搪瓷水箱魚鱗爆問題預(yù)防與克服

魚鱗爆是搪瓷制品最嚴(yán)重也是最常見的缺陷之一，為了預(yù)防并克服此問題，山東華隆太陽能科技有限公司（以下簡稱“華隆”）搪瓷技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室及相關(guān)單位進(jìn)行了大量的研究和實(shí)驗(yàn)工作，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。但由于導(dǎo)致搪瓷產(chǎn)生魚鱗爆的因素較多，如鋼板的組織構(gòu)成和結(jié)構(gòu)、搪釉及磨加物的組成、搪燒的工藝條件、搪燒設(shè)備等，其中任一因素控制不當(dāng)，就會(huì)造成搪瓷產(chǎn)生魚鱗爆，給研究工作帶來諸多困難。現(xiàn)主要收集和總結(jié)行業(yè)中一些關(guān)于鋼板搪瓷魚鱗爆的克服及預(yù)防方法，供業(yè)內(nèi)人士參考。 　　一、影響搪瓷產(chǎn)生魚鱗爆的因素 　　影響搪瓷產(chǎn)生魚鱗爆的主要因素是搪瓷鋼板的組成和結(jié)構(gòu)。鋼板的化學(xué)組成是影響搪瓷性能的主要因素之一。如果碳、磷、硫等元素的含量過高，則不僅會(huì)影響鋼板加工性能，而且會(huì)使搪瓷制品產(chǎn)生針孔、麻泡和鱗爆等缺陷。鋼板的碳含量也與搪瓷的魚鱗爆有較密切的關(guān)系，目前搪瓷用薄鋼板碳含量≤0.004%。此外，鋼板處理工藝不同，產(chǎn)生的晶體結(jié)構(gòu)也會(huì)有較大的不同。對(duì)涂搪后的搪瓷制品質(zhì)量影響較大。 　　據(jù)了解，國外采用一種強(qiáng)制鱗爆儀來預(yù)測(cè)鋼板涂搪后產(chǎn)生魚鱗爆可能性大小，取得了比較好的效果。強(qiáng)制鱗爆儀對(duì)1mm鋼板魚鱗爆的測(cè)試結(jié)果磨加物中引入一些在燒成時(shí)能分解出氣體的化合物，如亞硝、純堿、硝酸鉀、碳酸鈣、螢石等。這些磨加物在燃制搪瓷時(shí)放出大量氣體，一方面這些氣體與電解質(zhì)、粘土釋出的水汽和水汽與鐵坯反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣一起混合成大氣泡排出；另一方面，一些沒有排除掉的氣體在瓷釉層中形成大量的氣體空穴，為金屬冷卻時(shí)表面放出的氫氣提供空間，由此降低了瓷釉層與鐵坯界面由于氫氣的富集所產(chǎn)生的壓力。據(jù)一些資料介紹，硝酸鹽的作用比碳酸鹽更明顯，這主要是由于硝酸鹽分解所產(chǎn)生的氣體都具有氧化性，在高溫下與氫氣進(jìn)行氧化，由此進(jìn)一步降低了氫氣的含量。 　　該方法的優(yōu)點(diǎn)是不需要改變瓷釉的組成，不足之處是操作工藝必須嚴(yán)格控制，否則會(huì)造成針孔、氣泡缺 　　二、搪瓷魚鱗爆的克服 　　克服搪瓷魚鱗爆的措施大致可分為以下幾種。 　　1.搪釉中按一定比例引入Ni2O3、CoO、CuO和PbO等據(jù)相關(guān)資料報(bào)道，在搪釉中按一定比例引入Ni2O3、CoO、CuO和PbO等，對(duì)抑制搪瓷魚鱗爆有一定的效果。原因是這些氧化物被還原以后沉積在鐵坯與搪釉的界面，降低了氫氣在沉積區(qū)域的富集程度。這類瓷釉的化學(xué)組成合含量為SiO245~60、AL2O30~2、CaO1~5、B2O36~10、K2O1~3、Na2O10~18、Li2O0~3、TaO20~2、Ni2O30.2~1、CoO0.2~1、CuO0.1~0.5、PbO0.5~2、F0~3（重量%），這種方法的優(yōu)點(diǎn)是不需要改變瓷釉的磨加物組成，搪瓷的瓷面優(yōu)良。不足之處是它克服搪瓷產(chǎn)生魚鱗爆的能力有限。 　　2.采用不同軟化點(diǎn)的瓷釉組成復(fù)合瓷釉采用不同軟化點(diǎn)的瓷釉組成復(fù)合瓷釉可以避免魚鱗爆。瓷釉層內(nèi)有適當(dāng)?shù)某鰵饪?，可使粘土、電解質(zhì)等分解產(chǎn)生的水汽與鐵坯反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣有一定的出路，減少氫氣向鐵坯內(nèi)部的擴(kuò)散。一般低溫底釉的流動(dòng)性較好，同時(shí)易阻塞氣體出路，而高溫低釉在低溫下燒成時(shí)會(huì)增加鐵坯對(duì)氫氣的溶解度。低溫釉和高溫釉組成復(fù)合釉，在低溫底釉中鑲嵌高溫底釉的粒點(diǎn)，二者間存在一定的縫隙，有利于氣體的排出。 　　這種方法的優(yōu)點(diǎn)是不僅能有效克服搪瓷魚鱗爆，而且燒成幅度寬，不足之處是要求燒成周期適當(dāng)延長，燒成不足會(huì)影響搪瓷密度。 　　3.改變瓷釉磨加物組成 　　改變瓷釉磨加物組成克服搪瓷魚鱗爆是目前工廠用的最多，也是效果較理想的方法之一。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是不需要改變?cè)写捎缘幕窘M成，周期短，見效快。這類方法主要有三種形式：在瓷釉中引入一定量的石英砂，鋯英砂、長石粉等耐火氧化物和氧化鎳，氧化銻等密著劑氧化物。這些氧化物的引入，一方面擴(kuò)大了瓷釉的燒成溫度范圍，提高了軟化溫度使粘土、電解質(zhì)等分解所產(chǎn)生的水汽以及由水汽與鐵坯反應(yīng)所產(chǎn)生的氫氣通過耐火質(zhì)氧化物與瓷釉間的間隙得以排出，減少氫氣向鐵坯內(nèi)的擴(kuò)散，另一方面，氧化鎳等與鐵坯的作用改變了瓷層與鐵坯界面的結(jié)構(gòu)，增加了鐵坯對(duì)氫氣的飽和溶解度，減少了瓷層與鐵坯界面的氫氣聚集，減少了魚鱗爆的產(chǎn)生。 　　4.改變燒制工藝 　　在搪燒爐上方開小孔。由于瓷釉釉漿中粘土、電解質(zhì)等物質(zhì)釋出了大量的水汽，長期使用的普通搪燒爐內(nèi)水蒸氣分壓會(huì)明顯增加。為此可在搪燒爐上方開幾個(gè)小孔，當(dāng)水蒸氣含量過高時(shí)打開這些小孔，水蒸氣因溫度高、比重輕而自然排出。 　　這樣做雖然會(huì)損失一部分熱能，但是對(duì)于保證搪瓷制品的質(zhì)量是有益的。工藝上抑制搪瓷魚鱗爆產(chǎn)生的另一個(gè)措施是控制瓷釉的研磨細(xì)度。釉漿中的水分子在烘干時(shí)絕大部分已被蒸發(fā)，但仍有少量的水份要在450℃以上才能排出。這些殘留的水份主要是來自粘土的結(jié)構(gòu)水和瓷粉中的吸附水，其排出速度主要取決于瓷粉間的堆積密度。因?yàn)?，瓷粉磨得越?xì)、表面活性越大、燒成時(shí)熔化越快而越早熔化形成封閉的瓷層，阻礙水份的排出，由此也增加了水份與鐵坯的反應(yīng)和鐵坯的吸氫量。因此，控制瓷釉的顆粒度、適當(dāng)加入高溫釉或耐火氧化物對(duì)于促進(jìn)水份的排出、克服搪瓷的魚鱗爆是有益的。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，適當(dāng)降低搪瓷的燒成溫度，采用低溫長燒、避免底釉的燒焦等都有利于克服搪瓷的魚鱗爆。 　　此外，改變鐵坯表面的處理工藝也是較為常見的預(yù)防和克服搪瓷魚鱗爆的有效措施。表面披鎳處理是目前國外用得最普遍的一種鐵坯表面處理工藝。將鐵坯浸漬在硫酸鎳的酸性溶液中，作為密著劑的鎳在鐵坯表面還原析出。經(jīng)處理以后，不僅可以提高鐵坯與瓷釉層的密著強(qiáng)度，而且可減少搪瓷魚鱗爆的產(chǎn)生。鎳具備一定的催化作用，可使聚集在界面上的氫分子分解成氫原子，并使其溶于鐵坯，由此降低了氫氣在瓷層與鐵坯界面間的富集。我們采用噴砂代替酸洗，或僅脫脂不酸洗，對(duì)于降低鐵坯的吸氫量，抑制搪瓷魚鱗爆的產(chǎn)生都有一定效果。 　　后記 　　搪瓷產(chǎn)生魚鱗爆的原因主要是氫氣，而氫氣產(chǎn)生富集的原因是很多的，實(shí)際生產(chǎn)中需要進(jìn)行細(xì)心的觀察和分析，我們相信在搪瓷工藝上還應(yīng)該有所提升和突破。（山東華昇隆太陽能科技有限公司 / 朱克冰 王夫喜）