CN102517582A

CN102517582A - 一种搪瓷板的制备方法

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Publication number: CN102517582A
Application number: CN2011104491530A
Authority: CN
Inventors: 何玉良
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-12-29
Filing date: 2011-12-29
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2031-12-29
Also published as: CN102517582B

Abstract

本发明公开了一种搪瓷板的制备方法，包括以下步骤：A、钢板预处理；B、制备搪瓷釉料：（i）底釉粉制备，（ii）面釉粉制备；C、将制备好的底釉粉用涂料喷枪均匀地喷于预处理后的钢板表面；D、将含有底釉粉的搪瓷板置于700～740℃下，烧制烘干2～3min，形成含底釉的搪瓷板；E、将制备好的面釉粉用涂料喷枪均匀地喷涂于含底釉的搪瓷板上，形成含有面釉粉的搪瓷板；F、将含面釉粉的搪瓷板置于680～720℃下，烧制烘干2～5min。本发明方法简单、成本低廉、操作性好，按照此方法制备的搪瓷板具有无粉笔灰污染、清洁卫生、视觉效果良好、经久耐磨、不易剥离、使用寿命长等特点，可作为书写板广泛使用。

Description

一种搪瓷板的制备方法

技术领域

本发明涉及搪瓷材料的制备方法，具体地说是一种特别适用于教学、培训以及会议演示书写使用的搪瓷板的制备方法。

背景技术

搪瓷板是将制备好的搪瓷釉料通过喷涂、烧制，凝于基体钢板上并与钢板牢固结合为一体的一种复合材料。它具有耐腐蚀、表面平滑光亮、绝缘性好、安装维护方便等优点，被广泛用于建筑墙壁及顶棚、商业售货亭、广告牌、地铁内墙以及隧道内壁等。近年来，人们也常常把它作为普通书写板使用。搪瓷板作为普通书写板，其具有无粉尘、耐腐蚀、绝缘性好以及安装运输方便等优点，但是由于现有搪瓷板的制备方法中存在釉料配方不合理、金属板未作处理或处理不当，使得搪瓷板作为书写板还存在光亮度高、视觉效果不良、耐磨性差以及易剥离等问题，这些问题直接限制了搪瓷板作为书写板的使用范围。

发明内容

本发明的目的就是提供一种搪瓷板的制备方法，以解决搪瓷板作为书写板存在的视觉效果不良、耐磨性差以及易剥离的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明所提供的一种搪瓷板的制备方法，包括以下步骤：

A、钢板预处理：钢板脱脂、酸洗，浸入每升含有10～25g硫酸镍和0.5～1.5g硼酸的混合溶液中，浸泡6～10min后，把钢板从混合溶液中取出，洗涤、中和、烘干。

B、制备搪瓷釉料：

(i)底釉粉制备：按照以下重量份比称取底釉釉料80～100份，粘土6～8份，水30～45份，倒入球磨机中研磨，研磨后形成的底釉粉混悬液过140目的细筛，将过筛后的底釉粉混悬液在700～800℃的高温条件下烧制，保温30～40min，后缓慢升温至1200～1300℃，保温40～60min，搅拌成均匀的熔融物，将熔融物投入冷水中淬冷，研磨后形成底釉粉；

(ii)面釉粉制备：按照以下重量份比称取面釉釉料60～80份、粘土7～20份，萤石20～40份，色素1～4份，水50～60份，倒入球磨机中研磨，研磨后形成的面釉粉混悬液过160目的细筛，其余工序与所述(i)步骤底釉粉制备中的烧制、淬冷工艺相同，研磨后形成面釉粉；

C、底釉喷涂：将所述(i)步骤制备好的底釉粉用涂料喷枪均匀地喷于所述A步骤处理好的钢板表面，形成底釉涂层，该底釉涂层厚度为35～50μm，形成含有底釉涂层的钢板；

