铝合金表面搪瓷化处理.docx

铝合金表面搪瓷化处理摘要：铝搪瓷具有固化温度较低，化学稳定性优良，适用范围广等优点。但铝搪瓷工艺复杂，对材料成分要求严格。关键词：铝搪瓷，铝合金成分，涂搪工艺常见的搪瓷都是高温搪瓷，其熔平温度一般在800900，主要用于钢板及其冲压制品的表面。而铝的熔点比钢低，这就要求瓷釉的熔平温度在580以下，实际上铝搪瓷熔平温度在460以下，并且具有良好的化学稳定性。铝搪瓷是近年来发展起来的新技术，并逐步达到应用：建筑物外装饰的外装饰板，预制建筑材料，建筑物内的类似搪瓷釉面砖的墙面砖；厨房饮具的内外表面涂搪；卫生洁具的搪瓷浴缸，洗涤槽，热水器，热交换器和中空搪瓷制品。 铝搪瓷最有潜力的应用市场是用作建筑物外装饰，它具有优良的抗褪色性，抗起霜性。抗大气污染，抗酸雨等腐蚀，抗紫外线，抗裂性以及能够承受恶劣天气。他还具有优良的抗热水腐蚀性，表面非常光洁，涂层硬度非常高，不易出现划擦伤痕迹，非常容易清洁。1， 铝搪瓷对铝材的基本要求铝搪瓷对铝合金的成分要求严格，最初采用的是纯度高于99.5%以上的纯铝和铝锰合金。纯度高的铝材涂搪不存在问题，但是当需要多次固化时，特别是在薄铝板上涂含铅搪瓷时，在第二层上会出现发丝般的裂纹。而实验表明锰含量为W(Mn)=1.2%的铝合金比较适合涂搪。铝合金中镁和铜的含量必须严格控制：Mg0.5%，Cu在0.10.3%。这两种金属在温度升高时容易氧化，使铝制品表面形成氧化物，导致搪瓷分层脱落。适合于搪瓷的铝合金有1100,3003,6053,6061,6002,6063等，它们的化学成分在铝加工专业书籍里都可以查到。2， 铝搪瓷釉的组成和制备铝搪瓷不遵循固化温度比软化温度高300的通常规则。铝搪瓷的软化温度大约为450，而固化温度低于580，尽管固化温度不高，但是使用温度可以达到400。2.1 铝搪瓷釉浆的制备铝搪瓷釉浆采用湿法制备，将瓷釉，水，添加剂一起放在球磨机内球磨，添加剂（OK417，硼酸，停留剂等）的作用不仅在于使搪瓷釉浆处于稳定的悬浮状态，而且改善釉浆的流动性能和溶化性能。表1 铝搪瓷底釉配方（以100单位重量的熔块为基准）及性质组成含铅瓷釉层无铅瓷釉层含铅熔块100无铅熔块100OK41766硼酸K1293434停留剂K13811停留剂K139(氢氧化钾)11水4550密度1.92.0g/cm31.651.75g/cm3涂层厚度2040um2040um固化温度，时间530，3min540，3min表2 铝搪瓷面釉或直接搪面釉配方(以100单位重量的熔块为基准)及性质组成含铅组分釉无铅组分釉无铅熔块100含铅熔块100OK4171515硼酸K1293434停留剂K13811停留剂K139(氢氧化钾)11水45556065密度1.92.0g/cm31.651.75g/cm3涂层厚度90120um80100um固化温度，时间530，3min540，3min球磨机内的磨球必须是高密度3.4g/cm3的磨球，球磨筒内加载量（磨球，熔块和水）应该达到球磨筒体积的68%。球磨中物料的温度不得超过280，否则要采取强制冷却措施。磨好的釉浆放出时要通过1600目的磁性筛网过滤，储存罐和中间罐要保持清洁。储存一段时间以后（约两天）的釉浆在使用前要放回球磨机内磨一道并且重新过筛。