深色的低膨胀填料制造技术

可将着色CTE改性剂加入玻璃料体系中，以改变所得烧制的釉的CTE。CTE改性剂是着色的。该着色CTE改性剂可以包括：改性假板钛矿型材料，假板钛矿型材料的化学式为AI2TiO5，其中部分Al和/或Ti被一种或多种着色离子替代，该着色离子包括Fe、Cr、Mn、Co、Ni和Cu；改性堇青石型材料，堇青石型材料的化学式为Mg2Al4Si5O

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】深色的低膨胀填料

技术介绍

[0001]将玻璃料体系施加到各种基材上，并在其上进行烧制能够形成结合到基材表面的釉(enamel)。烧制的釉可用于改变基材的特性，例如外观。如果烧制的釉的热膨胀系数(CTE)与基材的热膨胀系数不是非常相近(closely match)，则在釉烧制过程的冷却循环期间，会在釉和基材之间产生明显的界面应力。该界面应力可导致釉与基材之间结合的减弱，并且可能会使釉龟裂、破裂或从基材上脱离。
[0002]费罗公司和其它公司长期以来都在实践中使用CTE改性剂、添加剂，其主要目的是能够改变釉的总CTE，同时使其对釉的其它性质或所要烧制外形的影响最小化。这些添加剂用于减小基材和釉之间的CTE差异，进而降低界面应力。由于界面应力的降低，这一减小的CTE差异有助于提高釉
‑
基材结合的强度和耐久性。
[0003]用于烧制的玻璃料体系可由玻璃料、颜料、改性剂(包括CTE改性剂)和各种其它组分(例如填料)组成。通过对玻璃料体系进行配制使得能够在粘合性、外观、强度和耐久性方面获得可接受的性质。玻璃料体系的熔融和流动性质通常受玻璃料组分的控制。然而，改性剂、颜料和填料在烧制过程中会与玻璃组分相互作用，并影响釉的性质。这些组分通常会提高所需的釉烧制温度，这可能对承载釉的基材是不利的。因此，配制能够减少组分对釉性能产生有害影响的新玻璃料体系的新方法是有益的。
[0004]通常，在釉的烧制过程中，玻璃料体系中的玻璃会在一定程度上强烈地侵蚀、浸出或溶解其它组分。这主要会对玻璃颗粒的表面产生影响，通常会抑制它们的熔融性和流动性。玻璃料体系中各组分的溶解速率取决于组分的化学性质、结构、表面积和形态。在组分具有相同的化学性质的基础上，更大的比表面积和更粗糙的表面纹理将会提升组分的溶解速率。同样，在釉的烧制过程中更高的烧制温度和更长的保温时间将会促使更多数量组分的溶解。因此，具体组分、用量、粒度分布和形态的选择会影响整体烧制和所形成的釉的性能。
[0005]许多玻璃料体系包含颜料以改变烧制的釉的颜色。在这些情况下，向玻璃料体系中加入常规的白色或灰白色CTE改性剂(即“无色CTE改性剂”)会以两种方式改变釉的色值。第一，通过稀释颜料在釉中的百分比，即产生色调变化；第二，通过发白颗粒产生的光散射。这些作用主要是增加釉的亮度，即增加L值。L值与CIE Lab色度系统的亮度
‑
暗度标度相关。
[0006]为了抵消针对釉的颜色所添加的常规CTE改性剂带来的这种变淡和色调变化的效果，可能必须增加玻璃料体系中颜料的含量。遗憾的是，玻璃料体系中颜料含量的任何增加都可能会对玻璃料体系或烧制的釉的各种特性(例如，进一步提升流动温度)带来明显的负面影响。

