熱水器搪瓷內(nèi)膽是怎樣煉成的

　　經(jīng)過近兩年的熱水器行業(yè)的洗牌、整合，目前市場上大部分的主要生產(chǎn)廠家如西門子、海爾、阿里斯頓、AO史密斯、賽德隆等都是采用搪瓷內(nèi)膽來做為容積式熱水器的內(nèi)膽，取代了原來使用壽命較短的鍍鋅內(nèi)膽、不銹鋼內(nèi)膽。為了使廣大的消費者和業(yè)內(nèi)的非專業(yè)人士對搪瓷內(nèi)膽有一個基本的了解，今天我們就來剖析一下搪瓷內(nèi)膽。

　　一、基本概念

　　搪瓷是將無機玻璃質(zhì)材料通過熔融凝于基體金屬上并與金屬牢固結(jié)合在一起的一種復合材料。它主要有兩個組成部分：搪瓷用的金屬材料和瓷釉（無機玻璃質(zhì)材料）。

　　1、搪瓷用的金屬材料

　　搪瓷用的金屬材料主要有鋼材、鑄鐵、鋁材、銅材和不銹鋼。搪瓷用鋼材（主要是鋼板）一般是指低碳鋼鋼板，即含碳量較底的鋼板（一般≤0.08%），這是用于容積式熱水器內(nèi)膽的主要材料。由于它的化學組成成分、內(nèi)部微觀組織結(jié)構（金相結(jié)構）、表面狀況及力學性能對搪瓷的質(zhì)量起著重要的作用，因此，目前市場上較大的熱水器生產(chǎn)廠家均采用寶鋼或武鋼生產(chǎn)的搪瓷用鋼板，以保證內(nèi)膽的搪瓷質(zhì)量。

　　搪瓷用鑄鐵是指含碳量在2%以上的鐵碳合金（小于2%的鐵碳合金叫鋼），它主要用于生產(chǎn)衛(wèi)生潔具（浴缸）、化學器械、炊具、下水管道等。

　　用于搪瓷的鋁材主要是純鋁和鋁鎂合金。用于搪瓷的銅材主要有紫銅（即純銅）、黃銅（銅-鋅合金）和青銅（銅-錫合金），其中以銅和黃銅應用最為廣泛，比較有代表性的銅搪瓷制品—景泰藍就是以紫銅為基材制成的銅搪瓷制品。

　　不銹鋼，一般都能進行涂搪，但由于不銹鋼抗氧化的能力較強，所以需要用特殊的搪瓷瓷釉，同時因加工成本較高，現(xiàn)在較少采用此種方案。

　　2、瓷釉（無機玻璃質(zhì)材料）

　　用于搪瓷的瓷釉原料中主要包括三大類：礦物原料、化工原料和色素原料。

　　礦物原料，是瓷釉的主要成分，占有較大比重的含量（因國內(nèi)外不同的生產(chǎn)廠家而不同）。它主要包括：石英（主要成分是二氧化硅－SiO2）、長石（堿金屬或堿土金屬的硅酸鹽，常用鉀長石－K2O·Al2O3·6SiO2）、粘土（含水的鋁硅鹽礦物，主要為Al2O3·6SiO2和結(jié)晶水）。

　　化工原料是瓷釉的輔助組成部分，它主要包括：硼砂（Na2B4O7·10H2O）、硝酸鈉（NaNO3）、純堿（Na2CO3）、碳酸鋰（Li2CO3）、碳酸鈣（CaCO3）、氧化鎂（MgO）、氧化鋅（ZnO）、二氧化鈦（TiO2）、氧化銻（Sb2O3）、二氧化鋯（ZrO2）、氧化鈷（CoO）、氧化鎳（NiO）、二氧化錳（MnO2）、氧化鐵（Fe2O3）等等。

