靜電干法在太陽能承壓搪瓷內(nèi)膽水箱中的應(yīng)用分析

摘　要　搪瓷內(nèi)膽是承壓搪瓷內(nèi)膽水箱核心部件，其搪瓷工藝一般分為兩種：干法和濕法，干法即靜電干法搪瓷工藝的簡稱。這次探討的重點(diǎn)是靜電干法搪瓷工藝在太陽能承壓搪瓷內(nèi)膽水箱中的研究應(yīng)用。   　　0　前言 　　太陽能承壓搪瓷內(nèi)膽水箱主要有：夾套式、盤管式、翅片式、膽中膽式等結(jié)構(gòu)。經(jīng)過不斷試驗(yàn)和研發(fā)，采用靜電干法結(jié)合濕法的搪瓷工藝，能很好實(shí)現(xiàn)夾套式、盤管式、翅片式、膽中膽式等多種結(jié)構(gòu)，即保持干搪的各項(xiàng)優(yōu)越性能，又發(fā)揮濕搪靈活多變的特性。  　　1　工藝簡介 　　靜電干法搪瓷工藝是用靜電感應(yīng)使帶電荷的釉粉均勻吸附于帶異性電荷的坯體表面，釉粉本身不帶電，而是通過釉粉外包裹體硅油攜帶靜電，硅油通過燒結(jié)爐200~300℃揮發(fā)。搪瓷粉末可循環(huán)使用，利用靜電噴涂，搪瓷粉末利用率高、噴涂厚薄均勻度等也得到了很好的控制。  　　基于本公司靜電干法搪瓷釉粉配方和生產(chǎn)工藝，分別對(duì)瓷層厚度與密著性、表面粗糙度與沸水失重、耐酸性等重要理化性能指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)、實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)整理，以驗(yàn)證靜電干法搪瓷工藝完全符合太陽能承壓搪瓷內(nèi)膽的設(shè)計(jì)、使用要求。為表達(dá)本次實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，所有試件和工件均采用現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)工藝制作，以反映真實(shí)情況。  　　2　實(shí)驗(yàn) 　　2.1　瓷層厚度與密著性檢測(cè)  　　2.1.1　檢測(cè)目的  　　搪瓷層厚度的控制有利于搪瓷燒結(jié)工藝控制，提升瓷層密著性能和附著力，達(dá)到預(yù)防魚鱗爆缺陷，并能有效防止制程中的爆搪。所以相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定瓷層厚度為0.15~0.5mm，最厚不超過1.0mm，根據(jù)靜電干法搪瓷工藝經(jīng)驗(yàn)0.2~0.4mm為最佳。  　　2.1.2　檢測(cè)用裝置  　　CT-2800型高精度測(cè)厚儀、密著性試驗(yàn)裝置、干法搪瓷盤管2件、搪瓷內(nèi)膽成品2件。 　　2.1.3　檢測(cè)過程  　　1. 抽取制程中100L夾套式承壓搪瓷內(nèi)膽2件，表面積1.2m2，根據(jù)相關(guān)參考標(biāo)準(zhǔn)，為提高準(zhǔn)確性，取10個(gè)點(diǎn)分別進(jìn)行測(cè)量；2.抽取制程中搪瓷盤管2件（規(guī)格為Φ32mm），換熱面積0.95m2，取5個(gè)點(diǎn)分別進(jìn)行測(cè)量（如圖1）；3.厚度檢測(cè)完成，從搪瓷內(nèi)膽桶身切割100mm×100mm試件進(jìn)行密著度試驗(yàn)。 　　2.1.4　檢測(cè)結(jié)果 　　1.夾套式承壓搪瓷內(nèi)膽搪瓷層檢測(cè)厚度（見表1），下蓋瓷層最厚是由于粉末沉降所至，但仍符合標(biāo)準(zhǔn)，桶身和上蓋厚度均勻（平均值/厚度差：325.25/58μm），在靜電干法搪瓷工藝中控制的較為理想；2.干法搪瓷盤管搪瓷層檢測(cè)厚度（見表2）；3.該數(shù)值下的試件密著性等級(jí)為1級(jí)。從該檢測(cè)可以得知，搪瓷層厚度與均勻度是密著度的重要因素之一。 