搪瓷水箱鱼鳞爆问题预防与克服

鱼鳞爆是搪瓷制品最严重也是最常见的缺陷之一，为了预防并克服此问题，山东华隆太阳能科技有限公司（以下简称“华隆”）搪瓷技术在实验室及相关单位进行了大量的研究和实验工作，积累了丰富的经验。但由于导致搪瓷产生鱼鳞爆的因素较多，如钢板的组织构成和结构、搪釉及磨加物的组成、搪烧的工艺条件、搪烧设备等，其中任一因素控制不当，就会造成搪瓷产生鱼鳞爆，给研究工作带来诸多困难。现主要收集和总结行业中一些关于钢板搪瓷鱼鳞爆的克服及预防方法，供业内人士参考。 　　一、影响搪瓷产生鱼鳞爆的因素 　　影响搪瓷产生鱼鳞爆的主要因素是搪瓷钢板的组成和结构。钢板的化学组成是影响搪瓷性能的主要因素之一。如果碳、磷、硫等元素的含量过高，则不仅会影响钢板加工性能，而且会使搪瓷制品产生针孔、麻泡和鳞爆等缺陷。钢板的碳含量也与搪瓷的鱼鳞爆有较密切的关系，目前搪瓷用薄钢板碳含量≤0.004%。此外，钢板处理工艺不同，产生的晶体结构也会有较大的不同。对涂搪后的搪瓷制品质量影响较大。 　　据了解，国外采用一种强制鳞爆仪来预测钢板涂搪后产生鱼鳞爆可能性大小，取得了比较好的效果。强制鳞爆仪对1mm钢板鱼鳞爆的测试结果磨加物中引入一些在烧成时能分解出气体的化合物，如亚硝、纯碱、硝酸钾、碳酸钙、萤石等。这些磨加物在燃制搪瓷时放出大量气体，一方面这些气体与电解质、粘土释出的水汽和水汽与铁坯反应产生的氢气一起混合成大气泡排出；另一方面，一些没有排除掉的气体在瓷釉层中形成大量的气体空穴，为金属冷却时表面放出的氢气提供空间，由此降低了瓷釉层与铁坯界面由于氢气的富集所产生的压力。据一些资料介绍，硝酸盐的作用比碳酸盐更明显，这主要是由于硝酸盐分解所产生的气体都具有氧化性，在高温下与氢气进行氧化，由此进一步降低了氢气的含量。 　　该方法的优点是不需要改变瓷釉的组成，不足之处是操作工艺必须严格控制，否则会造成针孔、气泡缺 　　二、搪瓷鱼鳞爆的克服 　　克服搪瓷鱼鳞爆的措施大致可分为以下几种。 　　1.搪釉中按一定比例引入Ni2O3、CoO、CuO和PbO等据相关资料报道，在搪釉中按一定比例引入Ni2O3、CoO、CuO和PbO等，对抑制搪瓷鱼鳞爆有一定的效果。原因是这些氧化物被还原以后沉积在铁坯与搪釉的界面，降低了氢气在沉积区域的富集程度。这类瓷釉的化学组成合含量为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%），这种方法的优点是不需要改变瓷釉的磨加物组成，搪瓷的瓷面优良。不足之处是它克服搪瓷产生鱼鳞爆的能力有限。 　　2.采用不同软化点的瓷釉组成复合瓷釉采用不同软化点的瓷釉组成复合瓷釉可以避免鱼鳞爆。瓷釉层内有适当的出气孔，可使粘土、电解质等分解产生的水汽与铁坯反应产生的氢气有一定的出路，减少氢气向铁坯内部的扩散。一般低温底釉的流动性较好，同时易阻塞气体出路，而高温低釉在低温下烧成时会增加铁坯对氢气的溶解度。低温釉和高温釉组成复合釉，在低温底釉中镶嵌高温底釉的粒点，二者间存在一定的缝隙，有利于气体的排出。 　　这种方法的优点是不仅能有效克服搪瓷鱼鳞爆，而且烧成幅度宽，不足之处是要求烧成周期适当延长，烧成不足会影响搪瓷密度。 　　3.改变瓷釉磨加物组成 　　改变瓷釉磨加物组成克服搪瓷鱼鳞爆是目前工厂用的最多，也是效果较理想的方法之一。这种方法的优点是不需要改变原有瓷釉的基本组成，周期短，见效快。这类方法主要有三种形式：在瓷釉中引入一定量的石英砂，锆英砂、长石粉等耐火氧化物和氧化镍，氧化锑等密着剂氧化物。这些氧化物的引入，一方面扩大了瓷釉的烧成温度范围，提高了软化温度使粘土、电解质等分解所产生的水汽以及由水汽与铁坯反应所产生的氢气通过耐火质氧化物与瓷釉间的间隙得以排出，减少氢气向铁坯内的扩散，另一方面，氧化镍等与铁坯的作用改变了瓷层与铁坯界面的结构，增加了铁坯对氢气的饱和溶解度，减少了瓷层与铁坯界面的氢气聚集，减少了鱼鳞爆的产生。 　　4.改变烧制工艺 　　在搪烧炉上方开小孔。由于瓷釉釉浆中粘土、电解质等物质释出了大量的水汽，长期使用的普通搪烧炉内水蒸气分压会明显增加。为此可在搪烧炉上方开几个小孔，当水蒸气含量过高时打开这些小孔，水蒸气因温度高、比重轻而自然排出。 　　这样做虽然会损失一部分热能，但是对于保证搪瓷制品的质量是有益的。工艺上抑制搪瓷鱼鳞爆产生的另一个措施是控制瓷釉的研磨细度。釉浆中的水分子在烘干时绝大部分已被蒸发，但仍有少量的水份要在450℃以上才能排出。这些残留的水份主要是来自粘土的结构水和瓷粉中的吸附水，其排出速度主要取决于瓷粉间的堆积密度。因为，瓷粉磨得越细、表面活性越大、烧成时熔化越快而越早熔化形成封闭的瓷层，阻碍水份的排出，由此也增加了水份与铁坯的反应和铁坯的吸氢量。因此，控制瓷釉的颗粒度、适当加入高温釉或耐火氧化物对于促进水份的排出、克服搪瓷的鱼鳞爆是有益的。根据实践经验，适当降低搪瓷的烧成温度，采用低温长烧、避免底釉的烧焦等都有利于克服搪瓷的鱼鳞爆。 　　此外，改变铁坯表面的处理工艺也是较为常见的预防和克服搪瓷鱼鳞爆的有效措施。表面披镍处理是目前国外用得最普遍的一种铁坯表面处理工艺。将铁坯浸渍在硫酸镍的酸性溶液中，作为密着剂的镍在铁坯表面还原析出。经处理以后，不仅可以提高铁坯与瓷釉层的密着强度，而且可减少搪瓷鱼鳞爆的产生。镍具备一定的催化作用，可使聚集在界面上的氢分子分解成氢原子，并使其溶于铁坯，由此降低了氢气在瓷层与铁坯界面间的富集。我们采用喷砂代替酸洗，或仅脱脂不酸洗，对于降低铁坯的吸氢量，抑制搪瓷鱼鳞爆的产生都有一定效果。 　　后记 　　搪瓷产生鱼鳞爆的原因主要是氢气，而氢气产生富集的原因是很多的，实际生产中需要进行细心的观察和分析，我们相信在搪瓷工艺上还应该有所提升和突破。（山东华昇隆太阳能科技有限公司 / 朱克冰 王夫喜）