D、将C步骤制备的含有底釉涂层的钢板置于700～740℃下，烧制烘干2～3min，制成含底釉的搪瓷板；

E、面釉喷涂：将所述(ii)步骤制备好的面釉粉用涂料喷枪均匀地喷于含底釉的搪瓷板上，形成面釉涂层，该面釉涂层厚度为40～60μm；

F、将上述喷有面釉涂层的搪瓷板置于680～720℃下，烧制烘干2～5min。

本发明所述的钢板做了预处理，使钢板表面形成一层均匀的镍薄层，增强了钢板与底釉的密着性，克服了搪瓷板密着性差、易剥离的缺陷；在搪瓷釉料的制备工艺中采用低温和高温两段烧制以及釉料分次喷涂、烧制烘干，去除了釉料中的水分和釉料分解产生的CO₂，从而获得了均匀、致密、高质量的釉料；同时增强了瓷釉层与钢板的密着性，以及搪瓷板的耐磨性。

本发明A步骤中所述的混合溶液的pH值为4～6、温度为60～80℃，此条件有利于所述钢板表面与所述混合溶液中NiSO₄反应，其反应方程式为：Fe+NiSO₄→FeSO₄+Ni_↓。

本发明所述的(i)步骤中常用底釉釉料的组份重量份比为：Na₂O(氧化钠)80～130份、B₂O₃(三氧化二硼)100～150份、SiO₂(二氧化硅)150～400份、K₂O(氧化钾)10～40份、Al₂O₃(三氧化二铝)30～60份、MnO₂(二氧化锰)10～30份、BaO(氧化钡)40～80份、CoO(氧化钴)2～6份、Li₂CO₃(碳酸锂)8～18份、NiO(氧化镍)6～10份、CaF₂(氟化钙)40～70份、MgO(氧化镁)4～8份。

本发明所述的(i)步骤中底釉釉料更为优选配方的重量份比为：Na₂O 109份、B₂O₃ 134份、SiO₂ 228份、K₂O 27份、Al₂O₃ 50份、MnO₂ 16份、BaO 63份、CoO 4份、Li₂CO₃ 12份、NiO 8份、CaF₂ 52份、MgO 6份。

本发明所述的(ii)步骤中面釉釉料组份的重量份比为：Na₂O 120～145份、B₂O₃ 65～120份、SiO₂ 320～410份、K₂O 20～32份、Al₂O₃ 38～50份、CaF₂ 55～85份、TiO₂(二氧化钛)45～50份，该组份中CaF₂和TiO₂同时使用，且CaF₂的组份含量大于TiO₂组份含量，可制得视觉效果良好的搪瓷板。

本发明所述的(ii)步骤中面釉釉料更为优选配方的重量份比为：Na₂O 134份、B₂O₃ 96份、SiO₂ 369份、K₂O 28份、Al₂O₃ 43份、CaF₂ 64份、TiO₂ 49份。

本发明所述面釉组份的TiO₂是普通TiO₂和纳米级TiO₂的混合物，其中纳米级TiO₂占TiO₂总量的0.1％～2％，可大大增强了面釉的耐磨性。

本发明所述的A步骤中钢板的厚度为0.4～1mm。

本发明方法工艺简单、成本低廉、操作性好，按照此方法制备的搪瓷板作为书写板具有无粉笔灰污染、清洁卫生、视觉效果良好、经久耐磨、密着性好、不易剥离、质量轻、安装维护方便等优点，可按照用户视觉需求加工成30多种色彩丰富的黑板，可广泛应用于教学、培训以及会议演示等。

具体实施方式

下面实施例用于进一步详细说明本发明，但不以任何形式限制本发明。

实施例1

(1)钢板预处理：选用厚度为0.4mm的钢板，在温度为80℃、pH值8～12的碱液中脱脂；在温度为40℃，体积百分比浓度为5～10％的HCl溶液中酸洗；再浸入每升含有10g硫酸镍和0.5g硼酸的混合溶液中，调节混合溶液pH值为4、温度为60℃，浸泡10min后，把钢板从混合溶液中取出；在20～30℃的蒸馏水中冲洗2～5min；之后将其在质量百分比浓度为2～8％的碳酸钠溶液中浸泡15min，中和酸洗后的残留液、烧制烘干即可。

