摘 要

本课题主要研究、制备了一种750℃即可熔融的新型搪瓷底釉，该搪瓷底釉体系由硅酸盐非晶相（熔块）和多种磷酸盐混合组成。通过对不同配料组成搪瓷底釉的性能测试与分析，本实验得到了一种密着性良好的搪瓷底釉。

本课题所研制的新型搪瓷底釉，其熔融温度范围在680℃~800℃，保温5~10min即可形成铺展性良好的底釉层。同时，本课题对该新型底釉所用磷酸盐原料进行了大量合成试验，研究结果表明：（1）相对液相法，固相法合成磷酸盐的效果要好，本课题采用固相法成功合成了4种底釉原料：BPO₄、MnPO₄、CoPO₄、FePO₄等，其最佳合成温度分别为850℃、800~850℃、950℃、950℃等。

本课题所得实验数据对开发、制备更多新型搪瓷底釉具有非常重要的参考价值。

关键词：新型搪瓷底釉、固相法、密着性

Abstract

This is a project mainly about the study and preparation of a new type of enamel bottom glaze in the melting temperature of 750 degrees Celsius.The glaze system consist of mix-phosphate and frit.This experiment has obtained a kind of compact low temperature enamel bottom glaze through the test and analysis of the performance of the enamel glaze with different ingredients.

The new enamel glaze prepared in the project is in the melting temperature range of 680~750 degrees Celsius.At the same time, a lot of experiments were carried out on the raw materials used in the new type of bottom glaze.Research results show that:(1)The liquid phase method is harsh, and the target product is not obtained;(2)Solid phase method is better than de liquid phase method.We have synthesized the following four kinds of raw materials of the enamel glaze:BPO₄,its best synthetic temperature is 850 degrees Celsius;MnPO₄,its best synthetic temperature is 800~850 degrees Celsius;CoPO₄,its best synthetic temperature is 950 degrees Celsius;FePO₄,its best synthetic temperature is also 950 degrees Celsius.

The conclusion of the project is important to the preparation of the new type of low temperature enamel glaze.

