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CN117105696B - 一种抗污陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents

一种抗污陶瓷材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗污陶瓷材料及其制备方法，涉及抗污陶瓷材料技术领域，该抗污陶瓷材料包括陶瓷基层；喷涂层，所述喷涂层通过等离子工艺喷涂在陶瓷基层的表面；固化层；所述固化层涂覆在喷涂层的外侧；所述喷涂层是由Cr2O3，S iO2，T iO2、CuO和黏土粉末混合制成的粉末；所述固化层是由Na2O，K2O，MgO，CaO，A l2O3和S iO2混合制成的胶体；通过在陶瓷基层的外侧设置喷涂层和固化层，可以保证陶瓷基层表面的抗污效果，固化层可以使陶瓷基层表面的光洁度更好，更加光滑，与喷涂层相互配合进一步提高了陶瓷基层的抗污效果。

Description

一种抗污陶瓷材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及抗污陶瓷材料技术领域，具体涉及一种抗污陶瓷材料及其制备方法。
背景技术
陶瓷材料是指以粘土、长石和石英制成，半透明，不吸水、抗腐蚀的材料，陶瓷具有优异的绝缘、耐腐蚀、耐高温、硬度高、密度低、耐辐射等诸多优点，已在国民经济各领域得到广泛应用，其中抗污陶瓷材料是指具有抗污性能的陶瓷材料，这种陶瓷材料的表面不易沾上油污，便于清洗；
目前的抗污陶瓷材料采用在陶瓷材料的基层涂敷上一层喷涂层，喷涂层可以使陶瓷材料具有抗油污的效果，但是喷涂层的物理强度较低，并且平整度差，导致抗污陶瓷材料的抗污效果减弱。
发明内容
为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种抗污陶瓷材料及其制备方法，以解决现有技术中，在陶瓷材料的基层涂敷上一层喷涂层，喷涂层可以使陶瓷材料具有抗油污的效果，但是喷涂层的物理强度较低，并且平整度差，导致抗污陶瓷材料的抗污效果减弱的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种抗污陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
陶瓷基层的制备：使用黏土烧制陶瓷基层；
喷涂层的制备：将Cr2O3，SiO2，TiO2、CuO和黏土粉末按照设定比例混着均匀，形成混合粉末，其中Cr2O3，SiO2，TiO2、CuO和黏土粉末的含量分别为：5.2%、17.2%、9.2%、10.2%、58.2%；
高温焙烧：将混合粉末在500℃-800℃的温度下焙烧；
等离子工艺喷涂：将焙烧后的混合粉末使用等离子喷涂设备喷涂在陶瓷基层的表面，形成喷涂层；
固化层的制备：将Na2O，K2O，MgO，CaO，Al2O3和SiO2按照设定比例加入球磨机中进行球磨，然后将球磨后的混合粉末放入坩埚内进行熔制，使混合粉末完全熔融；
急冷：将完全熔融的混合粉末倒入冷水中急冷，水淬成熔块，然后击碎再次球磨，然后将球磨形成的粉末加入甘油湿磨成釉浆胶体；
固化：将釉浆胶体涂敷在喷涂层的表面，风干后烧制固化，固化喷涂层，并形成固化层。
作为本发明进一步的方案：所述高温焙烧的时间为1.5h。
作为本发明进一步的方案：所述急冷中冷水采用去离子水，冷水的温度为12℃。
作为本发明进一步的方案：所述固化层中Na2O，K2O，MgO，CaO，Al2O3和SiO2的含量分别为3.2%、5.0%、8.0%、10.0%、5.0%和58.8%。
