一種乳濁釉及其製備方法和用途與流程
2023-04-22 16:39:06
本發明涉及一種電真空行業中95％氧化鋁陶瓷管殼用金屬化1410℃高溫乳濁釉。
背景技術：
釉是覆蓋在陶瓷表面的一層近似玻璃態的物質，它具有與玻璃相似的某些物理性質、化學性質，例如各向同性，沒明顯的熔點、具有光澤、硬度大、能抗酸和鹼的侵蝕(氫氟酸和熱鹼除外)。故現有電真空95％AL2O3陶瓷管作為電真空開關，大功率可控矽、電真空繼電器、電真空電容器、高頻大功率電子管等電真空器件的外殼均需要在瓷殼外表面進行上釉，其釉面是用於覆蓋在開關管管殼表面作為防護瓷體表面不受汙染所用，而且一般均與金屬化層一起在氫爐中燒結而成。所以釉的成熟溫度與燒成必須要適應目前的金屬化燒結工藝，因此研製新釉的配方時首先要明確以下工藝參數：釉的成熟溫度要與金屬化燒結最高溫度一致；在氫爐中經過金屬化燒結工藝最終成釉；釉表面平整不含氣泡；無裂紋、無針孔、無色、光亮美觀。
釉配方屬長石—滑石系透明釉，其釉中會含有氣泡，在日光燈下觀測由於光的折射作用不同，會出現類似豬毛孔狀或桔皮狀特徵，外觀不細膩，影響美觀；另外也易產生水波紋狀的釉不平，即在燈光下觀測釉面非一條直線而是曲曲折折的，從而大大影響了釉件的外觀美感，從而影響了裝整管後的整管外觀質量。
目前有採用乳濁釉的相關報導，乳濁釉中的氣泡看不見，用乳濁劑使氣泡發生散光後看不到釉內的氣泡，但乳濁度又不十分高，又具有透明釉的光亮感，這種乳濁釉的方式在行業內有所應用。如專利申請號：201310272969.X，發明名稱：一種複合乳濁釉的製備方法，公開了一種乳濁效果好、成本低、白度高、釉面整體完好的乳濁釉。該專利應用於日用陶瓷技術領域,而且燒成溫度較低(1150-1250℃)，燒成範圍較寬,燒成制度也完全不同,用普通窯爐燒成即可。
目前，國內外相關文獻對適用於95瓷金屬化用1410℃高溫乳濁釉配方技術鮮有報導，研製出了適用現有金屬化工藝技術條件下的乳濁釉配方，所批量生產的產品外觀釉層質量能達到國內外同類產品先進水平，釉層外觀細膩、平整(燈光下觀測一條直線)，光澤度，白度也很高，光亮美觀，是當下亟待解決的問題。
技術實現要素：
為了解決上述技術問題，本發明提供了一種乳濁釉。本發明還提供了該乳濁釉的製備工藝和用途。
本發明提供了一種乳濁釉，它是由如下重量百分比的原料製備而成：
長石：20～30％、燒滑石：5～10％、SrCO3：3～7％、生高嶺土：3～6％、煅燒高嶺土：4～10％、SiO2：35～45％、鋯英石粉：4～18％、ZnO2：0.5～2.1％、LiCO3：0.3～1.8％、K2CO30.1～0.8％。
進一步優選地，它是由如下重量百分比的原料製備而成：
長石：25～26％、燒滑石：5～6％、SrCO3：3～4％、生高嶺土：3.5～4.5％、煅燒高嶺土：6～7.5％、SiO2：36～38％、鋯英石粉：14～16％、ZnO2：0.5～1.5％LiCO3：0.3～0.6％、K2CO3 0.3～0.5％。
更進一步優選地，它是由如下重量百分比的原料製備而成：
配比1：長石25.5％、燒滑石：5.7％、SrCO3：3.3％、生高嶺土：4％、煅燒高嶺土：7.2％、SiO2：37.2％、鋯英石粉：15.35％、ZnO2：1％、LiCO3：0.4％、K2CO3 0.35％；
或
配比2：長石26％、燒滑石：5％、SrCO3：3.2％、生高嶺土：4％、煅燒高嶺土：6.8％、SiO2：37.8％、鋯英石粉：15.45％、ZnO2：1％、LiCO3：0.4％、K2CO3 0.35％；
或
配比3：長石25.7％、燒滑石：5.2％、SrCO3：3.3％、生高嶺土：3.5％、煅燒高嶺土：6.5％、SiO2：38％、鋯英石粉：15.85％、ZnO2：1.2％、LiCO3：0.4％、K2CO3 0.35％；
或
配比4：長石26％、燒滑石：5.2％、SrCO3：3.3％、生高嶺土：4.5％、煅燒高嶺土：7.5％、SiO2：36.2％、鋯英石粉：15.55％、ZnO2：1％、LiCO3：0.4％、K2CO3 0.35％；
