关键词：铝；铝搪瓷
众所周知，搪瓷材料是一种无机质玻璃釉与金属基体的结合体，因此它兼合了二者的特性。搪瓷起源于玻璃装饰金属，6世纪欧洲剔花珐琅、浮雕珐琅相继问世。8世纪中国开始发展珐琅，到15世纪中期明代景泰年间的制品尤为著称，故有景泰蓝之称。19世纪初，欧洲研制出铸铁搪瓷，为搪瓷工艺品走向日用品奠定了基础。随着人民生活水平的日益提高，人们对厨房用品具有了较高的要求，不但注重实用性，而且要求厨具内部易清洁，外观美观大方，搪瓷产品正正符合了当代人们对完美的追求。
下面就让我们谈谈对搪瓷的基本认识，首先我们来说说搪瓷的基本特性：（1）、搪瓷层硬度高，以摩氏硬度计，按软硬程度分为十级，最硬的金刚石为十级，搪瓷与玻璃、石英硬度接近，为摩氏硬度七级；（2）、耐高温，加热至400℃再急冷的热冲击测试可通过15次而不出现明显裂纹， 400℃以上搪瓷层开始软化、变色；（3）、搪瓷层色彩亮丽；（4）、搪瓷层可以通过15次洗碗机的测试。正因为铝搪瓷具有如此优越的特性，所以对铝搪瓷产品的原材料铝合金选材也是非常严格的：（1）对铝合金成分要求。生产高温铝搪瓷用的基体板材应具有较高的塑性, 良好的深冲成形性能, 并且有一定的强 度;要求合金中Mg< 01005%, Cu< 013%, 合金熔点大于 600 e 。因此, 比较合适的材料是 工业纯铝和 Al Mn 系合金, 我们通常选用 3003 合金, 化学成分见表 1，
表 1 3003 合金的化学成分
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（2）、对铝合金材料表面质量要求。要求铝板表面无裂纹、印痕、乳液痕、划伤、 气泡、油斑、腐蚀斑点等缺陷, 表面划伤深度不大于0.01mm。
通过我们初步的试验，已经确定了铝搪瓷产品的基本工艺流程：锅身坯件成型—除油清洗—内打砂—二次清洗—外喷搪瓷（外底丝印）—内砂光—内喷涂—车煲口--装配。
A、二次清洗，是喷搪瓷前处理的关键工序，清洁度要求非常高，清洗线的最后一个缸必须是纯水；
B、喷搪瓷层，膜厚在60~80微米，180℃表干，外底丝印，550℃10分钟烧结；
C、内砂光，是用尼龙砂去雾化搪瓷粉，便于内喷涂。
D、内喷涂，如喷不粘，需430℃烧结；
E、车煲口，主要原因喷内涂时搪瓷层在430℃时已开始软化，煲底不能直接接触钢网带，只能煲口接触，后工序就要有车煲口工序。
铝搪瓷产品在喷涂前的预处理固为重要，预处理的目的是清洗掉机械加工过程中铝 表面残留的油脂和其它脏物, 且在基体表面造 成微量腐蚀, 以便于内、外涂层与基体更好地粘附。工序分为（1）、预清洗，用碱溶液进行喷淋式脱脂清洗，程序如下:
1、用 75摄氏度、0.8%( 质量分数) 碱溶液清洗 ( pH= 10.1) 2min;
2、用 70 摄氏度 , 0.4%( 质量分数) 碱溶液清洗 2min;
3、用50摄氏度 ~ 60摄氏度热水洗 1min;
4、用室温水洗 1min;
5、用高压风吹5S;
6、用 120摄氏度热空气循环风干燥6min，冷却后卸下喷洗件。
随着不断清洗, 溶液中会有铝不断沉积, 碱溶液浓度会下降。因此, 要随时检测溶液的浓 度及其中铝的质量分数, 其方法是: 取 10mL 该 溶液放入 250mL 烧杯中, 加入 150mL 去离子 水, 然后加 4 滴~ 5 滴酚酞试剂, 搅拌溶液直到 变成红色, 此时滴定HCl(浓度为 1mol/ L)直到 溶液无色, 记录所用 HCl 量为( A)。然后加入 5gNaF, 使溶液变成红色, 不断滴定 HCl( 1 mol/ L), 记录第二次的 HCl 用量(B) 。则: 清洗液中铝的质量浓度为: B@ 019( g/ L) 碱溶液的质量分数(%)为: ( AB 3 ) @ 117 若溶液中铝的质量浓度超过 2g/ L~ 3g/ L, 则需更换清洗液。若溶液浓度达不到要求, 需 添加碱。 清洗不同材料时, 清洗液浓度及清洗时间各不相同。