如果环境温度不超过35，大约可以存放一个月。因为釉浆会从空气中吸收CO2而产生碳化，故要防止釉浆长时间暴露在空气中。含铅铝搪瓷具有良好的抗风化性能，但它对于有机物粉尘归于敏感，固化后易出现黑点，并且有一定的毒性，已逐渐被无铅搪瓷所取代。2.2 铝搪瓷釉的着色 搪瓷釉的着色搪瓷釉的着色主要有两种方式：（1）在熔制瓷釉熔块过程中加入着色剂；（2）在球磨过程中加入着色氧化物使其着色。在第一章着色过程中一些重金属着色化合物如氧化铜，氧化锰或氧化铬等与搪瓷釉融化在一起。搪瓷釉的颜色有黑色（添加氧化钴，氧化锰和氧化锰的混合物），棕色（添加氧化铁，氧化锰和氧化钴的混合物），蓝色（添加氧化钴加点氧化氧化锰）。将上述氧化物加入到氧化钛的乳浊釉中，会产生优美的颜色，着色的钛乳浊釉归类为钛彩釉（Timait）,由于这种釉遮盖力强，固化处理后颜色温度，均匀性好。第二种着色方法是将着色氧化物球磨加入搪瓷釉，这些氧化物有较强的着色能力，在高温固化时既不会受熔融搪瓷釉浸蚀，也不会与它发生化学反应。一些较常见的氧化物和颜色如下：黄色加氧化镍；橘黄色加氧化铬；褐色加氧化钴；灰色加氧化钒。3， 陶瓷喷涂工艺3.1 铝板搪瓷前预处理铝板表面有一层油脂，下面是一层薄的氧化膜，涂搪瓷前必须将油脂去除，没有必要去除氧化膜。预处理有碱洗和酸洗两种方法：酸洗可以将纯铝板表面粗糙化，铝合金板搪瓷前可以进行铬化处理；也可以采用热碱溶液进行浸渍或喷淋脱脂处理，碱溶液温度60，浓度50g/L, 处理时间35min. 经过脱脂预处理的铝板不能直接用手接触，所以操作人员在铝板预处理后，必须带棉布手套操作。3.2 铝搪瓷喷涂 （1）喷涂搪瓷的条件喷搪瓷时釉浆应处于湿的状态，喷枪不能与工件离得太近，调整喷枪压力使釉浆处于细微的雾化状态。当喷枪压力太小时，雾化不完全，釉浆仍然呈滴状没有分散，在工件表面可以看到釉浆液滴；固化后呈现一颗颗凸起。在自动喷涂线上产生这类缺陷主要是喷枪没有经常清洗。喷搪瓷时常常发生喷枪压力过高的情况，在这种情况下，已经喷涂好的部位受到压力作用产生位移，导致搪瓷变形呈现波浪形。 另一种情况是喷枪离工件太近也会产生波浪形，通过选择适当的喷枪设备（喷枪离工件的距离最好是2.82.2dm）和对操作工人进行培训，可以使这种缺陷降到最低。喷枪压力应在0.250.30MPa, 喷枪的喷放量既要保证工件上的瓷釉是湿的，不不能使其呈现流滴状态。（2） 瓷釉机械化喷搪瓷工件放在水平的传送带上，携带几只喷枪的框架安放在传送带的上面，喷枪沿着传送带的传送方向做横向移动，移动的幅度根据工件的尺寸而定。平面制品在喷搪瓷前先用手工喷涂侧面，还可以沿着传送带的侧面倾斜按照喷枪以减少手工作业。采用这种作业方法时，两边都有喷搪瓷的制品就需要两次通过自动喷搪瓷区域。传送带一般用细的金属丝编织而成，在驱动轮的带动下沿着导轨移动，并且在自动喷枪的下面向回运转。自动喷搪瓷的生产线可以通过传送带的速度来调节，可以精确控制其厚度和保持稳定性。喷涂使用的压缩空气要经过过滤器过滤，排出的废气用折流板和水幕去除其中的粉尘。（3） 喷涂厚度 从经济和喷涂的质量考虑，瓷釉的喷涂厚度只要达到装饰的目的就可以了。底釉涂的太薄固化处理时容易烧焦，面釉涂的太薄难以达到最终产品要求的光泽度和鲜艳的颜色，并容易产生波浪形表面。