作为本发明进一步的方案：所述喷涂层的厚度为0.30mm-0.35mm，固化层的厚度为0.25mm-0.30mm。
一种抗污陶瓷材料，该抗污陶瓷材料使用所述的制备方法制得，该抗污陶瓷材料包括：
陶瓷基层；
喷涂层，所述喷涂层通过等离子工艺喷涂在陶瓷基层的表面；
固化层；所述固化层涂覆在喷涂层的外侧；
所述喷涂层是由Cr2O3，SiO2，TiO2、CuO和黏土粉末混合制成的粉末；
所述固化层是由Na2O，K2O，MgO，CaO，Al2O3和SiO2混合制成的胶体。
作为本发明进一步的方案：所述喷涂层中Cr2O3，SiO2，TiO2和CuO的含量分别为Cr2O3：8.5%，SiO2：25.5%，TiO2：14.5%，CuO：12.5%，其余为黏土粉末。
作为本发明进一步的方案：所述固化层中Na2O，K2O，MgO，CaO，Al2O3和SiO2的含量分别为Na2O：6.2%，K2O：10.0%，MgO：16.0%，CaO：15.0%，Al2O3：8.0%，其余为SiO2。
本发明的有益效果：通过在陶瓷基层的外侧设置喷涂层和固化层，其中喷涂层是由Cr2O3，SiO2，TiO2、CuO和黏土粉末混合制成的粉末，可以保证陶瓷基层表面的抗污效果，而固化层是由Na2O，K2O，MgO，CaO，Al2O3和SiO2混合制成的胶体，固化层在提高喷涂层的强度的同时，可以使陶瓷基层表面的光洁度更好，更加光滑，与喷涂层相互配合进一步提高了陶瓷基层的抗污效果。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明抗污陶瓷材料的制备方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本发明公开的抗污陶瓷材料主要包括陶瓷基层、喷涂层和固化层；
其中喷涂层通过等离子工艺喷涂在陶瓷基层的表面，而固化层涂覆在喷涂层的外侧，喷涂层是由Cr2O3，SiO2，TiO2、CuO和黏土粉末混合制成的粉末，固化层则是由Na2O，K2O，MgO，CaO，Al2O3和SiO2混合制成的胶体；
喷涂层中Cr2O3，SiO2，TiO2和CuO的含量分别为Cr2O3：5.2%，SiO2：17.2%，TiO2：9.2%，CuO：10.2%，其余为黏土粉末；
固化层中Na2O，K2O，MgO，CaO，Al2O3和SiO2的含量分别为Na2O：6.2%，K2O：10.0%，MgO：16.0%，CaO：15.0%，Al2O3：8.0%，其余为SiO2；
如图1所示，准备Cr2O3，SiO2，TiO2、CuO和黏土粉末，Na2O，K2O，MgO，CaO，Al2O3和SiO2，将Cr2O3，SiO2，TiO2、CuO和黏土粉末，Na2O，K2O，MgO，CaO，Al2O3和SiO2按照以下步骤处理：
陶瓷基层的制备：使用黏土烧制陶瓷基层；
喷涂层的制备：将Cr2O3，SiO2，TiO2、CuO和黏土粉末按照设定比例混着均匀，形成混合粉末，其中Cr2O3，SiO2，TiO2、CuO和黏土粉末的含量分别为：5.2%、17.2%、9.2%、10.2%、58.2%；
高温焙烧：将混合粉末在600℃的温度下焙烧，高温焙烧的时间为1.0h；
等离子工艺喷涂：将焙烧后的混合粉末使用等离子喷涂设备喷涂在陶瓷基层的表面，形成喷涂层，等离子喷涂设备采用；
固化层的制备：将Na2O，K2O，MgO，CaO，Al2O3和SiO2按照设定比例加入球磨机中进行球磨，固化层中Na2O，K2O，MgO，CaO，Al2O3和SiO2的含量分别为3.2%、5.0%、8.0%、10.0%、5.0%和58.8%，然后将球磨后的混合粉末放入坩埚内进行熔制，使混合粉末完全熔融；
