鋁陶瓷與鋁合金的性能

鋁陶瓷與鋁合金的性能

通常的琺瑯是高溫的。一般來說，溫度為800c900c。主要用于緩沖板及其材料的表面。而鋁的熔點(diǎn)比鋼的低,這就要求瓷釉的熔平溫度在580℃以下,實(shí)際上鋁搪瓷熔平溫度在460℃以下,并且具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性。鋁搪瓷是近年來發(fā)展起來的新技術(shù),并逐步得到應(yīng)用:建筑物外裝飾的外裝飾板、預(yù)制建筑材料;建筑物內(nèi)裝飾的類似于陶瓷釉面磚的墻面板;廚房炊具的內(nèi)外表面涂搪;衛(wèi)生潔具的搪瓷浴缸、洗滌槽、熱水器、熱交換器和中空搪瓷制品。鋁搪瓷最有潛力的應(yīng)用市場(chǎng)是用作建筑物的外裝飾,它具有優(yōu)異的抗退色性、抗起霜性、抗大氣污染、抗酸雨等腐蝕、抗紫外線、抗裂性以及能夠承受惡劣天氣環(huán)境。它還具有優(yōu)良的抗熱水腐蝕性能,表面非常光潔,涂層硬度非常高,不易出現(xiàn)劃、擦傷痕跡,非常容易擦干凈。1涂植物的選擇鋁搪瓷對(duì)鋁合金的成分要求嚴(yán)格,最初采用的是純度高于99.5%以上的純鋁和鋁-錳合金。純度高的鋁材涂搪瓷不存在問題,但是當(dāng)需要多次固化時(shí),特別是在薄鋁板上涂含鉛搪瓷時(shí),在第二層上會(huì)出現(xiàn)發(fā)絲般的裂紋。而實(shí)驗(yàn)表明錳含量為w(Mn)=1.2%的鋁合金比較合適涂搪瓷。鋁合金中鎂和銅的含量必須嚴(yán)格控制:w(Mg)<0.5%,w(Cu)應(yīng)在0.1%～0.3%。這兩種元素隨溫度升高而易被氧化,使制品表面形成氧化物,易使搪瓷分層脫落。適合于搪瓷的鋁合金有1100、3003、6053、6061、6002、6063等,它們的化學(xué)成分在鋁加工專業(yè)書中都可查到。2般規(guī)則鋁搪瓷釉不遵循固化溫度比軟化溫度高300℃的通常規(guī)則。鋁搪瓷釉的軟化溫度大約是450℃,而固化溫度為580℃以下,盡管它們的固化溫度不高,但是使用溫度卻可以達(dá)到400℃。2.1磨球、過濾和釋放鋁搪瓷釉漿采用濕法加工,將瓷釉、水和添加劑一起放在球磨機(jī)內(nèi)球磨,添加劑(OK417、硼酸、停留劑等)的作用不僅在于使搪瓷釉漿處于穩(wěn)定的懸浮狀態(tài),而且改善釉漿的流動(dòng)性能和熔化性能。球磨機(jī)內(nèi)的磨球必須是高密度3.4g/cm3的磨球,球磨筒內(nèi)加載量(磨球、熔塊和水)應(yīng)該達(dá)到球磨筒體積的68%。球磨中物料的溫度不得超過280℃,否則要采取強(qiáng)制冷卻措施。磨好的釉漿放出時(shí)要通過1600目的磁性篩網(wǎng)過濾,儲(chǔ)存罐和中間罐要確保清潔。儲(chǔ)存一段時(shí)間之后(約2天)的釉漿在使用前要放回球磨機(jī)里磨一道并且重新過篩。如果環(huán)境溫度不超過35℃,大約可存放一個(gè)月。因?yàn)橛詽{會(huì)從空氣中吸入CO2而產(chǎn)生碳化,故要防止釉漿長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中。含鉛鋁搪瓷具有良好的抗風(fēng)化性能,但它對(duì)有機(jī)物粉塵過于敏感,固化后易出現(xiàn)黑點(diǎn),并且有一定的毒性,已逐漸被無鉛鋁搪瓷所取代。2.2氧化物的加入搪瓷釉的著色主要通過兩種方法:(1)在熔制瓷釉熔塊過程中加入著色劑使其著色;(2)在球磨過程中加入著色氧化物使其著色。在第一種著色過程中,一些重金屬著色化合物如氧化銅、氧化錳或氧化鉻等與搪瓷釉熔化在一起。搪瓷釉的顏色有黑色(添加氧化鈷、氧化鉻和氧化錳的混合物),棕色(添加氧化鐵、氧化鉻和氧化錳的混合物),藍(lán)色(添加氧化鈷可能加點(diǎn)氧化錳)。將上述氧化物加入到氧化鈦乳濁釉中,會(huì)產(chǎn)生優(yōu)美的色彩,著色的鈦乳濁釉歸類為鈦彩釉(Tlmait),由于這種釉遮蓋力強(qiáng),固化處理后顏色穩(wěn)定、均勻性好。