　　色素原料是指用于裝飾瓷釉顏色的材料。共分有：黑色、藍色、褐色、灰色、綠色、粉紅色、白色、黃色等8種。

　　瓷釉的制作是將上述的三種原料按照一定的比例（隨著生產(chǎn)廠家的不同而不同），經(jīng)過1200℃左右的高溫熔融，并經(jīng)過急劇的冷卻成粒狀或片狀的硼硅酸鹽玻璃質(zhì)。它根據(jù)工藝性能分為底釉、面釉、邊釉和飾花釉；根據(jù)基體材質(zhì)的不同分為鋼板釉、鑄鐵釉、銅搪瓷釉、鋁搪瓷釉、不銹鋼瓷釉。

　　結(jié)合以上所述我們可以知道，只要是使用鋼板和瓷釉制成的搪瓷內(nèi)膽應該都是同一類產(chǎn)品，其性能應該是一樣的。所不同的只是各個廠家使用的瓷釉成分略有不同，宣傳的方式和側(cè)重點不一樣罷了。

　　二、搪瓷內(nèi)膽的特點

　　搪瓷內(nèi)膽是將鋼板制成所需要的形狀后（一般為圓柱狀），將瓷釉通過不同的搪瓷生產(chǎn)工藝（干搪和濕搪）涂在鋼板的內(nèi)表面，在經(jīng)過800～900℃的高溫燒成后結(jié)合而成的復合材料而成型的，因此，它具有金屬鋼板和無機玻璃質(zhì)材料的共同特性。

　　具有良好的物理性能：抗壓、抗張、足夠的強度、有彈性、有光澤和不同的色彩、熱穩(wěn)定性、電絕緣、無污染等；

　　具有較好的化學性能：耐酸、耐堿、無毒、耐高溫、耐水和水蒸汽等。

　　此外，搪瓷內(nèi)膽還能承受較大的溫度變化范圍（大約－60℃～＋450℃），并且能夠承受200℃的溫度驟變。正是由于搪瓷內(nèi)膽具有的這種容積式電熱水器內(nèi)膽所需要的比較完美的特性，因此現(xiàn)在搪瓷內(nèi)膽被廣大專業(yè)電熱水器生產(chǎn)廠家所廣泛采用。

　　當然，搪瓷內(nèi)膽并不是毫無缺陷、十全十美的。由于搪瓷生產(chǎn)工藝比較復雜，因此搪瓷內(nèi)膽的鋼板內(nèi)表面所覆蓋的瓷釉涂層并不是100％的完好的。在一些尖角、死角處一定會有局部星星點點的缺陷。為了能夠消除這一點點的缺陷所造成的影響，專業(yè)的生產(chǎn)廠家在搪瓷內(nèi)膽內(nèi)部加裝了鎂棒，通過消耗鎂棒來防止損耗搪瓷內(nèi)膽內(nèi)裸露的鋼板，從而避免侵蝕內(nèi)膽。

　　三、做好搪瓷內(nèi)膽需要注意的問題

　　由于搪瓷內(nèi)膽的生產(chǎn)過程比較復雜，影響搪瓷內(nèi)膽質(zhì)量的因素也就很多，包括鋼板的材質(zhì)、成型工藝、表面處理、瓷釉的配方、瓷釉的球磨工藝和搪燒工藝（涂搪和燒成），其中最重要的是涂搪工藝。

　　1、選材。這包括鋼板材質(zhì)的選擇和瓷釉的選擇?，F(xiàn)在專業(yè)的熱水器生產(chǎn)廠家所選擇用于制作內(nèi)膽的搪瓷鋼材主要是由寶鋼和武鋼生產(chǎn)的，包括冷軋鋼板和熱軋鋼板。冷軋鋼板的力學性能較好，易于拉伸成型，但經(jīng)過涂搪高溫燒結(jié)后，強度性能會出現(xiàn)較大變化，從而降低內(nèi)膽的鋼性。熱軋鋼板整好相反。另外，冷軋鋼板的價格要高于熱軋鋼板。綜合各方面因素，各家以選用熱軋鋼板為主。鋼板要選用光滑、平整的，不要使用有劃傷、裂紋的板料。瓷釉的組成成分和加工會直接影響相關產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，那會直接影響搪瓷內(nèi)膽的使用壽命。根據(jù)瓷釉的特性，目前使用的主要有兩種：濕搪瓷釉和干搪瓷釉。濕搪瓷釉需要對釉片進行球磨，再通過相關的配比用水進行調(diào)配，由于每次加工的條件（配料成分、水質(zhì)等）不會100％相同，因此瓷釉的性能不是很穩(wěn)定，需要較好的技術工藝來保證穩(wěn)定性。干搪瓷釉是用靜電原理進行干粉涂糖，瓷釉由生產(chǎn)廠家一次加工而成，不需要二次調(diào)配，因此性能可靠、穩(wěn)定。由于國外生產(chǎn)的瓷釉質(zhì)量可靠、性能穩(wěn)定，因此注重產(chǎn)品品牌和質(zhì)量的廠家都會選用國外生產(chǎn)的瓷釉。目前國內(nèi)使用的用于搪瓷內(nèi)膽的瓷釉廠家主要有美國FERRO、比利時PEMCO、美國A.O斯密斯等。

