本發明涉及一種防爆瓷搪瓷底釉的制備方法，屬于搪瓷底釉制備技術領域。
背景技術：
搪瓷底釉以其高檔的外觀，卓越的耐摩擦、耐酸堿、耐腐蝕、耐高溫性能和良好的易清潔性能一直受到廣泛的關注與研究。搪瓷底釉一是用作過渡層或者說密著層，使得面釉和鋼粘結起來牢固地粘在一起，二是起到儲藏氣體的作用，因為搪燒過程中會產生CO、CO2、H2等氣體，這些氣體有部分必須留在底釉的微氣孔中才穩定。
眾所周知，搪瓷使用性能的優劣，在很大程度上取決于底釉的性能，這層底釉所起的作用是確保金屬與瓷層間的牢固結合。因此，為了提高其密著性能，底釉組成中一般均含有CoO和NiO。但在大規模生產各種搪瓷制品時，需要大批量使用這些原料，就使這些原材料顯得供應緊張，價格日趨上漲。為了妥善解決這一矛盾，必須設法尋求一條能降低底釉組成中鉆和鎳含量的有效途徑。
科研工作者認為：如果在涂搪前對金屬表面采用現代化的表面處理新工藝，則可以通過三個方面來解決這一問題，首先采用在組成中適當降低CoO和NiO的含量，其次是采用性質相類似的其他化合物加以代替，最后利用價格更便宜的原料，甚至工業生產中的廢料。使用這種方法生產出來的搪瓷底釉成本有所降低，但是其在金屬基材表面進行噴涂搪瓷材料處理后，附著力差，易產生爆瓷，影響外觀與使用；搪瓷底釉的膨脹系數與金屬基材相差較大，容易產生開裂、爆瓷等問題。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題：針對傳統的搪瓷底釉與金屬基材的附著力差，熱膨脹系數與金屬基材相差較大，容易產生開裂和爆瓷，影響外觀與使用的問題，提供了一種利用改性膨潤土、高嶺土和稻殼中二氧化鈦制備得防爆瓷搪瓷底釉的方法，本發明首先以膨潤土、高嶺土進行球磨后煅燒，得到煅燒物，再將其與鋁鈦復合偶聯劑等物質進行混合，制備得改性混合物，接著以稻殼為原料，對其炭化后，利用十二烷基硫酸鈉溶液對其進行改性，得到改性稻殼粉末，將其與改性混合物、石英砂等物質進行混合，得到混合釉料，最后對其進行熱處理，即可得到防爆瓷搪瓷底釉。本發明制備的防爆瓷搪瓷底釉解決了與金屬基材附著力差，容易產生開裂和爆瓷的問題，提高了與金屬基材的結合度，不易出現爆瓷現象。
為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：
（1）稱取200～300g膨潤土和150～250g高嶺土加入球磨機中球磨1～2h，過200～240目篩，得混合粉末，將混合粉末置于坩堝中，并將坩堝放入馬弗爐中，以5～10℃/min速率升溫至550～650℃，保溫煅燒60～100min后冷卻取出得煅燒物；
（2）向煅燒物中加入2～4g鋁鈦復合偶聯劑OL-AT1618，加熱至70～80℃后以500～600r/min轉速攪拌混合20～30min，隨后噴灑5～7mL質量分數3%十八胺氯仿溶液，繼續攪拌混合30～40min后，得到改性混合物，備用；
（3）稱取400～600g稻殼，曬干后加入粉碎機中粉碎后過80～100目篩，得稻殼粉末，放入管式爐中，升高溫度至300～400℃，在空氣環境下熱處理10～20min，收集稻殼灰，將稻殼灰按質量比1:6加入質量分數10%十二烷基硫酸鈉溶液中，攪拌混合20～30min后抽濾，得濾渣后在60～70℃下干燥4～6h，得改性稻殼粉末；
（4）按重量份數計，分別選取15～25份步驟（2）備用的改性混合物、20～30份上述改性稻殼粉末、15～20份石英砂、4～6份氧化鋁、2～4份氧化鋅、1～3份氧化鐵、0.5～1.0份氧化鎂、3～5份氧化鈣、1～2份氧化鈉、0.3～0.5份二氧化鋯、0.3～0.5份三氧化鉬、0.2～0.4份氧化銻、1～2份硝酸鎳、0.2～0.6份碳酸鋇和1～3份稀土，攪拌混合后得混合釉料；
