專利名稱：納米搪瓷(琺瑯)的制作方法
技術領域：
本發明屬于搪瓷(琺瑯)領域，特別涉及一種納米材料對搪瓷(琺瑯)釉的改性制備方法，從而使之具有高強度、高密著、耐腐蝕、抗高溫聚變、抗菌、自潔、防污、降解有機物功能特征，有助于擴展搪瓷的應用領域。
背景技術：
搪瓷也稱琺瑯，傳統搪瓷制品具有良好的耐酸、耐堿、耐熱、表面光澤美觀，被廣泛應用于工業和日用品中。但傳統搪瓷制品也存在強度低，碰磕掉瓷，壽命短的缺點，使應用受到限制。
本發明的目的是克服傳統搪瓷存在強度低、易掉瓷及壽命短的缺點；提供一種用納米粒子對搪瓷釉進行改性的方法，使搪瓷強度提高，使用壽命延長，同時具有表面光降解有害物質和滅菌環保功能，從而擴大了搪瓷的應用領域。
發明內容
本發明的技術方案是采用納米復合技術，將性能優異的多種納米粒子與傳統搪瓷釉復合在一起，發揮納米粒子小尺寸，大比表面積的高活性反應特點，經改性制成的納米復合瓷釉，使傳統搪瓷的一些缺點得到改善和克服，強度倍增，并具備了自潔環保功能。
為達到上述目的本發明采取下列措施納米搪瓷的原料制備方法是傳統搪瓷釉與納米粒子的重量比為90～98∶10～2。所述納米粒子平均粒經(粒度)為1～100納米，其組份由三氧化二鋁、二氧化硅、二氧化鋯、二氧化鈦一種或幾種的納米粒子組成。納米復合搪瓷釉中的傳統瓷釉原料在高溫熔制、水淬成釉塊后加入納米粒子、去離子水、分散劑放入球磨機，在惰性氣體(氬氣)的保護下加工制成納米復合釉。用于基體金屬為鋼、鐵、銅、鋁、不銹鋼的純品或合金制品的型材或鑄件，經過化學清洗處理，使之脫脂、脫碳、去銹、去污。將已制成的納米復合搪瓷釉均勻地涂搪在已處理和加工成型的基體金屬表面，入燒成爐里高溫燒成，獲得納米搪瓷(琺瑯)制品。根據需要可以在已燒成的納米搪瓷(琺瑯)之上再涂搪一層或多層復合納米瓷釉進行燒成。這種情況下，與基體金屬接觸的第一層瓷釉為底釉，而最外面的一層瓷釉為面釉。面釉中可以根據需要加入著色劑，使制品獲得不同的花色。
為了使納米粒子在復合時避免發生團聚使納米搪瓷失去納米效應，要對選定的納米粒子進行預處理。本發明的技術路線是，在采用已公開的“物理化學法—溶膠凝膠法”制備納米粒子時，在要加工的納米材料中，加入納米材料重量1％的硬脂酸作為表面活性劑，加入納米材料重量1％的分散劑進行預復合及包復。
具體實施例方式
以下結合實施例對本發明做進一步描述。
實施例1納米搪瓷(琺瑯)墻板配方組分(重量)石英50份，硼砂16份，碳酸鋰5份，純堿10份，氧化鈷1份，氧化鉬0.4份，鈦白粉9份，鋁礬土3份，鋅白3份，三氧化二鐵3份，稱重混合均勻，放入熔爐升溫1350～1400℃完成熔制，將熔液倒入冷水中水淬成熔塊，送入球磨機作業1小時后，加入納米粒子(粒徑1～100納米，優選30～50納米)5份(其中三氧化二鋁納米粒子1.0份，二氧化鈦納米粒子1.2份，二氧化硅納米粒子1.8份，氧化鋯納米粒子1.0份)，加入納米層狀粘土6份作懸浮劑，加入去離子水適量，注入氬氣保護，密閉球磨1～8小時進行復合，即得到納米搪瓷漿釉。
本實施例中的納米材料用已公開的“物理化學法—溶膠凝膠法”制成，具體做法是在要加工的納米材料中，加入納米材料重量1％的硬脂酸作為表面活性劑，加入納米材料重量1％的分散劑(TF-5，天津化工研究院產)進行預復合及包復。
本實施例中的基體金屬為1.6mm厚度低碳冷軋定鋼板，噴涂前作化學脫脂、脫碳、脫銹處理，并按設計要求沖壓成型，將上述已制成的納米搪瓷漿釉濕法均勻噴涂于此鋼板的兩面，干燥后送入燒成爐，在600～800℃溫度下完成底釉燒結；之后，將上述納米搪瓷釉的組分少加調整或根據需要添加著色劑(氧化色或磨加高溫色素)制成面釉，在底釉之上重復上述涂搪和燒成過程，即完成納米搪瓷墻體板的制作。該納米搪瓷(琺瑯)墻板釉體光亮致密，耐侯性好，與傳統搪瓷相比，突出的特點是耐沖擊強度提高2倍以上(用落球試驗法)、莫氏硬度為6～7；更突出特點是由于納米二氧化鈦對有機物的光催化作用，使本例的制品具有抗菌、自潔、防污、降解有機物的環保功能，這是傳統搪瓷沒有的特征。納米搪瓷墻體板可用于大廈樓宇、各類場館及地鐵隧道等建筑外墻裝飾，與通常采用的大理石、花崗巖外墻材料相比，有強度高，防火，防潮，重量輕，成本低，設計加工靈活和安裝方便的優點；二氧化鈦納米粒子在光照下的光降解功能，使納米搪瓷(琺瑯)墻板具有抗菌、自潔、防污、降解有機物的環保功能。
