CN103993316B - 一种搪瓷传热元件及其涂搪方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种搪瓷传热元件及其涂搪方法。涂搪方法包括以下几个步骤：（1）浸搪：将传热元件坯件浸没入釉浆缸中，然后再匀速提起；（2）刮边：使用滚筒在传热元件坯件下部滚动，将传热元件坯件下部堆集的釉浆刮除；（3）烘干：将传热元件坯件置于环烘干炉中烘干；（4）静电喷涂补边：将完全干燥的传热元件坯件置于静电喷涂房，用静电喷枪对其边部进行搪瓷静电粉末喷涂包边；（5）烧结：将喷涂后的传热元件坯件置于烧成炉中烧成，出炉冷却。本发明的涂搪方法生产效率高，涂搪效果好，边缘和凹槽均能够很好的包裹，设备投资低，节约生产成本；瓷釉的膨胀系数合理，经过高温烧成后再冷却下来也不会出现边缘搪瓷层爆瓷现象。

Description

一种搪瓷传热元件及其涂搪方法

技术领域

本发明涉及一种涂搪方法，具体涉及一种搪瓷传热元件的涂搪方法以及通过涂搪方法制备得到的搪瓷传热元件，属于涂搪技术领域。

背景技术

目前对于传热元件的涂搪工艺，国内主要使用两种：

一是静电干法涂搪方法，静电干法涂搪就是利用静电吸附的原理，使用静电喷枪，使经过处理的瓷釉粒子带上静电，然后吸附在金属件上。但这种方法的不足在于，在换热元件的凹槽处电力线会比较稀疏，形成法拉第笼，从而使搪瓷釉在凹槽处难于涂搪上搪瓷釉，从而造成此处的缺陷。中国专利200720102623.5公开了一种一次静电喷涂传热元件，在金属基体表面上静电喷涂搪瓷层，搪瓷层的结构比二次涂搪方法面釉更加致密。

二是湿法涂搪方法，湿法涂搪就是瓷釉利用水作为介质，将瓷釉悬浮于水中，使之形成一种浆状的物质，谓之釉浆，这种釉浆具有一定的流动度与停留度，然后使用浸渍或者喷涂的方法使之附着在传热元件表面，浸渍方法是将工件浸入釉浆中再提起再利用转、甩、扑、顿等动作将其涂层均匀化，但这种方法效率低、纯手工，其质量依赖于工人的技术水平高低，这种方法制作的搪瓷传热元件其边部基本没有搪瓷层包裹，在应用时腐蚀会率先从这些没有包裹搪瓷层的边缘开始，从而腐蚀掉整片搪瓷传热元件。

近年来，有将湿法喷涂与静电干法相结合的涂搪方法，中国专利201110098300.4公开了一种干湿法相结合搪瓷换热器的制作方法，采用先湿法再静电干法喷涂一次烧成，结合了湿法、干法的优点，克服了干、湿法的缺点使搪瓷传热元件理化性能、质量明显提高。本单位申请的中国专利201110377565.8公开了一种搪瓷传热元件的涂搪方法，利用静电喷枪喷涂静电粉末到传热元件的表面，而基体的沟槽、凹陷等静电干法喷涂不易喷到的地方使用湿法喷涂主法，传热元件搪瓷层的包裹完全率进一步提高。

上述几种搪瓷传热元件的涂搪方法，各有其缺点：静电喷涂法存在沟槽等地方喷涂不到的问题；湿法喷涂存在边缘缺少搪瓷层包裹且效率低下的问题；干湿法釉料不易匹配，生产效率不高，沟槽处的湿法喷涂需要大量的人工，同时其静电粉末目前依然依赖进口，成本高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种生产效率高且传热元件边缘包裹效果好的一种搪瓷传热元件的涂搪方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种搪瓷传热元件的涂搪方法，包括以下几个步骤：

（1）浸搪：将经过除油除锈处理的待涂搪的传热元件坯件浸没入釉浆缸中，然后再以0.5～1米/秒的速度匀速提起；

（2）刮边：使用一表面缠绕有蓬松的塑料丝的滚筒在传热元件坯件下部滚动，将传热元件坯件下部堆集的釉浆刮除；

（3）烘干：将步骤（2）中的传热元件坯件置于150℃以下的环烘干炉中烘干；

（4）静电喷涂补边：将完全干燥的传热元件坯件置于静电喷涂房，用静电喷枪对其边部进行搪瓷静电粉末喷涂包边；

（5）烧结：将喷涂后的传热元件坯件置于烧成炉中，在800℃以上烧成2~10分钟，出炉冷却。

其中，步骤（1）中的釉浆是通过将瓷釉、粘土、硼砂、亚硝酸钠、石英砂，水和羧甲基纤维素钠混合研磨至D50为25～35微米的悬浮液而得到的，其中，每100公斤的瓷釉，混合5～7公斤粘土、0.1～0.4公斤硼砂、0.05～0.3公斤亚硝酸钠、5～7公斤石英砂，40～50公斤水和0.01～0.1公斤羧甲基纤维素钠。