急冷：将完全熔融的混合粉末倒入冷水中急冷，急冷中冷水采用去离子水，冷水的温度为12℃，水淬成熔块，然后击碎再次球磨，然后将球磨形成的粉末加入甘油湿磨成釉浆胶体；
固化：将釉浆胶体涂敷在喷涂层的表面，风干后烧制固化，固化喷涂层，并形成固化层。
控制喷涂层的厚度为0.30mm，固化层的厚度为0.25mm；
将该抗污陶瓷材料标记为1号，检测其表面性能，并记录。
实施例二
本发明公开的抗污陶瓷材料主要包括陶瓷基层、喷涂层和固化层；
其中喷涂层通过等离子工艺喷涂在陶瓷基层的表面，而固化层涂覆在喷涂层的外侧，喷涂层是由Cr2O3，SiO2，TiO2、CuO和黏土粉末混合制成的粉末，固化层则是由Na2O，K2O，MgO，CaO，Al2O3和SiO2混合制成的胶体；
喷涂层中Cr2O3，SiO2，TiO2和CuO的含量分别为Cr2O3：6.5%，SiO2：21.5%，TiO2：12.5%，CuO：11.5%，其余为黏土粉末；
固化层中Na2O，K2O，MgO，CaO，Al2O3和SiO2的含量分别为Na2O：4.2%，K2O：7.5%，MgO：12.0%，CaO：12.5%，Al2O3：6.5%，其余为SiO2；
如图1所示，准备Cr2O3，SiO2，TiO2、CuO和黏土粉末，Na2O，K2O，MgO，CaO，Al2O3和SiO2，将Cr2O3，SiO2，TiO2、CuO和黏土粉末，Na2O，K2O，MgO，CaO，Al2O3和SiO2按照以下步骤处理：
陶瓷基层的制备：使用黏土烧制陶瓷基层；
喷涂层的制备：将Cr2O3，SiO2，TiO2、CuO和黏土粉末按照设定比例混着均匀，形成混合粉末，其中Cr2O3，SiO2，TiO2、CuO的含量分别为：6.5%、21.5%、12.5%、11.5%、其余为黏土粉末；
高温焙烧：将混合粉末在600℃的温度下焙烧，高温焙烧的时间为1.5h；
等离子工艺喷涂：将焙烧后的混合粉末使用等离子喷涂设备喷涂在陶瓷基层的表面，形成喷涂层，等离子喷涂设备采用；
固化层的制备：将Na2O，K2O，MgO，CaO，Al2O3和SiO2按照设定比例加入球磨机中进行球磨，固化层中Na2O，K2O，MgO，CaO，Al2O3的含量分别为4.2%、7.5%、12.0%、12.5%、6.6%，其余为SiO2，然后将球磨后的混合粉末放入坩埚内进行熔制，使混合粉末完全熔融；
急冷：将完全熔融的混合粉末倒入冷水中急冷，急冷中冷水采用去离子水，冷水的温度为12℃，水淬成熔块，然后击碎再次球磨，然后将球磨形成的粉末加入甘油湿磨成釉浆胶体；
固化：将釉浆胶体涂敷在喷涂层的表面，风干后烧制固化，固化喷涂层，并形成固化层。
控制喷涂层的厚度为0.30mm，固化层的厚度为0.25mm；
将该抗污陶瓷材料标记为2号，检测其表面性能，并记录。
实施例三
本发明公开的抗污陶瓷材料主要包括陶瓷基层、喷涂层和固化层；
其中喷涂层通过等离子工艺喷涂在陶瓷基层的表面，而固化层涂覆在喷涂层的外侧，喷涂层是由Cr2O3，SiO2，TiO2、CuO和黏土粉末混合制成的粉末，固化层则是由Na2O，K2O，MgO，CaO，Al2O3和SiO2混合制成的胶体；
喷涂层中Cr2O3，SiO2，TiO2和CuO的含量分别为Cr2O3：8.5%，SiO2：25.5%，TiO2：14.5%，CuO：12.5%，其余为黏土粉末；
固化层中Na2O，K2O，MgO，CaO，Al2O3和SiO2的含量分别为Na2O：6.2%，K2O：10.0%，MgO：16.0%，CaO：15.0%，Al2O3：8.0%，其余为SiO2；
