[发明专利]一种不锈钢用低成本玻璃搪瓷粉

说明书

技术领域

本发明涉及玻璃搪瓷涂层和封接技术领域，特别涉及了一种不锈钢用低成本玻璃搪瓷粉。

背景技术

在制药、食品加工以及化工领域通常使用大量的反应釜，其材质多为搪瓷钢和不锈钢。由于搪瓷器皿的耐温性较低和缺陷敏感性较高，在对反应釜的稳定性要求更高的场合常使用不锈钢反应釜。比如制药和食品加工领域，要求反应釜具有更佳的抗腐蚀品质，否则反应釜内壁的腐蚀不仅影响其寿命，更重要的是将导致药品污染和引起食品安全问题。尽管不锈钢具有一定的耐蚀性，但其致命的弱点，即氯离子点蚀和晶间腐蚀敏感性致使反应釜实际寿命大减。近年的报导显示，国内某厂草甘膦生产用的304不锈钢反应釜使用不到2个月即发生严重腐蚀，导致停产维修[参见文献：陈东升，连洲洋，魏无际，周永璋，草甘麟生产用不锈钢反应釜腐蚀的显微分析，腐蚀与防护，32，548(2011)]。

采用玻璃搪瓷技术，则可以有效抑制不锈钢的氯离子点蚀和晶间腐蚀敏感性问题，从而大幅提高不锈钢反应釜的耐蚀性。然而通常的搪瓷涂层难以附着于常用的奥氏体不锈钢基体，在烧制后的冷却过程中，几乎全部脱落。目前这是一个国内外该领域内研究者们广为关注的问题[参见文献：Bianca Heid,Günther Heinz Frischat,Peter Hellmold,Silicate enamels for stainless steel,XXI International EnamellersCongress,Shanghai,China,May,2008;Peng Liu,Lianqi Wei,ShufengYe,Haiwei Xu,Yunfa Chen,Protecting stainless steel by glass coatingduring slab reheating,Surf.Coat.Technol.,205,3582(2011)]。问题的根源在于，奥氏体不锈钢与普通搪瓷釉无论在热匹配和化学相容性上都存在严重不足。这是因为在热膨胀系数方面，前者约18×10^-6/℃，后者往往<10×10^-6/℃（通常耐酸性越好，热膨胀系数越小），而者存在显著的差异，因而冷却过程中将产生巨大的热应力；在化学相容性方面，由于高温搪烧过程中不锈钢表面易氧化形成氧化铬膜，而搪瓷与氧化铬的侵润性较差，因而附着力较低。这两种因素共同作用导致在不锈钢上熔烧密着力高且具有一定厚度的搪瓷难度较大。有研究者试图从提高不锈钢表面粗糙度及预氧化等表面处理的方法来改善搪瓷的附着性，但改善的程度有限，尚不足以达到工业要求[参见文献：F.S.Shieu,M.J.Deng,K.C.Lin,J.C.Wong,Effect of surfacepretreatments on the adherence of porcelain enamel to a type 316Lstainless steel,Journal of Materials Science,34,5265(1999)]。也有研究者从炼制高热膨胀系数的搪瓷釉料的角度来力图解决这一问题，尽管获得了部分成功，却往往遇到其他严重的问题，如搪瓷耐酸性的降低和成本的显著增加，导致其难以获得广泛的工业化应用。

除了玻璃搪瓷工业，在不锈钢的玻璃封接领域同样存在封接玻璃与不锈钢因上述原因而不匹配的问题。尽管采用低熔点的铅玻璃可以获得与不锈钢较好的热匹配性，但铅为有毒重金属，会严重污染环境[王俊，何峰，邓大伟，谭明华，铋酸盐玻璃与不锈钢的润湿性研究，武汉理工大学学报，32,60(2010)]。因而，在玻璃搪瓷和封接技术领域，适用于不锈钢特别是奥氏体不锈钢的低成本玻璃搪瓷配方，目前仍为工业界所急需。

发明内容

本发明的目的是为了解决当前普通玻璃搪瓷与不锈钢热匹配和界面相容性差而脱落的问题，实现在各种不锈钢上熔烧普通玻璃搪瓷的工艺，特提供了一种不锈钢用低成本玻璃搪瓷粉。

本发明提供了一种不锈钢用低成本玻璃搪瓷粉，其特征在于：所述的不锈钢用低成本玻璃搪瓷粉内掺有铁铝合金粉，铁铝合金粉的掺入量的质量比为10%-90%，铁铝合金粉的铝含量的质量比为5%-65%，铁铝合金的相组成必须包含Fe₃Al、FeAl、Fe₂Al₅和FeAl₃中的至少一种；铁铝合金粉的颗粒大小为0.1-50μm，铁铝合金粉能作为玻璃搪瓷粉的磨加物掺入共磨，也能单独磨细然后掺入磨好的玻璃搪瓷粉中。