搪瓷鋼板抗沖擊性能的研究

鄭紹成，余曉紅，嚴(yán)曉陽，鄭 云，陳寒松，黃丹平

（1.浙江師范大學(xué)行知學(xué)院，浙江金華 321004；2.浙江金華環(huán)保局開發(fā)區(qū)分局，浙江金華 321000；3.浙江開爾新材料股份有限公司，浙江金華 321033）

搪瓷鋼板抗沖擊性能的研究

鄭紹成1，余曉紅2，嚴(yán)曉陽1，鄭 云3，陳寒松1，黃丹平1

（1.浙江師范大學(xué)行知學(xué)院，浙江金華 321004；2.浙江金華環(huán)保局開發(fā)區(qū)分局，浙江金華 321000；3.浙江開爾新材料股份有限公司，浙江金華 321033）

論述了搪瓷鋼板抗沖擊性能（附著力）的質(zhì)量問題。主要對影響抗沖擊性能最重要的兩個因素：燒制時間和燒制溫度進(jìn)行了研究。從中給出一個較佳的燒制時間和燒制溫度使搪瓷制品有更好的抗沖擊性能（附著力），以此來提高搪瓷制品的質(zhì)量。

搪瓷；搪瓷鋼板；抗沖擊性能；附著力

搪瓷指在金屬上涂敷一層薄的瓷釉，涂層具有改善物件表面性質(zhì)，或為藝術(shù)裝飾性，或為某一用途的目的［1］，因此，金屬涂搪具有多種，如鋼、銅、鋁等［2］。搪瓷鋼板是在鋼板上涂搪，是搪瓷材料重要組成部份；鋼板成分和釉料性質(zhì)對搪瓷鋼板質(zhì)量起到關(guān)鍵作用，同時涂搪方法、搪燒方法等也影響搪瓷質(zhì)量［3］。目前搪瓷瓷層缺陷中脫瓷是常見的缺陷之一，其主要有瓷釉的剝落或脫落。瓷釉的剝落、脫落是瓷層的一種局部拐傷，對搪瓷鋼板的質(zhì)量會帶來致命的破壞［4］。

瓷釉大片地脫離主體稱為剝落，密著不良時底釉從金屬上剝落下來，露出金屬面。就其原因有：一、在底釉組成中密著氧化物不足、燒成時間縮短、燒成溫度降低；二、鐵坯表面處理得不好，在金屬表面上存在著氧化皮或某種污垢，則底釉對金屬表面的浸潤性能不良；三、底釉的膨脹系數(shù)過低或者它的彈性不足，在制品冷卻時產(chǎn)生應(yīng)力；四、金屬與瓷釉的膨脹系數(shù)相差得很大，尤其是在彈性模數(shù)較高的硬性金屬（鑄鐵、鋼）上搪瓷時也容易產(chǎn)生；五、在制品曲率半徑小的表面上常常比在平面上容易看到剝落。

還有面釉從底釉上剝落，原因有：一、如果面釉極為難熔，就不能與底釉牢固地結(jié)合，則面釉容易從底釉上剝落下來，制品在成品后的存放中，都會因此原因剝落；二、面釉的膨脹系數(shù)過低時也會出現(xiàn)剝落現(xiàn)象；三、瓷層的厚度越厚，則冷卻時其中產(chǎn)生的應(yīng)力也較大，瓷層的厚度不均勻，局部較厚、凝結(jié)、凸瘤等均導(dǎo)致面釉的剝落。

以上是搪瓷瓷層質(zhì)量的一些問題，瓷層質(zhì)量問題的主要原因是瓷層的附著力不夠，本論文是通過試驗不同的涂搪方法及搪瓷鋼板燒成時間和燒制溫度對搪瓷鋼板瓷層附著力的影響進(jìn)行探討。

1 實驗部分

1.1 儀器與藥品

儀器及設(shè)備見表1。實驗原料及試劑見表2。

表1 儀器及設(shè)備

表2 實驗原料及試劑

1.2 實驗步驟

搪瓷鋼板基本由兩種涂搪工藝制成：一種是浸搪，另一種是靜電干噴；因此實驗將分別對浸搪和靜電干噴的搪瓷鋼板進(jìn)行抗沖擊性能的研究。

其實驗方法是先控制一定溫度的條件下，再測試5個不同的燒制時間內(nèi)燒制的鋼板的抗沖擊性能。再控制燒制時間一定的條件下，再測試5個不同燒制溫度下燒制的鋼板抗沖擊性能。以此來說明燒制溫度和時間對抗沖擊性能的影響。