如图1所示，准备Cr2O3，SiO2，TiO2、CuO和黏土粉末，Na2O，K2O，MgO，CaO，Al2O3和SiO2，将Cr2O3，SiO2，TiO2、CuO和黏土粉末，Na2O，K2O，MgO，CaO，Al2O3和SiO2按照以下步骤处理：
陶瓷基层的制备：使用黏土烧制陶瓷基层；
喷涂层的制备：将Cr2O3，SiO2，TiO2、CuO和黏土粉末按照设定比例混着均匀，形成混合粉末，其中Cr2O3，SiO2，TiO2、CuO的含量分别为：8.5%、25.5%、14.5%、12.5%，其余为黏土粉末；
高温焙烧：将混合粉末在600℃的温度下焙烧，高温焙烧的时间为1.0h；
等离子工艺喷涂：将焙烧后的混合粉末使用等离子喷涂设备喷涂在陶瓷基层的表面，形成喷涂层，等离子喷涂设备采用；
固化层的制备：将Na2O，K2O，MgO，CaO，Al2O3和SiO2按照设定比例加入球磨机中进行球磨，固化层中Na2O，K2O，MgO，CaO，Al2O3的含量分别为6.2%、10.0%、16.0%、15.0%、8.0%，其余为SiO2，然后将球磨后的混合粉末放入坩埚内进行熔制，使混合粉末完全熔融；
急冷：将完全熔融的混合粉末倒入冷水中急冷，急冷中冷水采用去离子水，冷水的温度为12℃，水淬成熔块，然后击碎再次球磨，然后将球磨形成的粉末加入甘油湿磨成釉浆胶体；
固化：将釉浆胶体涂敷在喷涂层的表面，风干后烧制固化，固化喷涂层，并形成固化层。
控制喷涂层的厚度为0.30mm，固化层的厚度为0.25mm；
将该抗污陶瓷材料标记为3号，检测其表面性能，并记录。
实施例四
本发明公开的抗污陶瓷材料主要包括陶瓷基层和喷涂层；
其中喷涂层通过等离子工艺喷涂在陶瓷基层的表面，喷涂层是由Cr2O3，SiO2，TiO2、CuO和黏土粉末混合制成的粉末；
喷涂层中Cr2O3，SiO2，TiO2和CuO的含量分别为Cr2O3：8.5%，SiO2：25.5%，TiO2：14.5%，CuO：12.5%，其余为黏土粉末；
如图1所示，准备Cr2O3，SiO2，TiO2、CuO和黏土粉末，按照以下步骤处理：
陶瓷基层的制备：使用黏土烧制陶瓷基层；
喷涂层的制备：将Cr2O3，SiO2，TiO2、CuO和黏土粉末按照设定比例混着均匀，形成混合粉末，其中Cr2O3，SiO2，TiO2、CuO和黏土粉末的含量分别为：5.2%、17.2%、9.2%、10.2%、58.2%；
高温焙烧：将混合粉末在600℃的温度下焙烧，高温焙烧的时间为1.0h；
等离子工艺喷涂：将焙烧后的混合粉末使用等离子喷涂设备喷涂在陶瓷基层的表面，形成喷涂层，然后风干，烧制成型。
控制喷涂层的厚度为0.30mm；
将该抗污陶瓷材料标记为4号，检测其表面性能，并记录。
实施例五
本发明公开的抗污陶瓷材料主要包括陶瓷基层固化层；
固化层涂覆在陶瓷基层的外侧，固化层是由Na2O，K2O，MgO，CaO，Al2O3和SiO2混合制成的胶体；
固化层中Na2O，K2O，MgO，CaO，Al2O3和SiO2的含量分别为Na2O：6.2%，K2O：10.0%，MgO：16.0%，CaO：15.0%，Al2O3：8.0%，其余为SiO2；
如图1所示，准备Na2O，K2O，MgO，CaO，Al2O3和SiO2，将Cr2O3，SiO2，TiO2、CuO和黏土粉末按照以下步骤处理：
陶瓷基层的制备：使用黏土烧制陶瓷基层；
固化层的制备：将Na2O，K2O，MgO，CaO，Al2O3和SiO2按照设定比例加入球磨机中进行球磨，固化层中Na2O，K2O，MgO，CaO，Al2O3和SiO2的含量分别为3.2%、5.0%、8.0%、10.0%、5.0%和58.8%，然后将球磨后的混合粉末放入坩埚内进行熔制，使混合粉末完全熔融；
