專利名稱:涂層用釉料的制作方法
本發明屬于涂層用釉料。適用于粘土磚、白瓷土磚、水泥和金屬的表面涂層，特別適用于紅、黑粘土磚等低質材料坯的涂層。
隨著人民生活水平的普遍提高，對住宅、商店、公共設施等建筑物的美化要求也越來越高。目前有各種各樣的裝飾料和涂料。有的價格太貴，有的顏色不理想。如天然大理石、人造大理石、水磨石等，色澤、抗光化作用雖好，但價格較貴。塑紙和塑板顏色鮮艷、施工方便，但防潮性差、易脫落。有的涂料雖便宜，但顏色不鮮艷、光澤差、易褪色。由多種氧化物組成的釉料是一種裝飾和表面保護用的涂層材料。
釉料涂復在坯料表面可產生如下效果1.裝飾作用，使坯料表面帶有各種鮮艷的色彩，2.表面保護作用，如防水、防酸、堿腐蝕，3.增加強度等。
要有效地將釉料涂復在坯料表面，釉料應具有與坯料相當的膨脹系數、流散性好、與坯料能牢固結合。且軟化溫度低、無毒、成本低、原料來源廣、有鮮艷的色彩。
然而，現有的釉料大部分都含有PbO等有毒物質或較貴的金屬無毒的氧化物，而且軟化溫度高，故僅適合某些坯料使用，不適合作為低質材料坯的涂層，更不能兼作涂料用。
日本公開特許公報昭57-191253提出的涂層用著色玻璃料，由基料和著色劑、助色劑三部分組成。其中基料是由按一定比例的SiO2、B2O3、Li2O、K2O、Na2O、PbO、Al2O3、MgO、CaO、SrO、BaO等氧化物組成。主要著色劑是Fe2O3、Co2O3、MnO、Cu2O等。助色劑為As2O3、Sb2O3、SnO。為使釉料同時兼具軟化溫度低、膨脹系數小的性能，不僅必須按不同配比先分別制成兩種釉粉，然后再按一定比例混合才能使用，而且在加入的組份中含有Pb、As等有毒元素和Sr、Sb、Ce等價格較貴的元素。所制得的釉料僅適用于低膨脹系數的硬質玻璃坯上。
美國文獻US4120733記載的是一種無鉛高硅釉料，僅適用于Al2O3基坯。它包括SiO2、CaO、Na2O、MgO、Al2O3、K2O、Li2O、B2O3、BaO、ZnO等氧化物。這種釉料雖然不含有PbO等有毒物質，但釉料的組成復雜，又要加入價格較貴的Sr、Ba、Li等元素的氧化物，所以釉料價格高。該釉料的另一缺點是軟化溫度高，因而燒結溫度要求在1000～1200℃范圍內，不僅增加能耗，而且用于低質坯料時易發生變形。
US3583883文獻中提到了一種適用于玻璃-陶瓷基體的釉料。使用這種釉料和相應的染色劑可以得到幾種色彩。它主要由SiO2、CaO、Na2O、MgO、Al2O3、K2O、B2O3、ZnO、PbO、ZrO2、CdO、CaF2等物質組成，以Ag、Cu為染色元素。但它的不足之處是1.組份中使用了多種價格較高的元素，如Ag、Cd、Cr、Zr等，同時含有PbO、CdO等有毒物質，2.釉料的涂燒工藝較復雜。為了得到彩色涂層，首先要在坯料上涂燒釉料，然后再在表面涂染色劑，最后在一定溫度下處理，使釉料和染色劑中的金屬離子發生離子交換而呈現出不同顏色。
本發明的目的是要提出一種釉料，主要適用于低質材料坯，也適用于白瓷土坯、水泥制品及金屬制品。
本發明的另一目的是所提出的釉料不含有毒元素、成本低、原料來源廣。
本發明的再一目的是所提出的釉料具有多種色彩、顏色鮮艷、能防水、防酸、堿腐蝕、軟化溫度低、涂燒工藝簡單。
本發明的釉料由包括多種氧化物的基料組成。這些氧化物是SiO241～72、CaO 3.7～11.3、Na2O 12～24、MgO 2.4～4.2、Al2O31.0～2.5、K2O 0.13～0.21、Li2O 0.08～0.12、B2O30～9.6(重量%)。
從降低釉料的成本及擴大原料的來源考慮，組成基料的各種氧化物可取自廢玻璃、石灰石、膨潤土、工業硼砂。各自的重量百分數為廢玻璃 60～99.4、石灰石 0.5～6、膨潤土 0.1～6、工業硼砂0～28。
為了能使釉料具有不同的色彩，在基料中可再加入著色劑。本發明的著色劑中包含銅粉、Fe2O3粉、CeO2粉。基料以100計，則著色劑的各組份為銅粉 0～5、Fe2O3粉 0～8、CeO2粉 0～10(重量%)。
本發明釉料的另一種基料中所包含的氧化物為SiO246.1～70.0、CaO 4.12～18.74、Na2O 2.34～4.81、MgO 2.91～6.33、Al2O36.04～7.57、K2O 4.09～5.12、B2O33.43～8.59(重量%)。