表1  夾套式承壓搪瓷內(nèi)膽瓷層檢測(cè)厚度 表2搪瓷盤管瓷層檢測(cè)厚度 　　2.2　表面粗糙度與沸水失重檢測(cè) 　　2.2.1　檢測(cè)目的 　　靜電搪瓷釉粉的組分與瓷釉基本相同，而且粉料粒度為10~50μm，占整個(gè)用粉比例80%以上，這是瓷面光潔的重要原因。作用有：1.對(duì)搪瓷沸水失重指標(biāo)起重要作用；2.提高抗防腐蝕性，減少侵蝕性陰離子（如Cl-）滲透瓷層表面；3.有效延緩結(jié)垢等。 　　2.2.2　檢測(cè)用裝置 　　TR200型表面粗糙度測(cè)量儀、XPV-800-800E型偏光顯微鏡、105cm×105cm試件6塊。 　　2.2.3　檢測(cè)結(jié)果 　　1. 經(jīng)表面粗糙度測(cè)量儀測(cè)量，一號(hào)試件2次測(cè)量的粗糙度平均值為2.2311μm；二號(hào)試件2次測(cè)量的粗糙度平均值為3.1592μm，但該檢測(cè)數(shù)據(jù)只能作為局部瓷面粗糙度參考；2.搪瓷表面放大40倍效果，瓷面雖有凹凸點(diǎn)，但無孔隙；3.因本公司無檢測(cè)條件，其中4塊試件委托PEMCO公司做沸水失重1000h平行檢測(cè)，結(jié)果為2.1g/m2。通過這兩項(xiàng)對(duì)比數(shù)據(jù)和圖片分析，佐證了靜電干法搪瓷工藝在耐沸水侵蝕性能上的優(yōu)越性。 　　2.3　耐酸性 　　2.3.1　實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 　　為了取得靜電干法搪瓷的耐酸效果，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行耐酸試驗(yàn)，用10%鹽酸代替檸檬酸按標(biāo)準(zhǔn)步驟進(jìn)行，試件表面無任何變化，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)判別耐酸等級(jí)為AA。為取得實(shí)際的耐酸數(shù)據(jù)以及探討腐蝕速率與鹽酸濃度、溫度間關(guān)系，特將該實(shí)驗(yàn)改用失重法，試件浸泡在鹽酸溶液中，定時(shí)稱量后計(jì)算其單位表面上的失重，以占試件總重的百分比來表示。 　　2.3.2　實(shí)驗(yàn)用裝置 　　HH-S4數(shù)顯恒溫水浴鍋、分析天平（0.001g）、100ml燒杯、250ml燒杯、10ml移液管、100ml量筒、鑷子、計(jì)時(shí)器、蒸餾水、濃鹽酸（36%~38%）。為防止鹽酸腐蝕基板，本次試件為60mm×60mm雙面搪瓷板。 　　2.3.3　實(shí)驗(yàn)過程 　　1. 取試件6塊，分兩組，進(jìn)行清洗、烘干、稱重； 　　2. 配置9%、18%、27%三種濃度的溶液，倒入250ml燒杯，分兩組，并作編號(hào)，一組放入50℃恒溫水浴鍋； 　　3. 將試件分別放入兩組溶液中，間隔1小時(shí)進(jìn)行清洗、烘干和稱重，分別計(jì)算腐蝕速率。 　　2.3.4　實(shí)驗(yàn)結(jié)果 　　對(duì)兩組試件在常溫和50℃條件下，9%、18%、27%鹽酸溶液腐蝕量的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，得到腐蝕速率圖（見圖2）。 　　3　結(jié)論 　　結(jié)合各項(xiàng)檢測(cè)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，靜電干法搪瓷工藝能滿足太陽能承壓搪瓷內(nèi)膽的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和使用要求，各項(xiàng)搪瓷性能要求完全符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。此次研究對(duì)靜電干法搪瓷工藝在太陽能承壓搪瓷內(nèi)膽水箱生產(chǎn)企業(yè)的使用具有一定的參考價(jià)值。（浙江鴻樂光熱科技有限公司/褚力飛　李佳鋒　彭桂元）