（5）將上述混合釉料加入管式爐中，先以10～12℃/min速率升溫至700～800℃，保溫30～40min，保溫后再升溫至1000～1200℃，熱處理1～2h，將熱處理后的混合物倒入水中進行淬火20～40min，淬火后過濾收集濾渣，放入烘箱中，在90～100℃溫度下干燥8～10h，干燥后加入球磨機中球磨3～5h，球磨后過400～420目篩，得混合粉末，即為防爆瓷搪瓷底釉。
本發明的應用方法：首先選取45號鋼，將其置于質量濃度為45g/L的氫氧化鈉溶液中浸泡25～35min，并對其加熱，控制溫度為70～80℃，待浸泡結束后，取出浸泡后的鋼材，用清水沖洗2～3遍后，干燥，并對其進行噴砂粗化處理，得到預處理鋼材，接著將本發明制備的防爆瓷搪瓷底釉裝入離子噴槍中的送粉器中，并依次打開離子噴槍的主電源、直流電源、水冷器等開關，開啟送粉器，利用離子噴槍對預處理鋼材進行噴涂底釉，并控制噴嘴與預處理鋼材的距離為45～50mm，噴槍速度為10～15mm/s，調節送粉量為60～65g/min，水的流量為17～23L/min，噴涂厚度為100～130μm，待噴涂結束后，將涂有底釉的預處理鋼材于740～780℃下煅燒10～15min即可。經檢測，搪瓷層的密著強度達到一級，附著力高，結合強度為60～80N/mm2，且搪瓷底釉的熱膨脹系數為25×10-7～85×10-7/℃，與金屬的熱膨脹系數相近，不易出現開裂和爆瓷的現象。
本發明與其他方法相比，有益技術效果是：
（1）本發明制備的防爆瓷搪瓷底釉與金屬基材的密著強度達到一級，附著力高。不易開裂；
（2）本發明制備的防爆瓷搪瓷底釉熱膨脹系數為25×10-7～85×10-7/℃，與金屬的熱膨脹系數相近，不易出現開裂和爆瓷的現象。
具體實施方式
首先稱取200～300g膨潤土和150～250g高嶺土加入球磨機中球磨1～2h，過200～240目篩，得混合粉末，將混合粉末置于坩堝中，并將坩堝放入馬弗爐中，以5～10℃/min速率升溫至550～650℃，保溫煅燒60～100min后冷卻取出得煅燒物；向煅燒物中加入2～4g鋁鈦復合偶聯劑OL-AT1618，加熱至70～80℃后以500～600r/min轉速攪拌混合20～30min，隨后噴灑5～7mL質量分數3%十八胺氯仿溶液，繼續攪拌混合30～40min后，得到改性混合物，備用；再稱取400～600g稻殼，曬干后加入粉碎機中粉碎后過80～100目篩，得稻殼粉末，放入管式爐中，升高溫度至300～400℃，在空氣環境下熱處理10～20min，收集稻殼灰，將稻殼灰按質量比1:6加入質量分數10%十二烷基硫酸鈉溶液中，攪拌混合20～30min后抽濾，得濾渣后在60～70℃下干燥4～6h，得改性稻殼粉末；接著按重量份數計，分別選取15～25份備用的改性混合物、20～30份上述改性稻殼粉末、15～20份石英砂、4～6份氧化鋁、2～4份氧化鋅、1～3份氧化鐵、0.5～1.0份氧化鎂、3～5份氧化鈣、1～2份氧化鈉、0.3～0.5份二氧化鋯、0.3～0.5份三氧化鉬、0.2～0.4份氧化銻、1～2份硝酸鎳、0.2～0.6份碳酸鋇和1～3份稀土，攪拌混合后得混合釉料；最后將上述混合釉料加入管式爐中，先以10～12℃/min速率升溫至700～800℃，保溫30～40min，保溫后再升溫至1000～1200℃，熱處理1～2h，將熱處理后的混合物倒入水中進行淬火20～40min，淬火后過濾收集濾渣，放入烘箱中，在90～100℃溫度下干燥8～10h，干燥后加入球磨機中球磨3～5h，球磨后過400～420目篩，得混合粉末，即為防爆瓷搪瓷底釉。