從降低釉料的成本及擴大原料的來源考慮，組成基料的各種氧化物可取自硅砂20.3～39.57、長石25～39.57、白云石12.8～28.17、工業硼砂15～25、石灰石0.1～10、膨潤土0.13～6.78中(重量%)。
為了得到不同色彩的釉料，基料中可加入著色劑。著色劑的組成為Cu粉0～5、Fe2O3粉0～8、CeO2粉0～10(基料為100重量%)。
將廢玻璃、工業硼砂、石灰石、膨潤土分別破碎成0.5毫米以下的顆粒，按上述比例范圍配制、混合均勻后，放在坩鍋內加熱至完全熔融，出爐冷卻到室溫，經破碎、球磨后過篩即為基料。該基料透明無色。
要得到不同顏色的釉料，則應在基料中加入著色劑。先將基料的各組份分別破碎、混合均勻，然后在100份的基料中加入一定比例的著色劑，再將基料和著色劑混合均勻后放在坩鍋內加熱至完全熔融狀態，出爐冷卻到室溫，經破碎、球磨后過篩。所制得的釉料的顏色隨著著色劑中金屬的種類和含量不同可得到蘭、綠、白、棕色四種基色及由此派生出來的多種其它顏色。著色劑應至少含有一種組份，也可同時加入兩種組份。
在缺少廢玻璃的地區，也可利用一些尾礦及石頭作為原料制得基料。這些原料是硅砂、長石、白云石、工業硼砂、石灰石、膨潤土。以這些原料制取釉料的工藝與以廢玻璃為主要原料的大致相似。也可得到不同的色彩。
基料中的SiO2是起玻化作用的主要成份。SiO2用量太多則釉料的軟化溫度升高，且光澤變差;用量太少，則膨脹系數增大、化學耐久性變差、又易發生網裂。一般應控制在36～72%(重量)之間。Na2O、Li2O、K2O是釉料中降低軟化溫度、穩定色彩的重要成份。總用量＜5%，釉料的顏色穩定性變差;＞25%則使釉料的膨脹系數增大，易發生網裂。B2O3是降低釉料膨脹系數、降低軟化溫度的重要成份之一。總用量超過20%時，化學耐久性變差，使釉料的光澤變壞。CaO、MgO可降低釉料的軟化點、增大釉料的流動性、有利于釉料玻化。總量低于5%，釉料流動性變差、軟化溫度升高;總量高于20%，則膨脹系數增大、易發生網裂。Al2O3可提高穩定性和化學耐久性。但用量超過10%，則軟化溫度過高、膨脹系數過大、易發生網裂。只包含有基料的釉料是無色透明的，制品的色彩取決于坯料的顏色。
要使釉料帶有不同的顏色，必須加入著色劑。釉料的顏色主要取決于加入的著色劑的金屬的種類和含量，也與熔化溫度的高低和熔化時間的長短有關。加入Fe元素，由于氧化作用，鐵變成不同價的離子，從而可呈現出古銅色、灰色、棕色、蘭綠色、黃色和綠色等。其中二價鐵離子有吸收近紅外線的功能，三價鐵離子有吸收近紫外線的功能。加入銅，由于氧化作用，銅變成一價和二價銅離子而呈現出紅色、蘭色、淺綠色、棕色、紫色和玫瑰紅色等。加入銅還有助熔作用。加入鈰，除能起乳濁作用外還可以增加抗龜裂能力，改善光澤性。當銅含量增加，鐵和鈰含量減少時，釉料的顏色由淺蘭色→蘭色→深蘭色。當鐵含量增加，銅和鈰含量減少時，釉料由淺黃→黃綠→綠色→棕色。鐵量＞8%，則得深棕色。當鐵和銅量增加，鈰含量減少時，釉料由綠色→深綠色。當鈰含量增加，銅和鐵含量減少時，釉料顏色由淺黃→乳白色。鈰含量太低，復蓋性差，為得到好的涂復效果必須增加涂層厚度;鈰含量增加可增加乳白性改善復蓋性，但必然提高成本，以4～6%為宜。
釉料的加熱溫度過高會引起各組份的分解而影響色彩，溫度過低或加熱時間過短都會造成釉料成份不勻而影響色彩。各種原料的顆粒越小則越容易在較短的加熱時間內得到色澤均勻的釉料，一般以小于0.5毫米的顆粒為好。
本發明的釉料可涂復在多種坯料上，如粘土磚、白瓷土磚、水泥制品、金屬制品。涂有釉料的制品能有效地防潮及耐酸、堿腐蝕，經上千小時浸泡后釉料光澤、顏色不變，釉層不脫落。
本發明的釉料配方簡單、不含有毒元素、成本低、原料來源廣。利用大量的廢玻璃、尾礦、石料作為主要原料不僅成本低而且可處理廢料。著色劑主要利用廉價的金屬氧化物、少用或不用價格較貴的金屬氧化物就可得到色澤鮮艷的蘭、綠、白、棕等基本色彩及由此派生的各種顏色。以生產彩色釉磚為例，用粘土坯代替白瓷土坯，僅坯料費用就可節約10元/米2以上;用本發明的釉料代替目前流行的釉料，每平方米釉磚可節省釉料費10～20元。
本發明基料的軟化溫度低，約580～660℃，因此釉料的燒結溫度相應也低，約700℃以上。目前常用釉料的燒結溫度約1000～1100℃，相比之下，使用本發明的釉料可明顯節約能源。