Key Words: enamel ground-coat glaze;Solid phase method;Compactness

目 录

第1章 绪论 1

1.1 国内外研究现状 1

1.2 课题目的及意义 2

1.3 涂搪工艺 3

第2章 试验过程 4

2.1 原料选择与基本性能 4

2.1.1 石英 5

2.1.2 钾、钠长石 5

2.1.3 硼砂 5

2.1.4 纯碱 5

2.1.5 硝酸钠 5

2.1.6 萤石 6

2.2 主要实验仪器与设备 6

2.3 设计试验方案 6

2.3.1 关于利用液相法合成MnPO₄的试验方案 6

2.3.2 关于利用液相法合成B_xFe_yPO₄的试验方案 7

2.3.3 关于利用液相法合成B_xCo_yPO₄的试验方案 9

2.3.4 关于利用固相法合成MnPO₄的试验方案 10

2.3.5 关于利用固相法合成B_xFe_yPO₄的试验方案 10

2.3.6 关于利用固相法合成B_xCo_yPO₄的试验方案 11

2.3.7 固相法合成BPO₄的试验方案 12

2.3.8 固相法合成FePO₄的试验方案 12

2.3.9 固相法合成含Co磷酸盐的试验方案 13

2.3.10 搪瓷底釉用熔块的制备试验 13

2.3.11 搪瓷底釉制备试验 15

2.3.12 搪瓷底釉流动性测试试验 16

2.3.14 搪瓷底釉密着性试验 16

第3章 实验结果与讨论 17

3.1 液相法合成搪瓷底釉原料的结果与分析 17

3.1.1 液相法合成MnPO₄的结果与分析 17

3.1.2 液相法合成B_xFe_yPO₄的结果与分析 19

3.1.3 液相法合成B_xCo_yPO₄的结果与分析 19

3.2 固相法合成搪瓷底釉原料的结果与分析 20

3.2.1 固相法合成MnPO₄的结果与分析 20

3.2.2 固相法合成B_xFe_yPO₄的结果与分析 21

3.2.3 固相法合成B_xCo_yPO₄的结果与分析 22

3.2.4 固相法单独合成BPO₄的结果与分析 22

3.2.5 固相法单独合成FePO₄的结果与分析 22

3.2.6 固相法单独合成CoPO₄的结果与分析 23

3.3 搪瓷底釉流动性测试试验结果与分析 24

3.4 搪瓷底釉密着性试验结果与分析 25

第4章 基本结论 27

参考文献 28

致 谢 29

第1章 绪论

1.1 国内外研究现状

早在18世纪末期，国外就先后出现了铸铁和钢板^[1]制成的搪瓷制品，从此，搪瓷从工艺品逐渐走向日用品。直到20世纪初，美国、日本等国家的搪瓷工业也相继发展起来，其中，以美国的搪瓷工业发展最为迅猛。得益于其高度普及的机械自动化技术，美国的搪瓷工业也实现了大规模的自动化生产，因此获得了更为巨大的发展空间。美国，作为搪瓷工业的“巨头”，基本上见证了世界搪瓷技术百年来的发展与变革。日益激烈的市场竞争环境、生态条件的制约以及其他行业（如强势的塑料制品工业、不锈钢和铝制品工业等）的技术进步，深深地刺激了搪瓷工业的发展，从而促使搪瓷技术不断地革新。从最开始的金属基材向轻量化方向的转移，到钛乳浊面釉^[2]的出现，世界搪瓷工业更是得到了飞越般的发展，各种新技术、新工艺百花齐放，演变周期变得越来越快。美国搪瓷技术最早从西欧引进，由于其机械化自动化技术的成熟，美国搪瓷工业环境越来越好，美国的搪瓷品种也由小型家庭用品向大型高级家庭消费品转型，瓷釉的制造也越来越专业化。质量要求提高，分工精细，生产标准严格，再加上自动生产流水线普遍推广，美国搪瓷工业在世界各国中当之无愧地占据领先地位。从生产品种上看，美国主要以搪瓷冰箱、搪瓷洗衣器、搪瓷浴缸、搪瓷煤气灶、电灶的大型搪瓷产品为主。从生产技术上看，美国的钛白釉制备工艺、一次搪铁皮酸处理技术、熔块技术、低温釉制备技术等^[3-5]，对搪瓷的研究都有着重大的意义。

我国搪瓷工业的发展^[6]与美国、日本、德国等工业强国相比，在技术上有些许不足。但自建国以来，得益于国民经济的良好发展，我国的搪瓷工业也得到了长足的进步。全国各地相继建设了搪瓷厂，原料大多取自国内，生产的搪瓷制品品种也算丰富，质量、性能等也不断地在提升，不仅满足了国内的需求，在国际市场上也有一席之地。随着塑料制品、铝制品、不锈钢制品等替代品的出现，我国搪瓷工业也稍稍受到一丝影响，伴随而来的是技术更新上的缓慢、产品单一、档次不高、缺少科技含量，这些因素导致我国很多高档搪瓷制品依赖于美国、捷克、日本等的进口。但如今，时代在不断发展，科学技术也取得了巨大的进步，加之消费者的需求和市场的激烈竞争，诸多因素共同作用下，搪瓷技术也重新迸发活力。性能方面，由于电子技术、材料技术等高科技同搪瓷制品的多重结合，赋予搪瓷制品以崭新的功能；单体构成方面，在各种高科技条件下，原本的搪瓷纯制品开始向多种材料的组合制品转变，这种以搪瓷为主体、并与多种材料有机结合的复合产品，真正地使得搪瓷制品拥有高价值、高技术、高质量等新的特点。

1.2 课题目的及意义

搪瓷，是在金属坯体表面涂上瓷釉，并经过高温烧成，最终使得金属坯体与瓷釉完美熔合的一种复合制品^[7]。搪瓷制品在保留了金属固有的机械强度和加工性能的同时，还有瓷层具有的耐酸、耐碱、耐磨、耐热、无毒及可装饰性。早期的搪瓷（又称：珐琅），起源于玻璃装饰金属。19世纪初，欧洲人研制出铸铁搪瓷，从而奠定了搪瓷制品从装饰品向日用品转变的基础^[8]，后来，由于各类工业的迅猛发展，钢板搪瓷制品也开始出现在人们视线中，加之各种不同性能瓷釉的问世和涂搪技术的不断更新，开启了现代搪瓷的发展之路。搪瓷的应用^[9]极其广泛，有艺术搪瓷（艺术装饰品等）、特种搪瓷（发光搪瓷、绝缘搪瓷等）、工业搪瓷（管道、反应釜等）、高温搪瓷（航空、航天配件等）、建筑搪瓷（管道、贮水罐等）及日用搪瓷（冰箱、洗衣机、浴缸等）。如此之多的用途源于搪瓷制品优良的性能，这当然离不开金属与瓷釉之间相辅相成的作用机理。例如，金属基体具有相当的韧性，大大增强了瓷釉层的机械强度和弹性，变得不容易破碎，而瓷釉层优良的耐腐蚀性又保护了金属免于酸、碱的腐蚀。