　　2、成型工藝。內(nèi)膽的結(jié)構要從設計開始就要綜合考慮鋼板加工性能、加工精度以及涂搪的工藝要求，以保證搪瓷內(nèi)膽的綜合性能。由于涂搪的要求，涂搪前鋼板內(nèi)膽的內(nèi)表面要求平整、光滑，特別是在焊接后要避免出現(xiàn)裂縫、尖角和機械劃傷（如果出現(xiàn)了可以采取焊接和打磨處理），有倒角的地方要用圓弧替代，有孔的地方要盡量出現(xiàn)圓角過渡。要盡量降低因焊接而產(chǎn)生的應力造成涂搪瓷層剝落的問題?？傊M量降低出現(xiàn)無法涂搪的各種可能因素。

　　3、鋼板的表面處理。涂搪前，要對鋼板的需涂搪表面進行處理，目的是將鋼板表面的雜物、防銹劑、氧化物等加以清潔，避免因這些物質(zhì)影響涂搪的質(zhì)量，同時可以增加瓷層與鋼板的附著力量（通過增加兩者微觀的接觸面積）。目前，對鋼板進行表面處理的方法有兩種：噴砂清潔法和化學處理法。噴砂處理法是物理方法，就是將0.5～1mm直徑的鋼砂通過高壓的壓縮空氣噴射到鋼板表面，以達到清潔鋼板和增加粗糙度的目的。通過噴砂處理可以有效地降低焊縫處產(chǎn)生的焊接應力，處理后鋼板表面無雜質(zhì)殘留，有利于涂搪。但在使用過程中要注意不要使用太高的噴射壓力，否則鋼砂會嵌入鋼板，影響涂搪?；瘜W處理法是通過化學藥劑的化學反映來處理鋼板的表面，以達到去除雜物和增加粗糙度的目的?；瘜W處理法在生產(chǎn)過程中需要隨時監(jiān)控藥液的濃度，同時會有部分藥液殘留在鋼板表面，從而影響涂搪的質(zhì)量。此外排棄的廢藥液對環(huán)境有污染。對比兩者，采用噴砂清潔法較好。目前國內(nèi)兩種方法都在使用。

　　4、涂搪工藝。包括濕法涂搪和干法涂搪（靜電粉末涂搪）。濕法涂搪是將釉漿注入內(nèi)膽內(nèi)，通過往返擺動的涂搪機來使釉漿均勻涂在內(nèi)膽內(nèi)表面，多余的釉漿從工藝口排出并回收再利用，現(xiàn)在一般只是采用一次涂搪，之后烘干、燒成。此種方法要注意：釉漿的配比成分一定要保持穩(wěn)定；避免釉漿內(nèi)進入雜質(zhì)；涂層一定要干燥透，但干燥時間不要太長，以防止燒成時脫落；不要用手或其它物體去觸摸，防止產(chǎn)生印痕和表面無光；移動時要小心，防止涂層剝落和破裂。干法涂搪是將涂搪粉末在空氣動力的帶動下通過高壓靜電噴槍產(chǎn)生的靜電作用，使涂糖粉末吸附在鋼板表面，之后進行燒成。此種生產(chǎn)方法要注意：控制好空氣動力的壓力，避免壓力過大；控制好靜電的電壓，防止涂層被擊穿；控制好噴槍的移動速度，防止涂層厚度不均勻；燒成前避免大力沖擊，造成干粉脫落。由此看來，無論采取何種工藝方法，涂搪工藝都是重中之重，它將直接影響到燒成后的搪瓷質(zhì)量。雖然干法涂搪在控制產(chǎn)品質(zhì)量上、環(huán)保等方面優(yōu)于濕法涂搪，但由于一次設備投資較高，目前國內(nèi)只有較少的兩三家采用，其余均采用濕法涂搪。