本發明的釉料也可作為涂料不經燒結直接涂在坯料上。
用下列實施例進一步描述本發明的特點。
例一，以廢玻璃、工業硼砂、石灰石、膨潤土為原料，分別破碎成0.5毫米以下的顆粒。按廢玻璃77.5、工業硼砂20、石灰石1.5、膨潤土2(重量%)的比例配料、混合均勻后放在白瓷坩鍋內在電爐中加熱至800℃、保溫30分鐘、出爐冷卻，再經過破碎、球磨、280目過篩即得到無色透明的釉料。
例二，以按例一的比例配制的各種原料為基料，混合均勻。以基料為100，再加入銅粉1、Fe2O3粉3(重量%)作為著色劑。混合均勻后放在白瓷坩鍋內，加熱至800℃、保溫30分鐘，出爐冷卻，再經破碎、球磨、280目過篩即得到深綠色的釉料。
例三，用例一、例二相同的工藝，按表1所列的配比可制得各種色彩的釉料。
表1
例四，以硅砂、長石、白云石、工業硼砂、石灰石、膨潤土為原料。先分別破碎成0.5毫米以下的顆粒。按硅砂21、長石34、白云石16、工業硼砂20、石灰石45、膨潤土4.5(重量%)的比例配料、混合均勻后放在氧化鋁坩鍋內，用電爐加熱到1100℃、保溫1小時，經破碎、球磨、320目過篩即得到無色透明的釉料。
以已混合均勻的各種原料的混合物為基料，以基料為100、再加入Fe2O3粉0.1、CeO2粉4(重量%)作為著色劑、混合均勻后在氧化鋁坩鍋內加熱到1100℃、保溫1小時，經破碎、球磨、320目過篩即得到乳白色的釉料。
例五，用例四相同的工藝，按表2所列的配比可制得各種色彩的釉料。
表2
例六.將上述各例制得的釉料涂在白瓷土坯上，經760～800℃燒結5～15分鐘，即可得到不同的色彩的釉面瓷磚。
例七.將例一～例五制得的釉料涂在鐵板上，經780～900℃燒結5～15分鐘，就可得到不同色彩的琺瑯面。
例八.將例一～例五制得的釉料涂在粘土坯上，在760～800℃燒結5～15分鐘，可得到不同色彩的釉面磚。
例九.將例一～例五制得的釉料涂在水泥板上，在760～800℃燒結5～15分鐘，可得到不同色彩的裝飾釉面。
例十.將例六～例九制得的不同基體的試樣，分別浸泡在水和2%的酸、堿溶液中，結果見表3。
表權利要求
1.一種由多種氧化物組成的釉料，其特征是所說的釉料為具有下列組份的(重量%)的基料SiO241～72、CaO3.7～11.3、Na2O12～24、MgO2.4～4.2、Al2O31.0～2.5、K2O0.13～0.21、Li2O0.08～0.12、B2O30～9.6。
2.按照權利要求
1所說的釉料，其特征是所說的基料的所有組份包括在廢玻璃、石灰石、膨潤土和工業硼砂中，其重量百分數分別為廢玻璃60～99.4、石灰石0.5～6、膨潤土0.1～6、工業硼砂0～28。
3.按照權利要求
1或2所說的釉料，其特征是所說的釉料中還含有著色劑，所說的著色劑的組份(以基料為100計)為銅粉0～5、Fe2O3粉0～8、CeO2粉0～10(重量%)，至少含有一種組份。
4.一種由多種氧化物組成的釉料，其特征是所說的釉料為具有下列組份(重量%)的基料SiO246.1～70.0、CaO 4.12～18.74、Na2O 2.34～4.81、MgO 2.91～6.33、Al2O36.04～7.57、K2O 4.09～5.12、B2O33.43～8.59。
5.按照權利要求
4所說的釉料，其特征是所說的基料的所有組份包含在硅砂20.3～39.57、長石25～39.57、白云石12.8～28.17、工業硼砂15～25、石灰石0.1～10、膨潤土0.13～6.78中(重量%)。
6.按照權利要求
4或5所說的釉料，其特征是所說的釉料中還含有著色劑，所說的著色劑的組份(以基料為100計)為銅粉0～5、Fe2O3粉0～8、CeO2粉0～10(重量%)，至少含有一種組份。
專利摘要
本發明提出了一種能適用于粘土磚、白瓷土磚、水泥和金屬表面的涂層用釉料。它主要由SiO
文檔編號C03C8/00GK86105779SQ86105779
公開日1988年3月2日 申請日期1986年7月24日
發明者王德明, 李金安, 徐煒 申請人:北京有色金屬研究總院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan