黃 駿 王宇旭

(1 江蘇拜富科技有限公司 江蘇 宜興 214221) (2 宜興市科技創(chuàng)業(yè)服務中心 江蘇 宜興 214221)

前言

隨著科技發(fā)展的進步和人們生活條件的改善，人們對環(huán)保意識的增強含鉛玻璃粉的毒害對環(huán)境污染已經引起人民及政府的高度重視。無鉛玻璃粉完全能夠保證各方面的要求，這次研究的玻璃粉的物料百分比是：Bi2O350%～70%、SiO25%～10%、B2O310%～15%、AI2O35%～10%、Li2O 1%～5%、 ZnO 1%～5%的氧化物組成，混合均勻燒制1 250℃，冷卻后球磨D90=12 μm，過篩300目。

1 實驗原料及設備

實驗所用原料，如表1所示。

表1 實驗原料(質量%)

工藝流程：熔劑配混→燒制→水冷→干燥→分級球磨→干燥→過篩→制漿→造?！b

實驗所用設備：千分之電子秤、馬弗爐電爐、歐美克粒度儀、臥式球磨機、攪拌球磨機、烘箱、噴霧造粒機、顯微鏡300～500倍、快速測水分儀。

2 實驗部分

物料按照表1比例配混燒制冷卻后，進行分級球磨。使用臥式球磨機粗磨，料球水比1∶2.5∶0.45用13 mm球石球磨D90=20 μm左右，經歐美克粒度儀測定后達到細度要求，計算出含水率，倒入攪拌球磨機進行球磨，料球水比1∶5∶0.75用3 mm球石球磨D90=12 μm。經過干燥、過篩所得釉漿基礎玻璃粉。球石選用氧化鋯球石，氧化鋁球石磨損在0.15%左右，硅酸鋯球石磨損在0.09%，氧化鋯球石磨損在0.05%，球石選用僅對表1熔劑成分。其中攪拌球磨使用樹脂球磨內襯。

表2 基本配方組成

3 實驗步驟

3.1 HEC水溶液的配制

稱取1.5 kg離子水于不銹鋼料筒中，安裝好高速乳化機或攪拌機，將攪拌桿放入不銹鋼料筒中，調節(jié)攪拌桿至合適位置，開啟乳化機開關對漿料進行高速分散，再緩慢加入25 g HEC。添加完畢后，繼續(xù)分散攪拌24 h。過濾去除未溶物和氣泡。即得到HEC水溶液，密封保存待用。

3.2 PVA水溶液的配制

稱取1.5 kg離子水于不銹鋼料筒中，將攪拌桿放入不銹鋼料筒中，調節(jié)攪拌桿至合適位置，開啟乳化機開關對漿料進行高速分散，緩慢加入25 g PVA, 攪拌分散使PVA充分溶脹，然后通過水浴一邊加熱，一邊攪拌，待水燒開繼續(xù)保溫1～2 h，使其充分溶解。冷卻至室溫并過濾。將濾液密封保存待用，即制備得到 PVA溶液。

3.3 CMC水溶液的配制

稱取1.5 kg離子水于不銹鋼料筒中，將攪拌桿放入不銹鋼料筒中，調節(jié)攪拌桿至合適位置，開啟乳化機開關對漿料進行高速分散，緩慢加入25 g CMC，然后通過水浴一邊加熱，一邊攪拌，充分溶解后并過濾。將濾液密封保存待用，即制備得到CMC 溶液。

3.4 無鉛玻璃粉細化實驗步驟

(1)對玻璃粉料進行細化，采用去離子水、氧化鋯球，料∶球∶水=1∶2.5∶1，采用滾筒球磨(瓷內襯)48 h，粒徑測試D50≤3 μm，然后漿料過100目不銹鋼篩于不銹鋼盤或搪瓷盤內進烘箱于110 ℃烘干，粉碎過30目篩裝袋備用，注意工藝衛(wèi)生嚴禁雜質混入。

(2)按照表2中配方表將去離子水、分散劑、消泡劑和HEC水溶液(或者PVA CMC溶液)于球磨罐中，按照料∶球=1∶2.5放入鋯球，緩慢將已細化的無鉛玻璃粉加入至球磨罐中，繼續(xù)球磨12 h。球磨完畢后，采用100目篩網進行過濾。

4 噴霧造粒工序

(1)噴霧造粒使用噴霧干燥機，進風溫度設置為220 ℃，出風溫度設置為110 ℃，霧化器轉速為40 Hz，進料使用調速蠕動泵，轉速設置為25 r/min左右。噴霧之前，若料漿出現(xiàn)大量泡沫，可滴加滴磷酸三丁酯或正辛醇消除。按造粒機使用要求進行噴霧干燥。噴霧造粒完成后，測粉料凈重量。噴霧結束后，取1 kg獲得的粉料，進行含水率測試，含水率測得分別是0.38 %、0.41 %、0.35 %。

將噴霧造粒完成后所得粉料過100目標準篩(剔除結塊部分)，過篩后的粉料采用分樣篩測試顆粒級配，采用粉料流動性儀測試粉料流動性。

從分級過篩可以看出不同粘度的漿料，造粒的均勻性還有一定的差異，如表3所示。

表3 造粒料200 g分級過篩

(2)釉漿離心噴霧造粒，如圖1所示。

圖1 造粒料500倍顯微鏡觀察

(3)鈕扣實驗，在馬弗爐燒制500 ℃,保溫90 min，如圖2所示。

圖2 馬弗爐燒制530 ℃

(4)靜電噴涂在電阻片進行燒制，溫度時間和紐扣測試一樣。顯微鏡觀察表面，如圖3所示。

5 分析及結論

從燒出結果可以看1號造粒料，表面比較均勻及致密，沒有明顯針孔。2號、3號致密程度明顯沒有1號好而且針孔比較多，尤其是3號。可以說在這個燒成制度下粘度大，排膠需要的時間越長所需的熱能越多。1號PVA聚乙烯醇的粘度在這個溫度時間正好達到了使用要求，從造粒料(見圖1)，也可以看出1號的均勻性也優(yōu)于2號HEC乙基纖維素、3號CMC甲基纖維素，3種樣品雖然都是蘋果型顆粒，但1號大顆粒分布明顯要少，在靜電噴涂時大顆粒撞擊很容易形成凹坑影響釉面。

圖3 燒成表面500倍顯微鏡

靜電噴涂使用噴槍將粉末涂料噴涂到工件表面。噴出的粉末涂料與工件之間產生高壓靜電場。在氣流和電場的作用下粉末涂料按照受力的方向飛至待涂工件，受靜電引力的作用吸附在工件表面，也就相當于固態(tài)燒結，細顆粒優(yōu)于增加了燒結的推動力，縮短了原子擴散距離和提高了顆粒在液相中的溶解度，而導致燒結過程的加速，加了PVA、HEC、CMC可以相對影響固態(tài)燒結，PVA的粘度正好在這個燒成制度內達到了最佳，PVA聚乙烯醇的分解溫度在180～200 ℃，HEC乙基纖維素的分解溫度210～220 ℃左右，CMC甲基纖維素的溫度更高在不同區(qū)間變化更復雜，分解溫度在300 ℃以上。

從圖3可以看出，溫度更高的CMC甲基纖維素在這個燒成狀態(tài)下排膠效果，影響了釉面結合導致凹坑面較多，從而影響產品的整體性能。PVA聚乙烯醇的聚合度分為超高聚合度(分子量25～30萬)、高聚合度(分子量17～22萬)、中聚合度(分子量12～15萬)和低聚合度(2.5～3.5萬)。醇解度一般有78%、88%、98%這3種。這次實驗選用的時低聚合度、醇解度98%，型號選用PVA17-99，它的共聚改性、共混改性、后反應改性，降低PVA分子間作用力，降低熔點?？赡茉诹硗獾臒芍贫菻EC、CMC也能達到使用要求。

總之，影響燒結溫度因素有堆積密度、加熱速度、保溫時間、物料的粘度分布等，而且相互之間的關系也較復雜，在研究燒結溫度時如果不充分考慮這眾多因素，并給予恰當的運用就不能獲得具有重要性和高致密度的制品。