所述的釉浆中瓷釉是由以下重量百分数的原料组成的： SiO₂ 50%～70%、Al₂O₃0.5%～3%、B₂O₃ 5%～15%、CaO 0.5%～3% 、F₂ 0.5%～3% 、K₂0.5%～3% 、Na₂O 8%～15%、CoO0%～3%、CuO 0.5%～3%、TiO₂ 3%～10%、MnO 0.5%～3%、Li₂O 1%～5% 、NiO 0.5%～3%和ZrO1%～3%，所述组分的总和加起来为100重量%，将所述原料拌合均匀，在1200～1300℃的高温下熔融2～3小时，再出炉急剧冷却至室温得到瓷釉。

其中，步骤（4）中喷涂的静电粉末是通过以下步骤获得的：将瓷釉和瓷釉重量0.01~0.5%的甲基硅烷混合置于干式球磨机中研磨至D50为20～30微米。

所述的静电粉末中瓷釉是由以下重量百分数的原料组成的：SiO₂ 55%～75%、Al₂O₃1.5%～5%、B₂O₃ 3%～10%、CaO 0.5%～3% 、F₂ 0.5%～3% 、K₂0.5%～3% 、Na₂O 4%～15%、CoO0%～3%、CuO 0.5%～3%、TiO₂ 3%～10%、MnO 0.5%～3%、Li₂O 1%～5% 、NiO 0.5%～3%和ZrO1%～3%，所述组分的总和加起来为100重量%。将所述原料拌合均匀，在1280～1300℃的高温下熔融2～3小时，再出炉急剧冷却至室温得到瓷釉。其中，瓷釉的体膨胀系数为300~350×10^-7。

根据所述的涂搪方法得到的搪瓷传热元件。

本发明的有益效果是：

本发明在湿法涂搪瓷的浸渍方法基础上加以改进，主要改进了釉浆的组分及流动性能，让其具有在浸搪时自我流动均匀的能力，在浸渍涂搪时不需要很多的动作来将涂层均匀化，搪瓷元件坯件上的釉浆涂层只需要使用浸渍工件再提起的简化办法，搪瓷元件坯件上的釉浆涂层会在自身重力下流动均匀，多余的釉浆则滴落在釉浆池，如此就可以使涂层均匀，同时使用经过改进的专用包边静电搪瓷粉末喷涂边部来解决湿法涂搪边部包裹不良的问题。

本发明的涂搪方法生产效率高，涂搪效果好，边缘和凹槽均能够很好的包裹，设备投资低，节约生产成本；瓷釉的膨胀系数合理，经过高温烧成后再冷却下来也不会出现边缘搪瓷层爆瓷现象。

具体实施方式

实施例1

一种搪瓷传热元件的涂搪方法，包括以下几个步骤：

（1）浸搪：将经过除油除锈处理的待涂搪的传热元件坯件浸没入釉浆缸中，然后再以0.5米/秒的速度匀速提起；将坯件浸没入釉浆缸中，然后再匀速提起，此时多余的釉浆会在重力的作用下自行流淌，最后只有薄薄的一层釉浆会附着在传热元件的表面；

（2）刮边：使用一表面缠绕有蓬松的塑料丝的滚筒在传热元件坯件下部滚动，将传热元件坯件下部堆集的釉浆刮除；传热元件坯件经浸搪后底部边缘会有釉浆堆集，这是因为表面张力的原因。使用一表面缠绕有蓬松的塑料丝的滚筒在工件下部滚动，将下部堆集的釉浆刮除，保证传热元件坯件上附着釉浆的均匀性；