1.2.1 搪瓷鋼板的燒制

1.2.1.1 浸搪工藝上釉的搪瓷鋼板燒制

①釉料的配制

安配方稱取原料和水倒入搪瓷球磨中，蓋上蓋子，將球磨放入KM快速研磨機中固定研磨。

②浸搪、烘干

用夾子夾住BECT鋼板樣板浸入盛有配制好釉料的容器中，使其表面覆有均勻的釉面。把浸搪好的鋼板樣板放入普羅SC101-CA電熱恒濕鼓風(fēng)干燥箱中干燥5min。像這樣共涂搪50塊樣板。

③燒制

將烘干后的各塊鋼板樣板放入普羅箱式電阻爐內(nèi)在不同的燒制溫度下分別在不同的燒制時間條件下進(jìn)行燒制，且在每個點（如燒制溫度790℃，燒制時間4.5min）上燒制兩塊板進(jìn)行平行對比。燒制完成后將樣板冷卻數(shù)分鐘后在其表面貼上標(biāo)簽。

1.2.1.2 靜電干噴工藝上釉的搪瓷鋼板燒制

①噴涂

將樣板拿到靜電干噴房內(nèi)，用靜電干噴槍在樣板表面噴一層搪瓷靜電底釉，在噴底釉的基礎(chǔ)上再用靜電干噴槍噴一層搪瓷靜電面釉，共噴50塊。

②燒制

工藝同上，但在控制燒制溫度和時間上不同。

1.2.2 測鋼板的瓷層厚度

將燒制完成貼上標(biāo)簽后的鋼板樣板用厚度儀在樣板表面3個不同的點測其厚度并記錄下來。

1.2.3 抗沖擊實驗

將樣板置于A5545重型沖擊機，用1.0kg重的金屬棒，從750mm的高度自由落體沖擊搪瓷樣板表面。取出沖擊后的樣板在正常的室內(nèi)照明條件下（250Lux）光照下用肉眼觀察，并與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對照判別。

2 結(jié)果與討論

2.1 浸搪工藝上釉的搪瓷鋼板抗沖擊性能結(jié)果分析

表3是在810℃溫度下搪瓷鋼板經(jīng)過不同燒制時間燒制后的抗沖擊效果。從表3可以看出，搪瓷鋼板在燒制溫度相同條件下，隨著燒制時間增加，搪瓷鋼板的抗沖擊及性能也在增強，搪瓷鋼板的抗沖擊性能從燒制時間為3.5min的E級，增強到燒制時間為5.5min的B級（搪瓷鋼板的抗沖擊性能分A～E五個等級，其中A級為最優(yōu)，B、C級合格，D、E級不合格）。所以可以得出這樣一個結(jié)論：搪瓷鋼板在燒制溫度相同條件下，隨著燒制時間延長，搪瓷鋼板的抗沖擊性能也在增強。

表3 在810℃溫度下搪瓷鋼板經(jīng)過不同燒制時間燒制后的抗沖擊效果

表4是經(jīng)過5min燒制時間搪瓷鋼板在不同燒制溫度條件下的抗沖擊效果，從中可以非常清楚的發(fā)現(xiàn)在750℃、770℃燒制溫度下的搪瓷鋼板的抗沖擊性能非常差，圓形部分鋼板都露在外面幾乎沒有一點瓷釉附著在上面，根據(jù)GB/T 19354-2003標(biāo)準(zhǔn)判別都是E級的不合格品。而在830℃燒制溫度下的搪瓷鋼板的抗沖擊性能則非常好都是達(dá)到A級的最優(yōu)品。所以可以得出結(jié)論：搪瓷鋼板在經(jīng)過相同燒制時間燒制的條件下，隨著燒制溫度的提高，其抗沖擊性能也在提高。

表4 經(jīng)過5min燒制時間搪瓷鋼板在不同燒制溫度條件下的抗沖擊效果

綜上所述，搪瓷鋼板的抗沖擊性能的好壞主要與搪瓷鋼板燒制時的燒制溫度和燒制時間有關(guān)。而要燒制出一塊在抗沖擊性能很好，用浸搪工藝上釉的搪瓷鋼板的方法就是燒制溫度高，燒制時間長。但是工業(yè)生產(chǎn)時由于要考慮企業(yè)效益，所以綜合比較，燒成時間控制在5min左右，燒成溫度控制在810℃左右為宜。