(2)制备搪瓷釉料：(i)底釉粉制备：按照以下重量称取底釉釉料80g，粘土6g，水30g倒入球磨机中研磨，研磨后的底釉粉混悬液过140目的细筛，将过筛后的底釉粉混悬液在800℃的高温下烧制，保温40min后，继续升温至1200℃，再保温60min，搅拌成均匀的熔融物，将熔融物投入冷水中淬冷，研磨后形成底釉粉末。其中底釉釉料组份的配方为：Na₂O 109g、B₂O₃ 134g、SiO₂ 228g、K₂O 27g、Al₂O₃ 50g、MnO₂ 16g、BaO 63g、CoO 4g、Li₂CO₃ 12g、NiO 8g、CaF₂ 52g、MgO 6g；(ii)面釉粉制备：按照以下重量称取面釉釉料60g、粘土7g，萤石20g，色素1g，水50g，倒入球磨机中研磨，研磨后形成的面釉粉混悬液过160目的细筛，将过筛后的面釉粉混悬液在700℃的高温条件下灼烧，保温40min后，缓慢升温至1200℃，再保温60min，搅拌成均匀的熔融物，将熔融物投入冷水中淬冷，研磨后形成面釉粉；其面釉釉料配方为：Na₂O 128g、B₂O₃ 90g、SiO₂ 401g、K₂O 24g、Al₂O₃40g、CaF₂ 58g、TiO₂ 45g，面釉釉料配方中的TiO₂是普通TiO₂和纳米级TiO₂的混合物，其中纳米级TiO₂占总TiO₂的0.1％。

(3)、底釉喷涂：将制备好的底釉粉用涂料喷枪均匀地喷于处理好的钢板表面，其底釉涂层厚度为35μm。

(4)、将含有底釉涂层的搪瓷板置于700℃下，烧制烘干3min。

(5)、面釉喷涂：将制备好的面釉粉用涂料喷枪均匀地喷于含底釉的搪瓷板上，面釉涂层厚度为40μm。

(6)、将含有面釉涂层的搪瓷板置于680℃下，烧制烘干2min。

实施例2

(1)钢板预处理：选用厚度为1mm的钢板，在温度为80℃、pH值8～12的碱液中脱脂；在温度为40℃，体积百分比浓度为5～10％的HCl溶液中酸洗；再浸入每升含有10g硫酸镍和0.5g硼酸的混合溶液中，调节混合溶液pH值为4、温度为60℃，浸泡10min后，把钢板从混合溶液中取出；在20～30℃的蒸馏水中冲洗2～5min；之后将其在质量百分比浓度为2～8％的碳酸钠溶液中浸泡15min，中和酸洗后的残留液、烧制烘干即可。

(2)制备搪瓷釉料：(i)底釉粉制备：按照以下重量份比称取底釉釉料80g，粘土6g，水30g倒入球磨机中研磨，研磨后的泥状液体颗粒过140目的细筛，将过筛后的底釉粉混悬液在800℃的高温下烧制，保温30min后，继续升温至1200℃，再保温60min，搅拌成均匀的熔融物，将熔融物投入冷水中淬冷，研磨后形成底釉粉末。其中底釉釉料组份配方为：Na₂O 90g、B₂O₃ 111g、SiO₂ 190g、K₂O 33g、Al₂O₃ 46g、MnO₂ 12g、BaO 55g、CoO 3g、Li₂CO₃ 14g、NiO 7g、CaF₂ 40g、MgO 5g；(ii)面釉粉制备：按照以下重量称取面釉釉料60g、粘土7g，萤石20g，色素1g，水50g，倒入球磨机中研磨，研磨后形成的面釉粉混悬液过160目的细筛，将过筛后的面釉粉混悬液在700℃的高温条件下灼烧，保温40min后，缓慢升温至1200℃，再保温60min，搅拌成均匀的熔融物，将熔融物投入冷水中淬冷，研磨后形成面釉粉；其面釉釉料配方为：Na₂O 134g、B₂O₃ 96g、SiO₂ 369g、K₂O 28g、Al₂O₃43g、CaF₂ 64g、TiO₂ 49g，其中面釉釉料配方中的TiO₂是普通TiO₂和纳米级TiO₂的混合物，其中纳米级TiO₂占总TiO₂的0.5％。