（3）烘干：将步骤（2）中的传热元件坯件置于120℃的环烘干炉中烘干；

（4）静电喷涂补边：将完全干燥的传热元件坯件置于静电喷涂房，用静电喷枪对其边部进行搪瓷静电粉末喷涂包边；

（5）烧结：将喷涂后的传热元件坯件置于烧成炉中，在800℃烧成10分钟，出炉冷却。

其中，步骤（1）中的釉浆是通过将瓷釉、粘土、硼砂、亚硝酸钠、石英砂，水和羧甲基纤维素钠混合研磨至D50为30微米的悬浮液而得到的，其中，每100公斤的瓷釉，混合5公斤粘土、0.4公斤硼砂、0.3公斤亚硝酸钠、7公斤石英砂，40公斤水和0.01公斤羧甲基纤维素钠。

所述的釉浆中瓷釉是由以下重量百分数的原料组成的： SiO₂ 50%、Al₂O₃ 3%、B₂O₃9%、CaO 0.5%、F₂ 0.5%、K₂ 3% 、Na₂O 15%、CoO 3%、CuO 0.5%、TiO₂ 10%、MnO 0.5%、Li₂O 1% 、NiO 3%和ZrO 1%，所述组分的总和加起来为100重量%，将所述原料拌合均匀，在1260℃的高温下熔融2小时，再出炉急剧冷却至室温得到瓷釉。

其中，步骤（4）中喷涂的静电粉末是通过以下步骤获得的：将瓷釉和瓷釉重量0.01%的甲基硅烷混合置于干式球磨机中研磨至D50为26微米。

所述的静电粉末中瓷釉是由以下重量百分数的原料组成的：SiO₂ 75%、Al₂O₃1.5%、B₂O₃ 3%、CaO 0.5% 、F₂ 3% 、K₂ 3% 、Na₂O 4%、CoO 0%、CuO 3%、TiO₂ 3%、MnO 0.5%、Li₂O 1% 、NiO 0.5%和ZrO 2%，所述组分的总和加起来为100重量%。将所述原料拌合均匀，在1300℃的高温下熔融2小时，再出炉急剧冷却至室温得到瓷釉。其中，瓷釉的体膨胀系数为300×10^-7。

实施例2

一种搪瓷传热元件的涂搪方法，包括以下几个步骤：

（1）浸搪：将经过除油除锈处理的待涂搪的传热元件坯件浸没入釉浆缸中，然后再以1米/秒的速度匀速提起；

（2）刮边：使用一表面缠绕有蓬松的塑料丝的滚筒在传热元件坯件下部滚动，将传热元件坯件下部堆集的釉浆刮除；

（3） 烘干：将步骤（2）中的传热元件坯件置于110℃的环烘干炉中烘干；

（4） 静电喷涂补边：将完全干燥的传热元件坯件置于静电喷涂房，用静电喷枪对其边部进行搪瓷静电粉末喷涂包边；

（5）烧结：将喷涂后的传热元件坯件置于烧成炉中，在1000℃烧成2分钟，出炉冷却。

其中，步骤（1）中的釉浆是通过将瓷釉、粘土、硼砂、亚硝酸钠、石英砂，水和羧甲基纤维素钠混合研磨至D50为25微米的悬浮液而得到的，其中，每100公斤的瓷釉，混合7公斤粘土、0.1公斤硼砂、0.05公斤亚硝酸钠、5公斤石英砂， 50公斤水和0.1公斤羧甲基纤维素钠。

所述的釉浆中瓷釉是由以下重量百分数的原料组成的：SiO₂ 70%、Al₂O₃ 0.5%、B₂O₃5%、CaO 3% 、F₂ 3% 、K₂ 0.5% 、Na₂O 8%、CoO 0%、CuO 2%、TiO₂ 3%、MnO 1%、Li₂O 2% 、NiO0.5%和ZrO 1.5%，所述组分的总和加起来为100重量%。将所述原料拌合均匀，在1200℃的高温下熔融3小时，再出炉急剧冷却至室温得到瓷釉。

其中，步骤（4）中喷涂的静电粉末是通过以下步骤获得的：将瓷釉和瓷釉重量0.5%的甲基硅烷混合置于干式球磨机中研磨至D50为20微米。

所述的静电粉末中瓷釉是由以下重量百分数的原料组成的：SiO₂ 55%、Al₂O₃ 5%、B₂O₃ 10%、CaO 3% 、F₂ 0.5% 、K₂ 0.5% 、Na₂O 8%、CoO 3%、CuO 0.5%、TiO₂ 4%、MnO 3%、Li₂O5% 、NiO 1.5%和ZrO 1%，所述组分的总和加起来为100重量%。将所述原料拌合均匀，在1200℃的高温下熔融3小时，再出炉急剧冷却至室温得到瓷釉。其中，瓷釉的体膨胀系数为350×10^-7。

