搪瓷资料1

搪瓷缺陷的来源

搪瓷缺陷可以定义为搪瓷表面的不能允许存在的瑕疵。实际上每个原料和每道工序都会在搪瓷制品的生产过程中产生缺陷。图一展示了不同的原料和生产过程的步骤。它们将被重点讨论关于可能产生的缺陷。

1：原材料

1．1：基底材料

下列三种材料是在工业中通常被使用的：钢、铝和铸铁。因此，本小册子将予以重点关注。

1．1．1：铸铁

铸铁的化学成分和显微结构是非常重要的。表一给出了所期望的最重要的元素的范围和杂质元素的最大允许值。饱和度（SC=%C/（4.23--%Si/3.2））对铸铁来讲是一个很重要的值。它说明了固化的特性。该值必须在1.02到1.06之间。

只有灰口铁，其中的碳以石墨形式存在，才能用于搪瓷。白口铁中的碳是以碳化物形式存在，故不适合于搪瓷。整件制品必须都是灰口铁：如果铸铁时冷却速度过快，铸件的表面固化为白口铁，那么该铸件就不适宜于涂搪，因为密着很差，将发生爆瓷。

在搪瓷的烧成时，铸铁的显微结构发生了变化（铁素体化）。这使铸铁的膨胀系数发生了很大的改变。必须达到完全的铁素体化，以使其膨胀系数达到所需要的值。

必须注意，铸件不能在亚表层含有大的气孔，否则就会引起气泡和麻点。（见照片1-2）

铸铁用的砂也很重要。砂的碳含量不能太高，否则会发生铸铁表面的炭化，从而引起沸腾缺陷。

砂的含水量也不能太高。砂模的透气性必须要好，以免引起铸件表面产生气孔，从而导致搪瓷的缺陷：气孔、针孔、麻点------（见照片3）

1．1．2：铝

铝件和熟铝制品是可以涂搪的。上述两类材料在商业上有许多品种的合金，但只有少数几种能够适用于直接涂搪（无需化学转变预处理）。

所用的铝越纯，就越容易进行经久耐用的搪瓷生产。铝合金中的某些合金成分无论在烧成过程中还是在而后的在有腐蚀性环境中使用过程中都会对搪瓷的密着性能产生不利的影响。特别是镁，必须予以充分的注意：镁含量高于100ppm时，就会产生爆瓷（见照片4）：瓷层剥落。当不适宜的铝合金被使用时，会引起另一个缺陷，即：在烧成时制件产生很大的变形（翘曲）：有必要选择这样一些合金，在烧成时给出一个最低的强度和在烧成后获得所期望的机械性能。表2列出了最常用的几种铝合金：铝合金1050/1100适用于涂搪，在烧成时，金属的机械强度的降低是可以接受的。铝合金3003/4006在烧成后会具有略微高一点的机械性能。倘若需

要高得多的机械强度的话，那么，就需要使用具有较高的合金成分的铝合金（典型的铝合金是6061）。如果合金中的镁含量太高，那就必须进行铬酸盐预处理。

对于铸件来说，合金43、344、和356都可以用。如果他们不在亚表面中含有能引起搪瓷气孔的话，则能相当满意地进行涂搪。至于铸铁，铸模、模砂及铸件本身都是非常重要的。合金344和356需要铬酸盐预处理，因为它们的镁含量很高。

与钢板截然不同：钢板在冷轧前，在酸浸过程中已将热轧表层除去，而铝板在热轧与冷轧之间不进行酸浸。这意味着铝板表层在热轧时已经形成。因此，每一个轧制缺陷（特别是在热轧过程中产生的线状缺陷）将导致搪瓷涂层的缺陷。最常见的缺陷是沿着轧制方向排列的气泡。（见照片5）

1．1．3：钢

钢是搪瓷制品最重要的基底材料。只要采用必要的措施，无论是热轧钢板还是冷轧钢板都能涂搪。钢板的质量必须根据成型（变形、焊接等）、涂搪过程以及搪瓷制品的要求来进行挑选。