第二種著色方法是將著色氧化物球磨加入搪瓷釉,這些氧化物有較強(qiáng)的著色能力,在高溫固化時(shí)既不會(huì)受熔融搪瓷釉侵蝕,也不會(huì)與它發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。一些較常用的著色氧化物和顏色如下:黃色,加氧化鎳;橘黃色,加氧化鉻;褐色,加氧化鈷;灰色,加氧化釩。3琺瑯涂料3.1酸洗法處理鋁板的制備鋁板表面有一層油脂,下面是一層薄的氧化膜。涂搪瓷前必須去除油脂層,沒有必要除去氧化膜。預(yù)處理有酸洗和堿洗兩種方法:酸洗可以將純鋁板表面粗糙化,鋁合金板涂搪前可進(jìn)行鉻化處理;也可以采用熱堿溶液進(jìn)行浸漬或噴淋脫脂處理,堿溶液溫度60℃、濃度50g/L,處理時(shí)間3min～5min。經(jīng)過脫脂預(yù)處理提鋁板不能用手直接接觸,所有操作人員在鋁板預(yù)處理之后、涂搪之前都要帶上棉布手套。3.2鋁瓷涂料(1)自動(dòng)噴槍的缺陷噴搪瓷時(shí)釉漿應(yīng)處于濕的狀態(tài),噴槍不能與工件太接近,調(diào)整噴槍壓力使釉漿處于細(xì)微的霧化狀態(tài)。當(dāng)噴涂壓力太低時(shí),會(huì)產(chǎn)生霧化不完全,釉漿仍然液滴狀沒有分散,在工件表面可以看到釉漿液滴,固化后表面呈一顆顆突起。在自動(dòng)噴涂線上產(chǎn)生這種缺陷主要是噴槍沒有經(jīng)常清洗。噴搪瓷時(shí)常發(fā)生噴槍壓力太高的情況,在這種情況下,已噴涂好的部位受到壓縮空氣的作用而產(chǎn)生移動(dòng),導(dǎo)致搪瓷表面呈現(xiàn)波浪形。另一種情況是噴槍離噴涂工件太近也會(huì)產(chǎn)生波浪形,通過選擇適當(dāng)?shù)膰姌屧O(shè)備(噴槍離工件的最好距離是2.8dm～3.3dm)和對(duì)操作工人培訓(xùn),可以使這種缺陷降到最低。噴槍壓力應(yīng)為0.25MPa～0.3MPa。噴槍的噴放量既要保證工件上的搪瓷是濕的,又不能使其呈流淌狀態(tài)。(2)自動(dòng)噴養(yǎng)殖技術(shù)工件放置在水平的傳送帶上,攜帶幾支噴槍的框架安裝在傳送帶的上面,噴槍沿著傳送帶傳動(dòng)的方向作橫向移動(dòng),移動(dòng)的幅度根據(jù)制品的尺寸而定。平面制品在噴搪瓷前先用手工噴側(cè)面,還可以沿傳送帶的側(cè)面傾斜安裝噴槍以減少手工作業(yè)。采用這種作業(yè)方法時(shí),兩邊都需要涂搪瓷的制品就需要兩次通過自動(dòng)噴搪瓷區(qū)域。傳送帶一般用金屬絲編織而成,在驅(qū)動(dòng)輪的帶動(dòng)下沿導(dǎo)軌運(yùn)行,并且在自動(dòng)噴槍的下邊向回運(yùn)轉(zhuǎn)。自動(dòng)噴搪瓷生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力可以通過傳送帶的速度來調(diào)節(jié),可以精確地控制涂層的厚度并保持它的穩(wěn)定性。噴涂使用的壓縮空氣要經(jīng)過過濾器過濾,排出的廢氣用折流板和水幕除去其中的粉塵。(3)不同瓷釉漿的平均涂養(yǎng)殖效果從經(jīng)濟(jì)和質(zhì)量角度考慮,瓷釉的噴涂厚度只要確保達(dá)到裝飾目的就可以了。底釉涂得太薄固化處理時(shí)容易燒焦,面釉涂得太薄將難以達(dá)到最終產(chǎn)品要求的光澤度和鮮艷的顏色,并容易產(chǎn)生波浪形表面。另一方面,如果搪瓷涂得太厚,不僅會(huì)造成浪費(fèi),而且還會(huì)使涂搪瓷工藝復(fù)雜化。根據(jù)不同瓷釉漿的性能,它們的平均涂搪瓷:厚度如下:鋁板底釉搪瓷厚度0.08mm～0.12mm;面釉(彩色)搪瓷厚度0.12mm～0.14mm;高乳濁釉(藍(lán)白色)搪瓷厚度0.08mm～0.12mm;高乳濁釉(奶白色)搪瓷厚度0.12mm～0.14mm。3.3紅外干燥器的濕度鋁搪瓷在固化前應(yīng)先在50℃溫度下緩慢進(jìn)行干燥處理,將表面的水膜去除,沒有必要完全干燥。