两一方面，如果搪瓷喷的太厚，不仅会造成浪费，而且会使搪瓷工艺复杂化。根据不同瓷釉浆的性能，它们的平均涂搪瓷厚度如下：铝板底釉搪瓷厚度0.080.12mm, 面釉彩色搪瓷厚度0.120.14mm; 高乳浊釉（蓝白色）搪瓷厚度0.080.12mm, 高乳浊釉（乳白色）搪瓷厚度0.120.14mm.3.3 干燥铝搪瓷在固化前应先在50温度下缓慢进行干燥，将表面的水膜去除，没有必要完全干燥。红外干燥器是最适合的。素胚的湿度太高将导致搪瓷的剥落和卷曲，过度干燥会使搪瓷固化后产生裂纹。 3.4 固化采用对流式固化炉并严格控制温度可以获得最佳的固化效果，铝搪瓷固化温度在520570。最高不得超过570，时间一般为3min。由于素胚不是完全干燥，很快在炉内产生高的湿度，因此必须保持很好的通风条件。例如在湿法涂搪瓷时350g/cm3的釉浆即便是半干燥状态，每平方米的涂搪瓷面积还是含有5080g的水分，那么1000m2就含有5080L的水。4 铝搪瓷常见的质量缺陷下面介绍一些较为常见的铝搪瓷质量缺陷，缺陷外观特征和来源，以及克服的办法。4.1 喷涂搪瓷时产生的缺陷流淌线。如果流掉的釉浆改变方向，釉浆将会在流淌线处沉积，形成很厚的一条。平面上的小孔或变形部位往往是流淌线的开始点。可以将这些小孔用釉浆涂满，让原来的釉浆仍然流动，或者把工件从釉浆中提起来，在大多数情况下，这种缺陷是可以避免的。流失。 停留性较差的釉浆不会均匀流满整个涂搪表面。通过震动使其均匀流淌整个区域，尤其是刚从球磨机中磨出的还有一点热量的釉浆更有这种倾向。其原因是釉浆中过量的使用了停留剂盐类，或者是使用了过量的膨润土代替了粘土。4.2 搪瓷固化时产生的缺陷（1） 发沸和再沸发沸和再沸是搪瓷表面存在着一个或者一片泡孔，这种泡孔发生在第一次固化和随后的多次固化过程。泡孔直径小于1mm，存在于搪瓷表面，除去泡孔后搪瓷表面留下一片凹穴。产生这种缺陷的原因是局部气体太多，主要是氢气和二氧化碳等。导致发沸的原因是：A) 铝板的表面杂质和清洗后的残留物，通过它们的分解或者它们的化学反应，产生的气体，都会导致搪瓷发生发沸现象。发沸有时不仅发生在有杂质的一面，由于氢气的扩散使铝板的另一面也会发生发沸。B）底釉储存期太长也会导致发沸，主要表现为再沸，在上一层面釉或第二层面釉上发生再沸。（2） 欠烧底釉涂搪时固化时如果发生欠烧，釉层的附着性较差，由于气泡作用，欠烧的底釉有很强的乳浊度，此外严重欠烧的底釉在随后涂面釉固化时会产生发沸缺陷。在大多数情况下，欠烧的面釉表现为波浪形，瓷面无光泽。尤其是钛白面釉欠烧后表面无光泽现象更为严重。（3） 过烧底釉搪瓷过烧主要表现为烧焦缺陷，在个别情况下可以看到有深绿色的瓷面，这主要是由于瓷釉溶解了过量的氧化铁。面釉搪瓷过烧会导致面釉层的色差很大，钛白搪瓷釉过烧的特征是产生淡黄色的色差，已经像劣质皮革表面状的瓷面，对于过烧的瓷面上再喷一遍瓷釉固化来进行补救。（4） 泡孔，针孔，细毛孔，渗透点，黑点底釉与工件反应产生的气体，在搪瓷面釉时向外扩散，再加上面釉釉浆中黏土脱水或分解也产生气体。如果这些气泡渗透通过熔融的面釉搪瓷层，就会带来缺陷。根据这些气体造成的缺陷形状可以分类如下： A) 气泡缺陷，它是在瓷层中有几个孔洞，上面盖着一层薄薄的瓷釉； B) 针孔或细毛孔，都是开口孔，