热轧钢板用于热水箱（通常是单面涂搪钢板）储料仓和化工设备。冷轧钢用于卫生洁具、家用器具、器皿用具、建筑装饰板等等。

由劣质钢板而引起的最普通的和也是最担心的缺陷是鱼鳞爆（见照片6-7）。就在烧成以后，或烧成后隔几个星期，搪瓷层产生鱼鳞状的斑点剥落。这种缺陷是由于氢气扩散到钢板/瓷层界面

而引起的。在烧成时，氢在钢板表面生成，并以原子状态溶解在钢板之中。因为氢的溶解度是随着温度的提高而增大的，当冷却以后，氢就以过饱和溶液的状态存在于钢板之中。氢的原子状态又重新结合成分子，从钢板中分离出来。这一现象发生在自由界面上：这些自由界面可以在表面已与钢板基质分离的析出物或夹杂物的界面上看到；也可以在冷轧时产生的大块脱皮而形成的空洞和在钢板/瓷层界面上看到。

通过合适的钢板处理，在钢板基材中形成了足够的自由界面，此处氢的重新结合现象发生了。相反，如果钢板中缺少氢的捕集，氢就会扩散到钢板的表面。当压力变得过高时，瓷层就会剥落成鱼鳞状。

对于单面涂搪的钢板来说，氢气通常能从未涂搪的一个面上逸出，从而不会产生鱼鳞爆。然而，要是钢板很厚，氢扩散到未涂搪面上的距离太远，则鱼鳞爆还是会发生。

在热轧时，钢板表面发生强烈氧化。在冷轧以前这个氧化层必须完全除掉。如果钢板表面仍然残留氧化铁，则在冷轧时该氧化铁层就会被压成碎片状（轧制缺陷）从而导致以后在搪瓷釉层上形成缺陷（气孔、气泡、泡线、黑斑等等）。

适宜涂搪的冷轧钢板有四种（不同的钢板供应商使用不同的钢板成分）：

最普通的是ELC钢（超低碳钢），通常其碳含量在0.02到0.05%之间（因各钢板供应商而有所不同）。在搪瓷行话中它被称为

“标准钢”，它被用于传统搪瓷二搪二烧，也用于直接涂搪（不是DWE）或不太重要工件的白色直接搪瓷二搪一烧。

钢板基底中的西门体（渗碳体Fe3C）的细度和分布是十分重要的。西门体的粒子越粗，抗鱼鳞爆的性能越好，但是，由于接近钢板表面的粗粒碳化物的碳沸，使产生瓷层表面缺陷的危险性增加：气泡、针眼、黑斑等等。

●开卷脱碳钢（行话称O-C钢）是一种将含碳量降至40ppm以

下的钢。在冷轧后将卷紧的钢板开卷铺平分批退火重结晶的过程中，脱碳过程就会发生。这种钢被用作直接搪面釉（披镍处理的直接搪白釉工艺）以及用作关键部件（容易产生缺陷的部件）的二搪一烧工艺。若脱碳不完全，钢中的碳残留过多，则CO/CO2气体量增多，引起碳沸（见照片8~9）。

●无晶隙钢（行话称1F-钢）是由钢板供应商开发出来的另一种

与昂贵的O-C钢具有相似质量的钢板品种。为了防止沸腾，所有的碳（和氮/硫）都被钛（或铌）完全结合。

如果钢的表面反应能力较差（与标准钢和O-C钢相比），故为了得到好的密着性能需要更具活性的搪瓷釉料。

●高氧钢是典型的日本钢板品种，它也适合于涂搪。该种钢含有

许多夹杂物（氧化

●物）及很低的含碳量。

除了未经酸浸的热轧钢板以外，钢板表面通常有一层防锈油以保护钢板不被腐蚀。防锈油有许多种类。必须采取措施，在预处