2.2 靜電干噴上釉的搪瓷鋼板抗沖擊性能結(jié)果分析

表5是搪瓷鋼板在790℃溫度下經(jīng)過不同燒制時間燒制后的抗沖擊效果和表6經(jīng)過4min燒制時間在不同燒制溫度條件下的抗沖擊效果，從樣板看出，被沖擊機沖擊的部分，旁邊白色的是面釉，其中有些圓形部分呈現(xiàn)黑色，那是由于經(jīng)抗沖擊試驗后白色面釉脫落，而黑色底釉還附著在鋼板上的緣故，而底釉附著在鋼板上越多越密，說明搪瓷鋼板的附著力越好，也就是抗沖擊性能越好。從中發(fā)現(xiàn)靜電干噴上釉的搪瓷鋼板抗沖擊性能也和浸搪工藝上釉的搪瓷鋼板抗沖擊性能一樣都是在燒制溫度相同時，隨燒制時間的增加而增強；在燒制時間相同時，隨燒制溫度的升高而加強。而用靜電干噴工藝方法燒制的搪瓷鋼板的燒成時間通過表5表明應(yīng)該在4min左右，燒成溫度通過表6發(fā)現(xiàn)應(yīng)該在790℃左右。因此發(fā)現(xiàn)要達(dá)到在抗沖擊性能上符合工業(yè)工藝要求，靜電干噴比浸搪燒成溫度低，燒成時間短。所以對工業(yè)生產(chǎn)就節(jié)能降耗，并提高了效率。所以不同的工藝和釉料的搪瓷鋼板，其燒成溫度和燒成時間也是各不相同的。

表5 在790℃溫度下搪瓷鋼板經(jīng)過不同燒制時間燒制后的抗沖擊效果

表6 經(jīng)過4min燒制時間搪瓷鋼板在不同燒制溫度條件下的抗沖擊效果

2.3 瓷層厚度對搪瓷鋼板抗沖擊性能的影響

除了燒制溫度和燒制時間對搪瓷鋼板抗沖擊性能有影響外，還有一個指標(biāo)也影響抗沖擊性能，那就是瓷層厚度。通過對表3，表4，表5和表6中每一組的樣板一和樣板二的對比后，發(fā)現(xiàn)瓷層相對厚的樣板一比瓷層相對薄的樣板二附著力好。從中得出瓷層厚度對搪瓷鋼板抗沖擊性能也有一定的影響。

3 結(jié)束論

通過對搪瓷鋼板抗沖擊性能實驗研究，從中得出了以下，4個結(jié)論：

1） 不同的工藝和釉料的搪瓷鋼板，其燒制條件也是各不相同的，搪瓷鋼板靜電干噴的燒制產(chǎn)品比浸搪好。

2） 通過實驗表明要獲得好的抗沖擊性能，靜電干噴的燒制時間4min，燒制溫度790℃，浸搪的燒制時間5min，燒制溫度810℃。

3） 瓷層厚度對搪瓷鋼板抗沖擊性能也有影響，瓷層相對厚的比瓷層相對薄的附著力差點。

4） 影響搪瓷鋼板抗沖擊性能的因素有：燒制時間、燒制溫度、瓷層厚度和工藝方法。

［1］ 辭海編輯委員會.辭海［M］.上海：上海辭書出版社，1979：153-156.

［2］ 王禹，王允夫.搪瓷鋼板的發(fā)展禹技術(shù)要求［J］.中國搪瓷，1999.

［3］ 中國硅酸鹽學(xué)會.硅酸鹽辭典［M］.北京：中國建工出版社，1984.

［4］ 歐陽秋，鐘江泉.搪瓷瓷層缺陷［J］.中國搪瓷，1998.

The Enamel Ware Steel Plate Anti-pounds at Function of Research

Zheng Shao-cheng，Yu Xiao-hong，Yan Xiao-yang，Zheng Yun，Chen Han-song，Huang Dan-ping

This text discussed the anti-which discovers enamel ware pounded at function（adhesive strength）to directly infl uence the enamel ware product of quality good and bad.this time main to infl uence anti-impact function the most important of two factor：burn to make time and burned to make temperature to carry on a research.give from the better burned to make time and burned to make temperature to make the enamel ware have a better anti-to pound at function（adhesive strength）and raise the quality of enamel ware with this.

enamel ware；Enamel ware steel plate；the anti-pounds at function；adhesive strength

O347.3

A

1003-6490（2016）07-0070-02

2016-07-15

鄭紹成（1965—），男，浙江金華人，高級工程師，主要研究方向為精細(xì)化工。