(3)、底釉喷涂：将制备好的底釉用涂料喷枪均匀地喷于处理好的钢板表面，涂层厚度为35μm。

(4)、一次烧制烘干：将喷涂有底釉的搪瓷板置于720℃下，烧制烘干2min。

(5)、面釉喷涂：将制备好的面釉用涂料喷枪均匀地喷于制备好的搪瓷板表面上，涂层厚度为40μm。

(6)、二次烧制烘干：将喷涂面釉的搪瓷板置于680℃下，烧制烘干3min。

实施例3

(1)钢板预处理：选用厚度为0.8mm的钢板，在温度为80℃、pH值8～12的碱液中脱脂；在温度为40℃，体积百分比浓度为5～10％的HCl溶液中酸洗；再浸入每升含有10g硫酸镍和0.5g硼酸的混合溶液中，调节混合溶液pH值为4、温度为60℃，浸泡8min后，把钢板从混合溶液中取出；在20～30℃的蒸馏水中冲洗2～5min；之后将其在质量百分比浓度为2～8％的碳酸钠溶液中浸泡15min，中和酸洗后残留液、烧制烘干即可。

(2)制备搪瓷釉料：(i)底釉粉制备：按照以下重量称取底釉釉料100g，粘土8g，水45g倒入球磨机中研磨，研磨后的底釉粉混悬液过140目的细筛，将过筛后的底釉粉混悬液在750℃的高温下烧制，保温35min后，继续升温至1300℃，再保温40min，搅拌成均匀的熔融物，将熔融物投入冷水中淬冷，研磨后形成底釉粉末。其中底釉釉料组份的配方为：Na₂O 90g、B₂O₃ 111g、SiO₂ 190g、K₂O 33g、Al₂O₃ 46g、MnO₂ 12g、BaO 55g、CoO 3g、Li₂CO₃ 14g、NiO 7g、CaF₂ 40g、MgO 5g；(ii)面釉粉制备：按照以下重量称取面釉釉料70g、粘土10g，萤石25g，色素1g，水50g，倒入球磨机中研磨，研磨后形成的面釉粉混悬液过160目的细筛，将过筛后的面釉粉混悬液在800℃的高温条件下灼烧，保温30min，缓慢升温至1200℃，再保温40min，搅拌成均匀的熔融物，将熔融物投入冷水中淬冷，研磨后形成面釉粉；其面釉釉料配方为：Na₂O 134g、B₂O₃ 96g、SiO₂ 369g、K₂O 28g、Al₂O₃43g、CaF₂ 64g、TiO₂ 49g；面釉配方中的TiO₂是普通TiO₂和纳米级TiO₂的混合物，其中纳米级TiO₂占总TiO₂的1.5％。

(3)、底釉喷涂：将制备好的底釉粉用涂料喷枪均匀地喷于处理好的钢板表面，其底釉涂层厚度为40μm。

(4)、将含有底釉涂层的搪瓷板置于740℃下，烧制烘干3min。

(5)、面釉喷涂：将制备好的面釉粉用涂料喷枪均匀地喷于含底釉的搪瓷板上，面釉涂层厚度为50μm。

(6)、将含有面釉涂层的搪瓷板置于700℃下，烧制烘干4min。

实施例4

(1)钢板预处理：选用厚度为0.6mm的钢板，在温度为80℃、pH值8～12的碱液中脱脂；在温度为40℃，体积百分比浓度为5～10％的HCl溶液中酸洗；再浸入每升含有10g硫酸镍和0.5g硼酸的混合溶液中，调节混合溶液pH值为4、温度为60℃，浸泡10min后，把钢板从混合溶液中取出；在20～30℃的蒸馏水中冲洗2～5min；之后将其在质量百分比浓度为2～8％的碳酸钠溶液中浸泡15min，中和酸洗后的残留液、烧制烘干即可。