急冷：将完全熔融的混合粉末倒入冷水中急冷，急冷中冷水采用去离子水，冷水的温度为12℃，水淬成熔块，然后击碎再次球磨，然后将球磨形成的粉末加入甘油湿磨成釉浆胶体；
固化：将釉浆胶体涂敷在陶瓷基层的表面，风干后烧制固化，固化喷涂层，并形成固化层。
控制固化层的厚度为0.25mm；
将该抗污陶瓷材料标记为5号，检测其表面性能，并记录。
对于油滴与陶瓷材料表面接触角的变化，上述五个实施例检测出的数据如下表所示：
从上述表中可以看出，油滴在进入水中后，实施例一、实施例二以及实施例三中的油滴经过1s后大部分都与陶瓷材料表面脱离接触，其中实施例二1.5s内的脱离速率最好，而实施例四和实施例五在2.0s后的油滴脱离效果依然较差；
通过OWRK法计算得到陶瓷材料的表面自由能，并测得表面自由能中的色散分量和极性分量，如下表所示：
根据上表数据可知，实施例一、二和三制得的陶瓷材料其表面光泽度好，表面光滑，制得的陶瓷材料质量高。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (5)

1.一种抗污陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
陶瓷基层的制备：使用黏土烧制陶瓷基层；
喷涂层的制备：将Cr2O3，SiO2，TiO2、CuO和黏土粉末按照设定比例混着均匀，形成混合粉末，其中Cr2O3，SiO2，TiO2、CuO和黏土粉末的含量分别为：5.2%、17.2%、9.2%、10.2%、58.2%；
高温焙烧：将混合粉末在500℃-800℃的温度下焙烧；
等离子工艺喷涂：将焙烧后的混合粉末使用等离子喷涂设备喷涂在陶瓷基层的表面，形成喷涂层；
固化层的制备：将Na2O，K2O，MgO，CaO，Al2O3和SiO2按照设定比例加入球磨机中进行球磨，然后将球磨后的混合粉末放入坩埚内进行熔制，使混合粉末完全熔融；
急冷：将完全熔融的混合粉末倒入冷水中急冷，水淬成熔块，然后击碎再次球磨，然后将球磨形成的粉末加入甘油湿磨成釉浆胶体；
固化：将釉浆胶体涂敷在喷涂层的表面，风干后烧制固化，固化喷涂层，并形成固化层。
2.根据权利要求1所述的一种抗污陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述高温焙烧的时间为1.0h-2.0h。
3.根据权利要求1所述的一种抗污陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述急冷中冷水采用去离子水，冷水的温度为10℃-15℃。
4.根据权利要求1所述的一种抗污陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述喷涂层的厚度为0.30mm-0.35mm，固化层的厚度为0.25mm-0.30mm。
5.一种抗污陶瓷材料，其特征在于，该抗污陶瓷材料使用权利要求1-4任一所述的制备方法制得，该抗污陶瓷材料包括：
陶瓷基层；
喷涂层，所述喷涂层通过等离子工艺喷涂在陶瓷基层的表面；
固化层；所述固化层涂覆在喷涂层的外侧；
所述喷涂层是由Cr2O3，SiO2，TiO2、CuO和黏土粉末混合制成的粉末；
所述固化层是由Na2O，K2O，MgO，CaO，Al2O3和SiO2混合制成的胶体。
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