實施例2 納米搪瓷(琺瑯)炊具配方組分(重量)石英45份，硼砂20份，碳酸鋰5份，純堿6份，氧化鈷1份，氧化鉬0.3份，氧化鈦8份，三氧化二鋁7份，鋅白3份，三氧化二鐵3份，氧化鉀2份，稱重混合均勻，放入熔爐內在1250～1300℃下熔制，經水淬成塊，進入高能球磨機，加適量去離子水，球磨1小時后，加入已制備的納米粒子5份(其中三氧化二鋁納米粒子1份，二氧化鈦納米粒子0.8份，二氧化硅納米粒子1.8份，氧化鋯納米粒子1.4份)，加入為納米粒子重量0.8～1.0％的表面活性劑(硬脂酸)，加入納米材料重量1％的分散劑(TF-5，天津化工研究院產)，注入氬氣密閉球磨1～8小時，使釉漿達到納米—微粒復合，最后得到納米搪瓷漿釉。
本實施例中的納米材料預制采用已公開的“物理化學法—溶膠凝膠法”制成。具體做法是在要加工的納米材料三氧化二鋁、二氧化鈦、二氧化硅、氧化鋯的粉末中，加入納米材料重量1％的硬脂酸作為表面活性劑，加入納米材料重量1％的TF-5作為分散劑(天津化工研究院產)，進行預復合及包復。
本實施例中的基體金屬為鋼板或鑄鐵材質，預先加工成各種炒、煮、烤炊具基體，在涂搪之前需經噴砂和化學清洗，達到脫脂、脫碳、脫銹目的，之后，將本例已制備的納米搪瓷漿釉噴涂于炊具內外表層，干燥后進入電燒成爐，在溫度580℃下燒8～10分鐘，出爐經冷卻獲成品。成品炊具呈黑色、光亮，釉層致密，耐機械沖擊，抗熱聚變(加熱400急冷至常溫，無異常變化)，永不生繡，無致害元素鉛、鎘溶出。
權利要求
1.一種納米搪瓷(琺瑯)，其特征在于在基體金屬上涂搪一層或幾層納米復合搪瓷釉，經高溫燒成，形成無機玻璃瓷質與金屬牢固結合的復合搪瓷膜層，即納米搪瓷或稱納米琺瑯。
2.權利1所述納米搪瓷(琺瑯)，其特征在于，所述的納米復合搪瓷釉具有以下組份(重量)納米粒子2～10份，傳統搪瓷釉98～90份。
3.根據權利1、2所述納米搪瓷(琺瑯)，其特征在于，所述的納米粒子其平均粒徑(粒度)為1～100nm(納米)。
4.根據權利1、2、3所述納米搪瓷(琺瑯)，其特征在于，所述的納米粒子由三氧化二鋁、二氧化硅、二氧化鋯、二氧化鈦一種或幾種的納米粒子組成。
5.權利1、2、3、4所述納米搪瓷(琺瑯)，其特征在于，所述的納米復合搪瓷釉中的傳統搪瓷釉的原料在高溫熔制、水淬成釉塊后，加入納米粒子、去離子水、分散劑，在惰性氣體(氬氣)的保護下，球磨加工制成納米復合搪瓷釉。
6.根據權利1所述納米搪瓷(琺瑯)，其特征在于，所述的基體金屬為鋼、鐵、銅、鋁、不銹鋼的純品或合金制品的型材或鑄件。
7.根據權利1、6所述納米搪瓷(琺瑯)，其特征在于，所述的基體金屬涂搪之前，要經過化學清洗處理，使之脫脂、脫碳、去銹、去污。
8.根據權利1、2、3、4所述納米搪瓷(琺瑯)，其特征在于，將已制成的復合納米瓷釉均勻地涂搪在已處理和加工成型的基體金屬表面，入燒成爐里高溫燒成，獲得納米搪瓷(琺瑯)制品。
9.根據權利1、8所述納米搪瓷(琺瑯)，其特征在于，根據需要可以在已燒成的納米搪瓷(琺瑯)之上再涂搪一層或多層納米復合瓷釉進行燒成，這種情況下，與基體金屬接觸的第一層瓷釉為底釉，而最外面的一層瓷釉為面釉。
10.根據權利1、8、9所述納米搪瓷(琺瑯)，其特征在于，面釉中可以根據需要加入氧化色或高溫著色劑，使制品獲得不同的花色。
全文摘要
本發明涉及一種納米搪瓷(琺瑯)。采用納米復合技術，將性能優異的納米三氧化二鋁、納米二氧化硅、納米二氧化鋯、納米二氧化鈦一種或幾種與傳統搪瓷釉復合在一起，制成納米復合瓷釉；其中納米粒子的重量占納米復合瓷釉重量的2～10％。將納米復合瓷釉涂搪在基體金屬上，經燒成制成納米搪瓷(琺瑯)。納米搪瓷(琺瑯)經改性，發揮納米粒子小尺寸、大比表面積的高活性反應特點，使傳統搪瓷的一些缺點得到改善和克服，其強度倍增；在光照下，并具備了滅菌、自潔、分解有害物質的光降解功能。
文檔編號C03C8/20GK1541967SQ0312799
公開日2004年11月3日 申請日期2003年4月28日 優先權日2003年4月28日
發明者馬變三 申請人:北京市英發輕工技術開發公司