(2)制备搪瓷釉料：(i)底釉粉制备：按照以下重量称取底釉釉料100g，粘土8g，水45g倒入球磨机中研磨，研磨后的底釉粉混悬液过140目的细筛，将过筛后的底釉粉混悬液在700℃的高温下烧制，保温40min后，继续升温至1300℃，再保温40min，搅拌成均匀的熔融物，将熔融物投入冷水中淬冷，研磨后形成底釉粉末。其中底釉釉料组份的重量份比为：Na₂O 109g、B₂O₃ 134g、SiO₂ 228g、K₂O 27g、Al₂O₃ 50g、MnO₂ 16g、BaO 63g、CoO 4g、Li₂CO₃ 12g、NiO 8g、CaF₂ 52g、MgO 6g；(ii)面釉粉制备：按照以下重量称取面釉釉料80g、粘土20g，萤石40g，色素4g，水60g，倒入球磨机中研磨，研磨后形成的面釉粉混悬液过160目的细筛，将过筛后的面釉粉混悬液在800℃的高温条件下灼烧，保温40min后，缓慢升温至1300℃，再保温60min，搅拌成均匀的熔融物，将熔融物投入冷水中淬冷，研磨后形成面釉粉；其中面釉釉料配方为：Na₂O 134g、B₂O₃ 96g、SiO₂ 369g、K₂O 28g、Al₂O₃ 43g、CaF₂ 64g、TiO₂ 49g；面釉釉料配方中的TiO₂是普通TiO₂和纳米级TiO₂的混合物，其中纳米级TiO₂占总TiO₂的2％。

(3)、底釉喷涂：将制备好的底釉用涂料喷枪均匀地喷于处理好的钢板表面，其底釉涂层厚度为50μm。

(4)、将含有底釉涂层的搪瓷板置于740℃下，烧制烘干3min。

(5)、面釉喷涂：将制备好的面釉粉用涂料喷枪均匀地喷于含底釉的搪瓷板上，面釉涂层厚度为60μm。

(6)、将含有面釉涂层的搪瓷板置于720℃下，烧制烘干5min。

对比实施例

制备方法：钢板用pH为12的碱液脱脂、用8％的硫酸溶液酸洗、水洗后，用8％NaOH的沸腾溶液中和5min，之后用蒸馏水水洗、烧制烘干备用；按配方重量比准确称量釉料，混合研磨均匀，然后加入温度为1200℃的炉内恒温2小时使其熔融，拉丝无节，冷水淬冷，研磨后形成釉料粉；将处理好的钢板预热至400℃，用涂料喷枪将制备好的釉料粉喷于钢板表面，釉层厚度为80μm；800℃烧制烘干8min。

其釉料的配方为：基釉100g、粘土8g、水65g、色素2g，其中釉料中基釉的配方为：SiO₂ 34g、K₂O 2.8g、Na₂O 14.4g、CaF₂ 5.8g、B₂O₃ 26.7g、P₂O₅ 1.7g、TiO₂ 11.3g、Al₂O₃ 13.8g、MgO 0.96g。

本发明性能检测方法：

(1)视觉效果检验：选取长×宽为2×0.6m的搪瓷板，选用正常视觉的评测员100人，分10组分别做双盲法感官评定，在室内光线正常状况下，观察员位于搪瓷板前方1～2米处的不同位置，观察搪瓷板。按照以下评分标准评分，最后得分为去掉异常值后的平均值。评分标准为：无反光现象、视觉效果良好：10～9分；亚光、小于1/5的面积有反光现象：9～8分；有光泽度、1/3的面积有反光现象8～7分；光泽度高：7～6分。

(2)磨损性检验：采用MG-2000型摩擦磨损实验机，在油润滑条件下，测定搪瓷表面的摩擦磨损性能。试样尺寸为10mm×10mm×14mm，摩擦负荷为：80N，摩擦时间为60min，测其磨损量(g)。

(3)剥离性检验：赛璐玢带进行剥离试验，选正常视觉的评测员100个人，分10组分别做双盲法感官评定，观测搪瓷的脱落状况，按照以下评分标准评分，最后得分为去掉异常值后的平均值。评分标准为：优，无剥离：10～9分；好，轻微的剥离(剥离区域小于1％)：9～8分；一般，剥离区域1～10％：8～7分；差，剥离区域大于10％：7～6分。

检测结果如表1：

组别	可视度(分)	磨损量(g)	剥离性(分)
				实施例1	8.8	0.0032	9.2
实施例2	8.6	0.0028	8.5
				实施例3	8.4	0.0022	8.8
实施例4	9.1	0.0019	9.4
				对比实施例1	7.1	0.0045	7.8