实施例3

一种搪瓷传热元件的涂搪方法，包括以下几个步骤：

（1）浸搪：将经过除油除锈处理的待涂搪的传热元件坯件浸没入釉浆缸中，然后再以0.8米/秒的速度匀速提起；

（2）刮边：使用一表面缠绕有蓬松的塑料丝的滚筒在传热元件坯件下部滚动，将传热元件坯件下部堆集的釉浆刮除；

（3） 烘干：将步骤（2）中的传热元件坯件置于150℃的环烘干炉中烘干；

（4）静电喷涂补边：将完全干燥的传热元件坯件置于静电喷涂房，用静电喷枪对其边部进行搪瓷静电粉末喷涂包边；

（5）烧结：将喷涂后的传热元件坯件置于烧成炉中，在900℃烧成6分钟，出炉冷却。

其中，步骤（1）中的釉浆是通过将瓷釉、粘土、硼砂、亚硝酸钠、石英砂，水和羧甲基纤维素钠混合研磨至D50为35微米的悬浮液而得到的，其中，每一百公斤的瓷釉，混合6公斤粘土、0.3公斤硼砂、0.15公斤亚硝酸钠、6公斤石英砂，46公斤水和0.07公斤羧甲基纤维素钠。

所述的釉浆中瓷釉是由以下重量百分数的原料组成的： SiO₂ 51%、Al₂O₃ 2%、B₂O₃15%、CaO 1% 、F₂ 1% 、K₂ 1% 、Na₂O 9%、CoO 1%、CuO 3%、TiO₂ 4%、MnO 3%、Li₂O 5% 、NiO 1%和ZrO 3%，所述组分的总和加起来为100重量%。将所述原料拌合均匀，在1300℃的高温下熔融2.4小时，再出炉急剧冷却至室温得到瓷釉。

其中，步骤（4）中喷涂的静电粉末是通过以下步骤获得的：将瓷釉和瓷釉重量0.34%的甲基硅烷混合置于干式球磨机中研磨至D50为30微米。

所述的静电粉末中瓷釉是由以下重量百分数的原料组成的：SiO₂ 56%、Al₂O₃ 2%、B₂O₃ 4%、CaO 1% 、F₂ 1% 、K₂ 1% 、Na₂O 15%、CoO 0.5%、CuO 1%、TiO₂ 10%、MnO 1%、Li₂O 1.5%、NiO 3%和ZrO 3%，所述组分的总和加起来为100重量%。将所述原料拌合均匀，在1290℃的高温下熔融2.2小时，再出炉急剧冷却至室温得到瓷釉。其中，瓷釉的体膨胀系数为320×10^-7。

Claims (4)

1.一种搪瓷传热元件的涂搪方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

（1）浸搪：将经过除油除锈处理的待涂搪的传热元件坯件浸没入釉浆缸中，然后再以0.5～1米/ 秒的速度匀速提起；

（2）刮边：使用一表面缠绕有蓬松的塑料丝的滚筒在传热元件坯件下部滚动，将传热元件坯件下部堆集的釉浆刮除；

（3）烘干：将步骤（2）中的传热元件坯件置于150℃以下的环烘干炉中烘干；

（4）静电喷涂补边：将完全干燥的传热元件坯件置于静电喷涂房，用静电喷枪对其边部进行搪瓷静电粉末喷涂包边；

（5）烧结：将喷涂后的传热元件坯件置于烧成炉中，在 800℃以上烧成 2~10 分钟，出炉冷却；

步骤（1）中的釉浆是通过将瓷釉、粘土、硼砂、亚硝酸钠、石英砂，水和羧甲基纤维素钠混合研磨至 D50 为25～35微米的悬浮液而得到的，其中，每100公斤的瓷釉，混合5～7公斤粘土、0.1～0.4公斤硼砂、0.05～0.3公斤亚硝酸钠、5～7公斤石英砂、40～50公斤水和0.01～0.1公斤羧甲基纤维素钠。

2.根据权利要求1所述的一种搪瓷传热元件的涂搪方法，其特征在于，步骤（4）中喷涂的静电粉末是通过以下步骤获得的：将瓷釉和瓷釉重量 0.01~0.5% 的甲基硅烷混合置于干式球磨机中研磨至 D50 为 20 ～ 30 微米。

3.根据权利要求2所述的一种搪瓷传热元件的涂搪方法，其特征在于，所述步骤（4）中的瓷釉的体膨胀系数为 300×10^-7~350×10^-7。

4.根据权利要求1-3任一项所述的涂搪方法制备得到的搪瓷传热元件。