或
配比5：長石25.8％、燒滑石：5.2％、SrCO3：3.3％、生高嶺土：4.5％、煅燒高嶺土：7.5％、SiO2：36.2％、鋯英石粉：15.75％、ZnO2：1％、LiCO3：0.4％、K2CO3 0.35％。
其中，所述的燒滑石的煅燒溫度為1300～1350℃；煅燒高嶺土的溫度為850～900℃。
本發明提供了所述的乳濁釉的製備方法，它包括以下步驟：
a、原材料前處理：
1)生高嶺土的製備：
選料：挑選時粘土塊度小，剔除游離石英，色澤一致的粘土塊；球磨：料：球：水＝1：3：1.5～2.5；球磨22±2小時出磨；烘料，磨好的粘土進入天然氣烘房烘料，烘房溫度300±50℃,烘料70～90小時，即得；
2)煅燒高嶺土的製備
煅燒：選白色塊狀的高嶺土，用高壓空氣吹去灰塵，煅燒850—900℃；球磨：料：球：水＝1：3：0.9—1.5，球磨22±2小時，全部過100目篩；烘料，磨好的熟高嶺土進入天然氣烘房烘料，烘房溫度300±50℃,烘料70～90小時，即得；
3)石英砂的處理
球磨：料：球：水＝1：2.8：0.35—0.45，球磨30±5小時，出磨前必須先測萬孔篩餘：0.04％≤K≤0.13％,出磨全部過250目篩；烘料：磨好的石英砂進入天然氣烘房烘料，烘房溫度300±50℃,烘料70～90小時；
4)鉀長石的製備
選料:挑選時塊度儘量小，選用肉紅色及綜紅色的石料，並衝洗乾淨石塊表面雜質，煅燒1000—1100℃；球磨料：球：水＝1：2：0.30—0.40，球磨22±2小時，出磨測萬孔篩餘，要求：0.1％≤K≤0.6％,出磨全部過100目篩；烘料：磨好的石英砂進入天然氣烘房烘料，烘房溫度300±50℃,烘料70～90小時；
5)滑石粉的製備
選料:挑選時塊度儘量小，選用淺紅色、粉紅色、蠟黃色、白色等色澤均勻的滑石塊石料，並衝洗乾淨石塊表面雜質；幹磨：料：球＝1：2，球磨22±2小時，將磨好的滑石粉過100目振動篩，篩餘重新返磨；煅燒：將磨好的滑石粉進電窯進行煅燒1300—1350℃；
b、釉料的製備方法：
按配方稱取各釉用原料進行球磨，其中料：球：水＝1:2:0.65—0.75，球磨時間：16±1小時，釉料出磨過100目篩並進行除鐵處理，即得本發明乳濁釉。
進行噴釉前紅釉漿的配製方法：
1.釉漿配製比例
2.將稱好的原料，按釉漿、膠、酸性大紅溶液順序倒入攪漿機攪拌15分鐘以上,紅釉漿配製要求粘度控制在0.15-0.58Pa.s進行噴釉。
本發明還提供了上述乳濁釉製備成陶瓷，它是將所述乳濁釉採用噴釉方式對陶瓷坯體經施釉、乾燥、燒釉、冷卻後得陶瓷。
其中，所述的噴釉包括機械噴釉、手工噴釉；其中，機械噴釉使用自動噴釉機，釉漿粘度控制在0.15～0.25Pa.S，噴釉壓力0.4±0.1MPa；手工噴釉：釉漿粘度控制在0.35～0.58Pa.S，噴釉壓力0.2±0.05MPa。
其中，所述的燒釉溫度為1410℃±20℃。
本發明應用於特殊專業電真空開關管行業，釉用原料要求，其製備生產工藝與上述專利也完全不同，此釉適用於95％氧化鋁瓷坯上釉，燒成溫度高，必須在真空爐中與金屬化燒結工藝匹配並進行同步燒成釉，燒成溫度達1410℃±20℃。
本發明研製出了適用於現有上釉及金屬化工藝技術條件下的高溫乳濁釉配方，高溫800℃熱震性能和低溫負50℃衝擊試驗反覆10次釉面無變化，此高溫乳濁釉具有高表面電阻率，不吸潮、不易被汙染、易清洗，同時光潔、平整、美觀，耐磨性、機械強度等也有所提高，批量生產的產品外觀釉層質量能達到國內外同類產品先進水平，釉層外觀細膩、平整(燈光下觀測一條直線)，光澤度也很高，光亮美觀，外觀感非常漂亮，直接提升了所生產真空開關管的市場競爭力。
具體實施方式
下面以實施例具體地描述本發明，本發明的範圍不受實施例的限制。
實施例1本發明乳濁釉的製備及使用