技术实现思路

[0007]根据一方面，用于形成附着于基材的釉的玻璃料体系包括载体、玻璃料、着色CTE改性剂和任选的一种或多种颜料。该着色CTE改性剂包括：(i)改性假板钛矿型材料(Pseudo
‑
Brookite type material)，假板钛矿型材料的化学式为Al2TiO5，其中部分Al和/
或Ti被一种或多种着色离子替代，该着色离子包括Fe、Cr、Mn、Co、Ni和Cu；(ii)改性堇青石型材料，堇青石型材料的化学式为Mg2Al4Si5O
18
，其中部分Mg和/或Al被一种或多种上述着色离子替代；(iii)钙钛矿型材料，其化学式为Sm1‑
x
Sr
x
MnO3‑
δ
，其中x＝0.0
‑
0.5且δ＝0.0
‑
0.25，或改性的钙钛矿型材料，其中部分Sr被Ba和/或Ca替代；(iv)改性焦磷酸镁型材料，焦磷酸镁型材料的化学式为Mg2P2O7，其中Mg被Co和/或Zn离子替代；或(v)它们的组合。
[0008]根据另一方面，形成上釉基材的方法包括以下步骤：提供基材；提供玻璃料体系，该玻璃料体系包括载体、玻璃料、着色CTE改性剂和颜料；将玻璃料体系施加到基材上；以及烧制玻璃料体系，从而形成附着于基材上的着色釉。该着色CTE改性剂包括(i)改性假板钛矿型材料，假板钛矿型材料的化学式为Al2TiO5，其中部分Al和/或Ti被一种或多种着色离子替代，该着色离子包括Fe、Cr、Mn、Co、Ni和Cu；(ii)改性堇青石型材料，堇青石型材料的化学式为Mg2Al4Si5O
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，其中部分Mg和/或Al被一种或多种上述着色离子替代；(iii)钙钛矿型材料，其化学式为Sm1‑
x
Sr
x
MnO3‑
δ
，其中x＝0.0
‑
0.5且δ＝0.0
‑
0.25，或改性的钙钛矿型材料，其中部分Sr被Ba和/或Ca替代；(iv)改性焦磷酸镁型材料，焦磷酸镁型材料的化学式为Mg2P2O7，其中Mg被Co和/或Zn离子替代；或(v)它们的组合。
附图说明
[0009]图1是Sr
.15
Sm
.85
MnO3‑
x
的膨胀曲线。
具体实施方式
[0010]配制用于例如在各种基材上进行装饰的瓷漆是具有挑战性的。通常，为将釉烧制过程中基材的变形程度降到最低，必须选择软化点低于所需基材的玻璃料。然而，具有低软化点的玻璃料通常也具有较高的线性热膨胀系数(CTE)和较差的耐酸性。为解决这些问题可以向玻璃料中添加添加剂，但是通常单独的玻璃料并不能满足釉所需的所有期望特性。理论上，通过向玻璃料体系中加入CTE改性剂可以满足釉与基材CTE匹配(CTE
‑
matching)的需要。用于降低烧制后的玻璃釉的CTE的三种常规添加剂是β
‑
锂霞石(LiAlSiO4)、熔凝石英(SiO2)和堇青石(Mg2Al4Si5O
18
)。
[0011]在一些情况下，例如对于金属基材如铝，通常必须将玻璃釉的CTE增加至与基材的CTE相接近。方石英，一种结晶态的二氧化硅，具有较大的CTE，有时会被用于这样的应用中。
[0012]CTE改性剂的颜色通常是白色或灰白色，这一特性不利于所需釉颜色的获得，特别是在需要黑色和其它深色釉的情况下，同时还要满足对釉的其它要求。
[0013]为了解决这一问题，本专利技术提供了以适当的金属离子发色团(即发色阳离子或着色离子)全部或部分替代CTE改性剂中的一种或多种原始组成离子(即原始或被替代离子)而制得的着色CTE改性剂。例如，Cr(III)离子通常具有与Al(III)离子相似的离子半径和配位环境，可作为替代离子替代Al2O3‑
刚玉的Al位点中的部分Al(III)离子，以形成红宝石颜色的CTE改性剂。在CTE改性剂如Al2TiO5中也可实现类似的替代。
[0014]一些有用的CTE改性剂以天然氧化物矿物的形式存在。然而，天然存在的低CTE矿物如堇青石和铝假板钛矿(tialite)通常缺乏足够量的用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于形成附着于基材的釉的玻璃料体系，包括载体、玻璃料、着色CTE改性剂和任选的一种或多种颜料，所述着色CTE改性剂包括：改性假板钛矿型材料，假板钛矿型材料的化学式为Al2TiO5，其中部分Al和/或Ti被一种或多种着色离子替代，所述着色离子包括Fe、Cr、Mn、Co、Ni和Cu；改性堇青石型材料，堇青石型材料的化学式为Mg2Al4Si5O
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，其中部分Mg和/或Al被一种或多种所述着色离子替代；化学式为Sm1‑
x
Sr
x
MnO3‑
δ
的钙钛矿型材料，其中x＝0.0
‑
0.5且δ＝0.0
‑
0.25；或改性的所述钙钛矿型材料，其中部分Sr被Ba和/或Ca替代；改性焦磷酸镁型材料，焦磷酸镁型材料的化学式为Mg2P2O7，其中Mg被Co和/或Zn离子替代；或它们的组合。2.如权利要求1所述的玻璃料体系，其中：所述CTE改性剂包括改性假板钛矿型材料；以及所述改性假板钛矿型材料的化学式为Al2‑
x
M
x
TiO5，其中M包括一种或多种所述着色离子，且x为0.1
‑
2；或者，所述改性假板钛矿型材料的化学式为Al2Ti1‑
x
M
x
O5，其中M包括一种或多种所述着色离子，且x为0.01
‑
0.4。3.如权利要求1所述的玻璃料体系，其中：所述CTE改性剂包括所述改性堇青石型材料；以及所述改性堇青石型材料的化学式为Mg2‑
x
Al4‑
y
M
x+y
Si5O
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，其中M为所述着色离子中的一种或多种，x+y为0.1～3.0。4.如权利要求1所述的玻璃料体系，其中，所述CTE改性剂包括化学式为Sm1‑
x
Sr
x
MnO3‑
δ
的所述钙钛矿型材料。5.如权利要求1所述的玻璃料体系，其中，所述CTE改性剂包括所述改性焦磷酸镁型材料。6.如权利要求1所述的玻璃料体系，其中，相对于所述玻璃料体系的总重量：所述载体的含量为3.5
‑
80重量％，所述玻璃料的含量为18.5
‑
95重量％，所述着色CTE改性剂的含量为0.5
‑
50重量％，以及所述颜料的含量为1
‑
50重量％。7.如权利要求1所述的玻璃料体系，还包含填料、还原剂、分散剂/表面活性剂、流变改性剂、流动助剂和助粘剂或稳定剂中的一种或多种。8.一种形成上釉基材的方法，包括：提供一基材；提供玻璃料体系...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：费罗公司，
类型：发明
国别省市：