實例1
首先稱取300g膨潤土和250g高嶺土加入球磨機中球磨2h，過240目篩，得混合粉末，將混合粉末置于坩堝中，并將坩堝放入馬弗爐中，以10℃/min速率升溫至650℃，保溫煅燒100min后冷卻取出得煅燒物；向煅燒物中加入4g鋁鈦復合偶聯劑OL-AT1618，加熱至80℃后以600r/min轉速攪拌混合30min，隨后噴灑7mL質量分數3%十八胺氯仿溶液，繼續攪拌混合40min后，得到改性混合物，備用；再稱取600g稻殼，曬干后加入粉碎機中粉碎后過100目篩，得稻殼粉末，放入管式爐中，升高溫度至400℃，在空氣環境下熱處理20min，收集稻殼灰，將稻殼灰按質量比1:6加入質量分數10%十二烷基硫酸鈉溶液中，攪拌混合30min后抽濾，得濾渣后在70℃下干燥6h，得改性稻殼粉末；接著按重量份數計，分別選取25份備用的改性混合物、30份上述改性稻殼粉末、20份石英砂、6份氧化鋁、4份氧化鋅、3份氧化鐵、1.0份氧化鎂、5份氧化鈣、2份氧化鈉、0.5份二氧化鋯、0.5份三氧化鉬、0.4份氧化銻、2份硝酸鎳、0.6份碳酸鋇和3份稀土，攪拌混合后得混合釉料；最后將上述混合釉料加入管式爐中，先以12℃/min速率升溫至800℃，保溫40min，保溫后再升溫至1200℃，熱處理2h，將熱處理后的混合物倒入水中進行淬火40min，淬火后過濾收集濾渣，放入烘箱中，在100℃溫度下干燥10h，干燥后加入球磨機中球磨5h，球磨后過420目篩，得混合粉末，即為防爆瓷搪瓷底釉。
首先選取45號鋼，將其置于質量濃度為45g/L的氫氧化鈉溶液中浸泡35min，并對其加熱，控制溫度為80℃，待浸泡結束后，取出浸泡后的鋼材，用清水沖洗3遍后，干燥，并對其進行噴砂粗化處理，得到預處理鋼材，接著將本發明制備的防爆瓷搪瓷底釉裝入離子噴槍中的送粉器中，并依次打開離子噴槍的主電源、直流電源、水冷器等開關，開啟送粉器，利用離子噴槍對預處理鋼材進行噴涂底釉，并控制噴嘴與預處理鋼材的距離為50mm，噴槍速度為15mm/s，調節送粉量為65g/min，水的流量為23L/min，噴涂厚度為130μm，待噴涂結束后，將涂有底釉的預處理鋼材于780℃下煅燒15min即可。經檢測，搪瓷層的密著強度達到一級，附著力高，結合強度為60N/mm2，且搪瓷底釉的熱膨脹系數為85×10-7/℃，與金屬的熱膨脹系數相近，不易出現開裂和爆瓷的現象。
實例2
首先稱取200g膨潤土和150g高嶺土加入球磨機中球磨1h，過200目篩，得混合粉末，將混合粉末置于坩堝中，并將坩堝放入馬弗爐中，以5℃/min速率升溫至550℃，保溫煅燒60min后冷卻取出得煅燒物；向煅燒物中加入2g鋁鈦復合偶聯劑OL-AT1618，加熱至70℃后以500r/min轉速攪拌混合20min，隨后噴灑5mL質量分數3%十八胺氯仿溶液，繼續攪拌混合30min后，得到改性混合物，備用；再稱取400g稻殼，曬干后加入粉碎機中粉碎后過80目篩，得稻殼粉末，放入管式爐中，升高溫度至300℃，在空氣環境下熱處理10min，收集稻殼灰，將稻殼灰按質量比1:6加入質量分數10%十二烷基硫酸鈉溶液中，攪拌混合20min后抽濾，得濾渣后在60℃下干燥4h，得改性稻殼粉末；接著按重量份數計，分別選取15份備用的改性混合物、20份上述改性稻殼粉末、15份石英砂、4份氧化鋁、2份氧化鋅、1份氧化鐵、0.5份氧化鎂、3份氧化鈣、1份氧化鈉、0.3份二氧化鋯、0.3份三氧化鉬、0.2份氧化銻 、1份硝酸鎳、0.2份碳酸鋇和1份稀土，攪拌混合后得混合釉料；最后將上述混合釉料加入管式爐中，先以10℃/min速率升溫至700℃，保溫30min，保溫后再升溫至1000℃，熱處理1h，將熱處理后的混合物倒入水中進行淬火20min，淬火后過濾收集濾渣，放入烘箱中，在90℃溫度下干燥8h，干燥后加入球磨機中球磨3h，球磨后過400目篩，得混合粉末，即為防爆瓷搪瓷底釉。