紅外干燥器是最合適的。素坯的濕度太高將導(dǎo)致固化時(shí)搪瓷剝落和卷曲;過度干燥會(huì)導(dǎo)致固化后涂層出現(xiàn)裂紋。3.4固化時(shí)間采用對(duì)流式固化爐并嚴(yán)格控制溫度可以獲得最佳的固化效果,鋁搪瓷固化溫度在520℃～570℃,最高不得超過570℃,固化時(shí)間一般為3min。由于素坯不是完全干燥,很快會(huì)在爐內(nèi)產(chǎn)生很高的濕度,因此必須保持良好的通風(fēng)條件。例如,在濕法涂搪瓷時(shí),350g/m2～350g/m2釉漿即便是半干燥狀態(tài),每平方米的涂搪瓷面積還是含有50g～80g的水,那么1000m2就含有50L～80L的水。4一般缺陷：鋁和琺瑯的常見質(zhì)量缺陷下面介紹一些搪瓷制品常見的質(zhì)量缺陷、缺陷的外觀特征和來源,以及克服的方法。4.1用釉漿涂滿小口。用孔隙率直接適當(dāng)?shù)膬?nèi)流淌線。如果流掉的釉漿改變方向,釉漿將會(huì)在流淌線處沉積,形成很厚的一條。平面上的小孔或變形部位往往是流淌線的開始點(diǎn)?？梢詫⑦@些小孔用釉漿涂滿,讓原來的釉漿仍然流動(dòng),或者把工件從釉漿中提起來,在大多數(shù)情況下,這種缺陷是可以避免的。流失。停流性較差的釉漿不會(huì)均勻流滿整個(gè)涂搪表面,通過振動(dòng)使其均勻流淌整個(gè)區(qū)域,尤其剛從球磨機(jī)磨出的還有一點(diǎn)熱的釉漿更有這種傾向。其原因是釉漿中過量地使用了停留劑鹽類,或者是用了過多的膨潤(rùn)土取代黏土。4.2由于琺瑯氧化產(chǎn)生的缺陷(1)普遍存在的超導(dǎo)體發(fā)沸劑發(fā)沸和再沸是搪瓷表面存在著一個(gè)或一片泡孔,這種泡孔發(fā)生在第一次固化及隨后多次固化過程中。泡孔的直徑在1mm以下,存在于搪瓷表面,除去泡孔后搪瓷表面留下一片凹穴。產(chǎn)生這種缺陷的原因是局部氣體太多,其氣體主要是氫氣和二氧化碳等。導(dǎo)致發(fā)沸的原因是:①鋁板表面的雜質(zhì)和清洗后的殘余物,通過它們的分解或者它們的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體,都會(huì)導(dǎo)致搪瓷產(chǎn)生發(fā)沸現(xiàn)象,發(fā)沸有時(shí)不僅發(fā)生在鋁板有雜質(zhì)的一面,由于氫氣的擴(kuò)散使鋁板的另一面也會(huì)產(chǎn)生發(fā)沸;②底釉的貯存期太長(zhǎng)也會(huì)導(dǎo)致發(fā)沸現(xiàn)象,這種發(fā)沸主要表現(xiàn)為再沸,在上第一層面釉或上第二層面釉時(shí)產(chǎn)生發(fā)沸。(2)底釉的乳濁度底釉涂搪固化時(shí)如果欠燒,釉層的附著較差,由于氣泡作用,欠燒的底釉具有很強(qiáng)的乳濁度,此外,嚴(yán)重欠燒的底釉在隨后涂面釉固化時(shí)會(huì)產(chǎn)生發(fā)沸缺陷。大多數(shù)情況下,欠燒的面釉表現(xiàn)為波浪狀,瓷面無光澤。尤其是鈦白面釉欠燒后表面無光澤現(xiàn)象更嚴(yán)重。(3)鈦白瓷器的過燒底釉搪瓷過燒主要表現(xiàn)為燒焦缺陷,在個(gè)別情況下可以看到有深綠色的瓷面,這主要是由于瓷釉溶解了過量的氧化鐵。面釉搪瓷過燒會(huì)導(dǎo)致面釉層的色差很大,鈦白搪瓷釉過燒的特征是產(chǎn)生淡黃色的色差,以及像劣質(zhì)皮革表面狀的瓷面。對(duì)于過燒的瓷面上再噴一遍瓷釉固化來進(jìn)行補(bǔ)救。(4)面釉養(yǎng)殖織物的缺陷底釉與工件反應(yīng)產(chǎn)生的氣體,在涂搪面釉時(shí)會(huì)繼續(xù)向外擴(kuò)散,再加上面釉釉漿中黏土脫水或分解也產(chǎn)生氣體,如果這些氣泡滲透通過熔融的面釉搪瓷層,就會(huì)帶來缺陷。根據(jù)這些氣體造成的缺陷形狀可以分類如下:(1)泡孔缺陷,它是在瓷層中有幾個(gè)孔洞,上面蓋著一層薄薄的瓷釉層;(2)針孔或細(xì)毛孔,都是開口孔