（2）、喷砂。喷砂是对锅体内表面进行粗糙化处理, 在喷砂间用高压喷枪将带有介质的砂子( Al2O3) 直接喷射到锅体内表面, 使其表面形成微沟, 增大表面粗糙度, 提高涂料的粘接能力。其砂子粒度与配比为: 变形铝及铝合金: 50%的 60 目( 250um~ 297um) 砂子, 50%的 46 目( 350um~ 420um) 砂子; 铸铝: 100%的 46 目砂子; 不锈钢: 100%的 22 目的砂子。喷砂的粗糙度取决于砂子的粒度和压缩空气的压力。一般情况下压缩空气压力为 0.3MPa~ 0.6MPa, 粗糙度为 Ra2um~ 5um。粗糙度大小用 RT60 电子表面光度测量仪检测, 其峰值高度的分布曲线应符合涂料供应商提供的曲线。
（3）、终清洗。采用喷淋式清洗,清除喷砂时锅表面的砂粒及粉尘。其过程如下:
1、用 70摄氏度 , 140A 碱溶液( 碱的质量分数为 115%~ 310%) 脱脂, 清洗 3min;
2、 用 60摄氏度热水清洗 1min;
3、 用室温水清洗 1min;
4、用去离子水清洗 15S;
5、用高压气体吹洗 5S;
6、 用 120 e 循环空气干燥 6min;
7、用冷风冷却后卸下喷洗件。 传送带平均速度为 600mm/ min。
检测清洗质量的方法是: 在锅内盛上水, 观察表面是否亲水, 若亲水, 说明表面有油, 脱脂 不好;若不亲水则脱脂合格。
喷涂前处理好后就真正到了喷涂阶段，（1）搪瓷喷涂，搪瓷喷涂前必须用60目的不锈钢网过滤, 在搪瓷从球磨罐倒出之前, 要将球磨罐转动几分钟, 若在桶里, 需人工搅拌, 以保证搪瓷的均匀性。 将搪瓷装在压力容器中, 将压力调到 50kPa~ 100kPa, 喷枪压力调到200kPa ~ 300kPa, 链式传 送机速 度为 4m/ min ~ 5m/ min, 托架自转速度为 100r/ min。应备有三只喷枪, 第一只喷锅底, 第二只喷锅帮, 第三只喷顶层搪瓷( 带有云母粉, 起光亮作用的搪瓷)。 喷涂时要将枪的喷放量调到既保证锅上的搪瓷 是“湿”的, 又不呈流淌状态。喷出的搪瓷应呈 “雾”状。喷涂后的锅体在50摄氏度下缓慢干燥, 一般只需去掉表面的水膜, 最适合采用红外线干 燥器。若锅具进入固化炉前温度太高或延长空 气干燥时间而引起过分干燥, 将会导致涂层在 固化过程中剥落和卷曲。（2）、搪瓷固化，搪瓷固化温度及时间是随着所使用的基体 材料、壁厚、形状等不同而不同的, 一般固化温度为 520 摄氏度 ~ 560 摄氏度 , 应按照搪瓷供应商提供的 最佳固化曲线进行, 固化炉温度为:一区 520摄氏度 , 二区 550摄氏度 , 三 区 560 摄氏度 。最高温度不能超过 580 摄氏度 , 在最高温度区要保持3min。固化后涂层厚度为40um~ 80um。（3）、搪瓷涂层质量检测，1、膜厚测定，采用膜厚仪测量，搪瓷层常规达到60~80μm，检验频次这每班次每2小时测量一次；2、膜层附着力测定，采用搪瓷冲击枪测试，冲击部位50%以上釉料附着在铝材上，且呈环状分布；
3、膜层抗热冲性测试，采用烘箱400℃，再常温自来水急冷，可通过15次而不出现明显裂纹，测定耐温性，检验频次这每班次测量一次。
虽说铝搪瓷具有硬度高、耐高温、色彩艳丽等优点，但世上任何事物都有着正反两面，铝搪瓷也有着一定的质量缺陷：1、容易脱瓷、爆裂。2、容易出现麻点现象。3、由于容平问题的原因会导致光亮度不足。4、产品返工难度较大。
由于铝搪瓷产品有很多使用优点, 深受人们的欢迎, 但是, 要生产出高质量的产品, 则需正确地选择铝合金基材, 对锅体成形、涂层前的预处理、搪瓷的制备、搪瓷喷涂方法和固化工艺都有严格的要求。以上是本人对铝搪瓷知识的一些初步理解，如有不对之处请大家多多指出，共同学习。
参考文献：
（1）傅德春.搪瓷不粘材料的应用[J]玻璃与搪瓷，2005,12
（2）顾雪梅，蔡昌忠，等。搪瓷管空气预热器的应用【J】.发电设备，2003,4
作者简介：石桂雨（1990.12—），男，汉族，籍贯：云浮新兴人，新兴县先丰不锈钢制品有限公司新成分厂。
论文作者: 石桂雨
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第22期
论文发表时间:2020/4/29
标签：搪瓷论文; 摄氏度论文; 溶液论文; 表面论文; 砂子论文; 质量论文; 基体论文; 《科学与技术》2019年第22期论文;