首先選取45號鋼，將其置于質量濃度為45g/L的氫氧化鈉溶液中浸泡25min，并對其加熱，控制溫度為70℃，待浸泡結束后，取出浸泡后的鋼材，用清水沖洗2遍后，干燥，并對其進行噴砂粗化處理，得到預處理鋼材，接著將本發明制備的防爆瓷搪瓷底釉裝入離子噴槍中的送粉器中，并依次打開離子噴槍的主電源、直流電源、水冷器等開關，開啟送粉器，利用離子噴槍對預處理鋼材進行噴涂底釉，并控制噴嘴與預處理鋼材的距離為45mm，噴槍速度為10mm/s，調節送粉量為60g/min，水的流量為17L/min，噴涂厚度為100μm，待噴涂結束后，將涂有底釉的預處理鋼材于740℃下煅燒10min即可。經檢測，搪瓷層的密著強度達到一級，附著力高，結合強度為70N/mm2，且搪瓷底釉的熱膨脹系數為35×10-7/℃，與金屬的熱膨脹系數相近，不易出現開裂和爆瓷的現象。
實例3
首先稱取250g膨潤土和200g高嶺土加入球磨機中球磨1h，過220目篩，得混合粉末，將混合粉末置于坩堝中，并將坩堝放入馬弗爐中，以7℃/min速率升溫至600℃，保溫煅燒70min后冷卻取出得煅燒物；向煅燒物中加入3g鋁鈦復合偶聯劑OL-AT1618，加熱至75℃后以550r/min轉速攪拌混合25min，隨后噴灑6mL質量分數3%十八胺氯仿溶液，繼續攪拌混合35min后，得到改性混合物，備用；再稱取500g稻殼，曬干后加入粉碎機中粉碎后過90目篩，得稻殼粉末，放入管式爐中，升高溫度至350℃，在空氣環境下熱處理15min，收集稻殼灰，將稻殼灰按質量比1:6加入質量分數10%十二烷基硫酸鈉溶液中，攪拌混合25min后抽濾，得濾渣后在65℃下干燥5h，得改性稻殼粉末；接著按重量份數計，分別選取20份備用的改性混合物、25份上述改性稻殼粉末、17份石英砂、5份氧化鋁、3份氧化鋅、2份氧化鐵、0.7份氧化鎂、4份氧化鈣、1份氧化鈉、0.4份二氧化鋯、0.4份三氧化鉬、0.3份氧化銻 、1份硝酸鎳、0.4份碳酸鋇和2份稀土，攪拌混合后得混合釉料；最后將上述混合釉料加入管式爐中，先以11℃/min速率升溫至750℃，保溫35min，保溫后再升溫至1100℃，熱處理2h，將熱處理后的混合物倒入水中進行淬火25min，淬火后過濾收集濾渣，放入烘箱中，在95℃溫度下干燥9h，干燥后加入球磨機中球磨4h，球磨后過410目篩，得混合粉末，即為防爆瓷搪瓷底釉。
首先選取45號鋼，將其置于質量濃度為45g/L的氫氧化鈉溶液中浸泡30min，并對其加熱，控制溫度為75℃，待浸泡結束后，取出浸泡后的鋼材，用清水沖洗2遍后，干燥，并對其進行噴砂粗化處理，得到預處理鋼材，接著將本發明制備的防爆瓷搪瓷底釉裝入離子噴槍中的送粉器中，并依次打開離子噴槍的主電源、直流電源、水冷器等開關，開啟送粉器，利用離子噴槍對預處理鋼材進行噴涂底釉，并控制噴嘴與預處理鋼材的距離為47mm，噴槍速度為12mm/s，調節送粉量為62g/min，水的流量為20L/min，噴涂厚度為120μm，待噴涂結束后，將涂有底釉的預處理鋼材于750℃下煅燒12min即可。經檢測，搪瓷層的密著強度達到一級，附著力高，結合強度為80N/mm2，且搪瓷底釉的熱膨脹系數為40×10-7/℃，與金屬的熱膨脹系數相近，不易出現開裂和爆瓷的現象。