　　5、燒成。涂搪后的內(nèi)膽在800℃～900℃燒成爐內(nèi)進行高溫燒結(jié)，使瓷釉在高溫下熔融，并與鋼板結(jié)合在一起。根據(jù)不同廠家的瓷釉，它的燒成時間和溫度也不盡相同。這時要注意控制好燒成的時間和具體的燒成溫度，避免因燒成溫度過高或者燒成時間太長導致瓷釉過燒，破壞瓷釉的各項理化性能，從而影響搪瓷內(nèi)膽的質(zhì)量。

　　6、質(zhì)量檢驗。燒成后的搪瓷內(nèi)膽的質(zhì)量檢測是必不可少的。只要是不同的生產(chǎn)日期、不同的生產(chǎn)批次、不同的產(chǎn)品型號，都要進行相關的檢測（參考《貯水式熱水器搪瓷制件》的行業(yè)標準（QB/T2590－2003））。相關的專業(yè)熱水器生產(chǎn)廠家都有本企業(yè)內(nèi)部檢測標準，它們甚至要超出該標準，有的企業(yè)更采用歐洲檢測標準。這里主要介紹以下幾點：

　　A、檢查瓷層表面質(zhì)量。無明顯剝落、劃傷、裂縫、燒焦等缺陷。

　　B、檢測涂層的厚度。涂層的厚度要均勻，控制在0.15－0.5mm，極個別的彎角處可達1mm，超出厚度為不合格。因為瓷層太厚在使用中會發(fā)生爆瓷缺陷，從而影響內(nèi)膽的使用壽命。

　　C、檢測內(nèi)膽的承壓能力。將內(nèi)膽貯滿水并加壓至10公斤的壓力（自來水管道內(nèi)的壓力小于8公斤）并保持一段時間，檢查瓷層有無損壞，有損壞為不合格。

　　D、檢測保護電流。測定值要≤22.5mA/m2，數(shù)值越小越好。超出為不合格。

　　E、檢測瓷層密著性。用重量為2000g的鋼球，從750mm高處自然落下，沖擊瓷層，測試后為A級或AA級。

　　F、檢測涂層的耐溫急變性。 測試后，經(jīng)目測無明顯變化為合格。

　　G、檢測耐酸堿侵蝕性。用測試用的酸和堿進行測試，要不低于國標標準。

　　H、檢測耐熱水侵蝕性（沸水失重）。檢測后失重≤6.0g/m2 。

　　四、國外發(fā)展方向和趨勢

　　目前，國外的搪瓷行業(yè)發(fā)展很快，技術比較先進，應用的領域比較廣泛，主要應用在器皿類、廚房用具類、衛(wèi)生潔具類、建筑裝飾類、醫(yī)用類等方面。這幾年，隨著國內(nèi)小型家用電器（如熱水器）和廚房用具（如炊具）的快速發(fā)展，國內(nèi)的搪瓷行業(yè)也得到了較快的發(fā)展。但是還存在很多的不足，如很多的生產(chǎn)廠家為了保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量多采用進口瓷釉加工，國產(chǎn)的瓷釉質(zhì)量還不是很過關；人們對搪瓷產(chǎn)品的性能了解還不足；搪瓷產(chǎn)品在國內(nèi)的應用領域還不是很廣泛；很多搪瓷產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)只是為國外生產(chǎn)產(chǎn)品掙加工費。從這些方面來講，我們可能要比國外落后10～20年。但是我相信在我們大家的共同努力下，搪瓷制品會在我國更多的領域得到應用和發(fā)展。

　　(責編 蔣士樺)