搪玻璃瓷釉

搪玻璃瓷釉

搪玻璃釉是制造搪玻璃設備的主要原料。搪玻璃釉的質量及技術水平對搪玻璃設備的使用壽命有著重要的影響。我國的搪玻璃釉技術水平的提升經歷了一個漫長的歷史發展過程。搪玻璃釉有底釉與面釉兩種。

搪玻璃的概念

一、搪玻璃的定義

鋼板上所涂覆的一層或多層搪玻璃釉，經燒成熔融后牢固的附著于鋼板基體上，由此而產生的復合材料就叫搪玻璃。

對定義的分析：

（1）由兩種材料組成

（2）在高溫下(850-920℃)燒成, 發生物理化學反應

（3）兩種材料產生密著、牢固結合

（4）具有特殊性能的新型復合材料

搪玻璃在我國俗稱“工業搪瓷”，這主要是從搪瓷的概念延伸而來。由搪玻璃材料制成的設備就叫搪玻璃設備。

二、搪玻璃釉的主要性能

1、耐酸性：能耐硫酸、鹽酸和有機酸的腐蝕，但對氫氟酸、溫度高于180℃的濃磷酸及強堿溶液不適應。

2、耐高溫、耐低溫：搪玻璃設備的使用溫度能夠達到200℃；搪玻璃層在零下70℃能保持穩定。但在標準制定上對搪玻璃設備的使用規定是-20℃，原因是鋼板的冷脆性。

3、絕緣性：搪玻璃設備損壞報警器及密著儀都是根據這個性能來設計的。

4、光滑及保鮮性：醫藥及食品行業廣泛使用搪玻璃設備的主要原因就是這個性能。

搪玻璃層的形成

我們不能認為只要將搪搪玻璃釉燒成就能變成搪玻璃層（簡稱瓷層）。事實上，在這個演變過程中，經歷了一系列的極其復雜的物理化學反應。瓷層不僅包括底瓷層與面瓷層，而且還包括了鋼板與底瓷層、底瓷層與面瓷層界面間相互擴散的滲透層。

從而使得瓷層牢固地附著于鋼材的表面。一般我們將搪玻璃層分成5層：

a、鋼板表面與底釉的密著層——第一互滲層

b、底瓷層

c、底瓷層與面瓷層的互滲層——第二互滲層

d、面瓷層

e、表面層

搪玻璃層示意圖

搪玻璃層中存在上述分層結合現象，我們把它叫做搪玻璃層中的“層間互滲現象”。由于有這種現象的存在，極大地改變了整個搪玻璃釉層的原始成分，從而也相應地改變了搪玻璃層的物理化學性能。搪玻璃層最外一層的表面層，其組成和結構也與搪玻璃層有所不同，因此它們的物理化學性能也不同。

搪玻璃釉分類

一、按搪玻璃表面顏色進行分類: 鈷藍色、普藍色、藍黑色、白色、天藍色釉

二、按搪玻璃成份進行分類:

1、耐酸釉

主要成份為Na2O-B2O3-SiO2等，即：鈉-硼-硅玻璃，一般不含（氧化鋯）ZrO2、（氧化鈦）TiO2、 （氧化鋰）Li2O等 貴重原料，普通耐酸釉一般僅限酸性條件使用，而且不適應高溫（100℃以上）反應，水解反應，對堿性介質不適用。根據含硅量的高低，又可分為高性能耐酸釉與普通耐酸釉，耐酸指標小于0.5g／m2.d為高性能耐酸釉。如硅普的JT-5809、JT-0587為高性能耐酸釉，JT-02-8、JT-02-9為普通耐酸釉。

2、耐酸耐堿釉

因客戶的使用條件：反應溫度、壓力、升降溫速度、物料等是不同的，所以對搪玻璃設備的要求也是不同的，普通耐酸搪玻璃釉可滿足市場80-90%的需求，而特殊的需求就要有高性能的搪玻璃釉來解決。如反應溫度高——超過200℃到250℃左右，反應過程中有水解反應或加入了堿性物料，酸性腐蝕特別嚴重，客戶有要求比普通反應釜使用的時間要處延長等。

耐酸耐堿釉主要成份為：SiO2 - ZrO2- TiO2-Na2O-Li2O等，即硅-鋯-鈦-鈉-玻璃。其中加入了耐堿成份（氧化鋯）ZrO2及（氧化鈦）TiO2，同時為了降低燒成溫度，提高光澤，必須加入Li2O等，所以瓷釉的成本有很大的提高。根據含SiO2 - ZrO2- TiO2-的高低，又可分為普通耐酸耐堿釉及優質耐酸耐堿釉，如硅普的JT-03(9901H)、JT-7、JT-6為普通耐酸耐堿釉，9902、GP-2為優質耐酸耐堿釉，GP-10、GP-12為特級耐酸耐堿釉。

三、按搪玻璃瓷層晶體結構進行分類:

1、玻璃釉

主要成份為玻璃體，沒有晶體或晶體成份很少。

2、玻陶釉

預磨了大量的晶體，玻陶搪玻璃釉，它的優點是抗機械沖擊、抗熱應力及溫差急變性能好，使用溫度可達到300℃，抗磨損好。它是硼硅酸鹽玻璃系統中加入一種晶核劑，然后將搪玻璃經特殊的工藝方法搪燒在低碳鋼上，經過熱處理使晶體生長成并轉化為陶瓷狀態。國外搪玻璃設備有用玻陶釉生產的，主要用于酸、堿腐蝕嚴重、溫度高、并伴有顆粒磨損場合；而攪拌和擋板幾乎全是用玻陶釉生產的。它的瓷層結構是底釉層——玻陶層——玻璃層。如硅普的GP-5。

3、析晶釉

析晶釉主要是通過釉料配方的調整，在搪燒過程中析出微小晶體，從而增加瓷層的強度，耐磨、抗溫差急變、抗壓。如硅普的GP-5-1。

四、按搪玻璃用途進行分類：

按搪玻璃用途而言，可以分為反應罐用釉及攪拌配件用釉。攪拌用釉相比反應罐用釉而言，膨脹系數要大，因為攪拌及零配件一般為外搪瓷，凸面較多，膨脹系數小易爆瓷，同時也要配合膨脹系數大的底釉。如硅普的GP-15、GP-16。

在反應罐用釉中，大釜（10000L）以上，與小釜用釉還有區別，主要是大釜燒成時間長，高溫易流動。所以應采用高溫狀態不易流動的釉料，這類釉含硅、鋯量高，在玻璃化過程中粘度變化小，瓷層中的氣泡、氣孔不易長大，小而少。燒成幅度寬，局部高溫區瓷釉不會流動。如硅普的GP-2、GP-10、GP-12。

搪玻璃層的性質

搪玻璃層性質決定于搪玻璃釉的化學組成、熔制工藝、搪燒工藝，瓷層性質的好壞決定了搪玻璃設備的使用性能，搪玻璃釉的穩定性可以通過檢測釉的性能來控制或調整。 搪玻璃釉的性質包括機械性質、熱性質、光學性質、化學性質，列表如下：

一、機械性質

1）密度 2）抗壓強度 3）抗張強度 4）彈性5）抗彎強度

6）抗扭7）硬度8）耐沖擊強度9）密著強度10）瓷層應力11）泊松比

二、熱性質

1）比熱2）導熱性3）熱膨脹系數 4）表面張力5）粘度 6）熱穩定性

三、光學性質

1）折射率 2）乳濁 3）光澤

四、化學性質

1）耐酸性 2）耐堿性 3）耐水性 4）耐大氣腐蝕性

如何評判搪玻璃釉優劣

一、底釉質量的優劣

底釉質量的優劣可以從如下幾個方面來衡量：

一是密著強度，特別是低溫密著強度，國外的底釉特別強調低溫密著，密著強度差就會造成底釉的脫落和爆瓷。

二是鱗爆傾向，底釉層的微氣孔多，抗鱗爆性就強，在底釉中引入能產生氣體的氧化物，耐火組分如碳酸鈉、鉬酸鹽、氧化硅、氧化鋯等增加底釉層的微氣孔和透氣性。

三是再沸溫度，再沸是以氣泡形式顯露在瓷面上的，當在一定溫度下燒成冷卻后，第二次再比第一次延長燒成時間，觀察氣泡變化情況（多少、大?。?。氣泡密而大，再沸傾向就嚴重。

四是發泡溫度，指底釉燒成時氣體產生最激烈的溫度，與該溫度對應的瓷釉粘度為106泊，發泡不明顯，表明底釉的排氣性能好。

五是氣泡結構，包括氣孔率、分布均勻性、氣泡大小，氣孔率<10%、氣泡小而分布均勻的結構是合理的。

六是膨脹系數，鋼板的膨脹系數是13×10-6左右，底釉的膨脹系數控制在9.5×10-6以上。

七是燒成幅度，燒成幅度寬，底釉的質量就好，能克服搪燒中產生的銅頭、局部燒焦等缺陷。

八是釉漿的流變性 即懸浮性能及停留性。

二、面釉質量的優劣

面釉質量的優劣從如下幾個方面來衡量：

一是面釉的膨脹系數，膨脹系數低易產生爆瓷等缺陷，應控制在9.5×10-6以上。

二是瓷面的光潔度與色差

三是瓷釉的燒成幅度，與瓷釉的粘度有關，國外的瓷釉燒成溫度普遍比我國內溫度要高。

四是面釉的針孔、棕眼產生溫度，此溫度往低處移動容易引起針孔、棕眼，原因是面釉在106泊時的粘度和表面張力作用引起的。主要是空氣中的N2、O2和粘土中水及外來雜質氧化放出的氣體所致。也還有可能是瓷釉結構中的[OH]解體放出H2O。

五是釉漿的流變性（懸浮性能及停留性）。

六是瓷釉的四項理化性能，這就要特別強調在達到國家標準的前提下，在現有搪燒條件下，不能過分強調瓷釉的四項理化性能，因為四項理化性能高的瓷釉，其燒成工藝要求比較嚴格。

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