上述实验表明，本发明搪瓷板替代黑板具有视觉效果良好、耐磨、不易剥离的特性，作为书写板时明显优于普通搪瓷板的性能。

Claims

1.一种搪瓷板的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：

A、钢板预处理：钢板脱脂、酸洗，浸入每升含有10～25 g硫酸镍和0.5～1.5 g硼酸的混合溶液中，浸泡6～10 min后，把钢板从混合溶液中取出，洗涤、中和、烘干；

B、制备搪瓷釉料：

（ⅰ）底釉粉制备：按照以下重量份比称取底釉釉料80～100份，粘土6～8份，水30～45份，倒入球磨机中研磨，研磨后形成的底釉粉混悬液过140目的细筛，将过筛后的底釉粉混悬液在700～800℃的高温条件下烧制，保温30～40 min，后缓慢升温至1200～1300℃，保温40～60 min，搅拌成均匀的熔融物，将熔融物投入冷水中淬冷，研磨后形成底釉粉；

（ⅱ）面釉粉制备：按照以下重量份比称取面釉釉料60～80份、粘土7～20份，萤石20～40份，色素1～4份，水50～60份，倒入球磨机中研磨，研磨后形成的面釉粉混悬液过160目的细筛，其余工序与所述（ⅰ）步骤中的烧制、淬冷工艺相同，研磨后形成面釉粉；

C、底釉喷涂：将所述（ⅰ）步骤制备好的底釉粉用涂料喷枪均匀地喷于所述A步骤处理好的钢板表面，形成底釉涂层，该底釉涂层厚度为35～50 μm，形成含底釉涂层的钢板；

D、将C步骤制备的含底釉涂层的钢板置于700～740℃下，烧制烘干2～3 min，制成含底釉的搪瓷板；

E、面釉喷涂：将所述（ⅱ）步骤制备好的面釉粉用涂料喷枪均匀地喷于含底釉的搪瓷板上，形成面釉涂层，该面釉涂层厚度为40～60 μm；

F、将上述喷有面釉涂层的搪瓷板置于680～720℃下，烧制烘干2～5 min。

2.根据权利要求1所述的一种搪瓷板的制备方法，其特征在于A步骤中所述混合溶液，其pH值为4～6、温度为60～80℃。

3.根据权利要求1或2所述的一种搪瓷板的制备方法，其特征在于A步骤中所述钢板的厚度为0.4～1 mm。

4.根据权利要求1所述的一种搪瓷板的制备方法，其特征在于所述的（i）步骤中底釉釉料组份的重量份比为：Na₂O 80～130份、B₂O₃ 100～150份、SiO₂ 150～400份、K₂O 10～40份、Al₂O₃ 30～60份、MnO₂ 10～30份、BaO 40～80份、CoO 2～6份、Li₂CO₃ 8～18份、NiO 6～10份、CaF₂ 40～70份、MgO 4～8份。

5.根据权利要求1或4所述的一种搪瓷板的制备方法，其特征在于所述的（i）步骤中底釉釉料组份为：Na₂O 109份、B₂O₃ 134份、SiO₂ 228份、K₂O 27份、Al₂O₃ 50份、MnO₂ 16份、BaO 63份、CoO 4份、Li₂CO₃ 12份、NiO 8份、CaF₂ 52份、MgO 6份。

6.根据权利要求1所述的一种搪瓷板的制备方法，其特征在于所述的（ii）步骤中面釉釉料组份的重量份比为：Na₂O 120～145份、B₂O₃65～120份、SiO₂ 320～410份、K₂O 20～32份、Al₂O₃ 38～50份、CaF₂ 55～85份、TiO₂ 45～50份。

7.根据权利要求1或6所述的一种搪瓷板的制备方法，其特征在于所述的（ii）步骤中面釉釉料组份的重量份比为：Na₂O 134份、B₂O₃ 96份、SiO₂ 369份、K₂O 28份、Al₂O₃ 43份、CaF₂ 64份、TiO₂ 49份。

8.根据权利要求6所述的一种搪瓷板的制备方法，其特征在于所述面釉组份的TiO₂是普通TiO₂和纳米级TiO₂的混合物，其中纳米级TiO₂占TiO₂总量的0.1%～2%。