1.釉料製備：按重量百分比稱取處理合格的各原料長石25.5％燒滑石：5.7％、SrCO3：3.3％生高嶺土：4％煅燒高嶺土：7.2％SiO2：37.2％鋯英石粉：15.35％ZnO2：1％LiCO3：0.4％K2CO3 0.35％。進行球磨，其中料：球：水＝1:2:0.7，球磨時間：16小時，釉料出磨過100目篩並進行除鐵處理製得乳濁釉釉漿。
2.噴釉前紅釉漿的製備：
將稱好的原料，按釉漿、膠、酸性大紅溶液順序倒入攪漿機攪拌15分鐘以上,紅釉漿配製要求粘度控制在0.24-0.3Pa.s進行噴釉。
3.噴釉，採用自動噴釉機對95％氧化鋁瓷坯件進行噴釉，噴槍噴釉霧化壓力0.4±0.05MPa，噴釉要求按每平方釐米釉料重0.03±0.003克控制。
4.燒半釉：在1250—1300℃保溫1小時得乳濁半釉。
5.塗膏後與金屬化燒結工藝匹配進行同步燒釉1410±20℃得光亮光潔平整如鏡面的乳濁釉陶瓷製品。
本發明乳濁釉製備及使用的工藝流程：
原料製備→按配方配料→溼法球磨製備釉漿→攪拌製備紅釉漿→噴釉→燒半釉→塗膏→金屬化燒結→成釉。
本發明乳濁釉原料中石英砂的處理製備是關鍵，氧化矽是釉料中不可缺少的酸性氧化物，它的顆粒度將直接關係到釉中剩餘石英的多少和大小，為此一般希望氧化矽的顆粒較細，這樣它在釉熔融時儘可能全部溶於釉體中間，剩餘的石英顆粒越少越好，所以氧化矽顆粒越細，它在釉凝固後因釉溫度下降，由氧化矽引起的體積變化就越小，這樣局部因體積變化而產生的應力就越小。但石英砂太細則釉在高溫下釉液粘度(即高溫粘度)降低，容易引起幹釉，故控制石英砂顆粒細度出磨前須先測萬孔篩餘：0.04％≤K≤0.13％。
合理的半釉燒結工藝曲線及金屬化的降溫控制也是關鍵，因為在燒制中石英晶粒的晶型轉變也是影響釉面的關鍵因素。石英晶粒的晶型轉變有一級變體和二級變體兩大類，一級變體間的轉變發生在1000℃時，由α-石英轉化成α-磷石英，體積變化最大，約16％，但由於它的轉變速度慢，時間長，對體積效應的矛盾就不突出，影響不大。而二級變體中β-石英轉變成α-石英產生於573℃，此時的體積變化約0.82％，雖然不大，但由於轉變速度快，產生的體積變化的實效卻十分大，在短時間內產生巨大的內應力。故降溫中稍控制不當極易產生釉的開裂，故釉的降溫速度也是一個關鍵因素。半釉燒結工藝為：1250—1300℃保溫1小時得到乳濁半釉。
釉用原料中滑石的煅燒：由於滑石具有片狀結構，在釉中易容易形成定向排列，成有序狀態，燒成時產生各向異性收縮，往往易引起釉面開裂，為克服此缺點，我們採用高溫(1300～1350℃)煅燒來破壞這種層狀結構。
為了保證釉漿的工藝性能而適應於現噴釉工藝，配方中部分高嶺土還須進行煅燒(850～900℃)處理。
為了保證鉀長石的球磨細度，對鉀長石先進行煅燒(950～1000℃)處理，出磨細度必須控制在萬孔篩餘K：0.1％≤K≤0.6％。
為得到良好的釉面，噴釉工藝控制要點參數如下：使用自動噴釉機，則釉漿粘度控制在0.15～0.25Pa.S，噴釉壓力0.4±0.1MPa，噴釉時觀察釉層是否均勻覆蓋。使用手工噴塗則釉漿粘度控制在0.35～0.58Pa.S，噴釉壓力0.2±0.05MPa，噴釉時觀察釉層是否均勻覆蓋。
本研製高溫乳濁釉配方適用於在氫氣爐中與現金屬化工藝同步燒釉，溫度1410℃±20℃。
實施例2本發明乳濁釉原料篩選試驗
用鋯英石細粉作懸浮粒子的試驗方案，通過原料用量及不同的配比篩選試驗數據見下表：
試驗結果表明，鋯英石粉的添加量在14～16％時乳濁度效果最好，能得到最佳釉面，光亮光潔平整如鏡面。
綜上幾種試驗方案，綜合原料、成本、工藝條件等綜合因素，研製出的添加鋯英石粉含量在14～16％的乳濁釉配方進行了批量工藝試驗，完全符合現金屬化、電鍍工藝，並且還進行了高溫800℃熱震性能和低溫負50℃衝擊試驗反覆10次釉面無變化。此高溫乳濁釉具有高表面電阻率，不吸潮、不易被汙染、易清洗，同時光潔、平整、美觀，耐磨性、機械強度等也有所提高。再進行了至少50000件的生產試驗繼續驗證表明與目前上釉金屬化電鍍工藝相匹配，完全適應於現上釉及金屬化工藝技術條件和真空開關管裝管工藝。