论文总字数：18987字

摘 要

建筑钢板搪瓷是一种以钢板为基体涂覆一层特别制备的无机材料，经高温烧成的瓷釉，具有保护和装饰双重作用。一般由底油和面釉构成，底釉多为黑色，对多彩钢板搪瓷的装饰不利，以此为背景设计研究浅色底釉。本文总结陈述了各种浅色搪瓷，并重点研究其密着性和烧成温度的影响因素，然后总结出理论上可能的低温灰白色搪瓷底釉配方与设计思路。

关键词：建筑钢板搪瓷；锑钼底釉；低温底釉；研究进展

Abstract

Architectural steel enamel is a kind of inorganic material specially prepared by coating a layer of steel plate as a substrate. The enamel is fired at high temperature and has the dual function of protection and decoration.It is generally composed of base oil and surface glaze, and the base glaze is mostly black, which is unfavorable to the decoration of colorful steel enamel.This paper summarizes and states various light-colored enamels, and focuses on the factors affecting their tightness and firing temperature, and then summarizes the formula and design idea of low-temperature off-white enamel underglaze theoretically.

Keywords: Architectural steel enamel；sb-mo enamel；low-temperature enamel；research progress

目录

摘要 I

Abstract: II

第一章 前言 1

1.1选题目的和意义 1

1.2国内外发展状况 2

1.2.1搪瓷的介绍与发展历程 2

1.2.2搪瓷的制备方法 3

1.2.3建筑钢板搪瓷及其应用 4

1.3搪瓷原料化学成分与作用 5

1.4影响搪瓷性能的主要因素 7

1.4.1泡孔 7

1.4.2瓷层完整性损坏 7

1.4.3搪烧缺陷 7

1.4.4密着性能缺陷 8

第二章 灰白搪瓷底釉制备方法及性能测试 9

2.1搪瓷底釉的基本制备工艺 9

2.2不同类型灰白搪瓷底釉制备方法 10

2.2.1锑钼白底釉的制备 10

2.2.2低温搪瓷底釉的制备 11

2.2.3锑钼灰白低温搪瓷底釉 12

2.3锑钼灰白低温搪瓷底釉的基本性能测试 13

2.3.1搪瓷底釉性能测试方法 13

2.3.2灰白低温搪瓷底釉的性能 14

第三章 总结与讨论 15

3.1底釉密着机理与烧成温度探讨 15

3.2总结与展望 17

参考文献 18

致谢 19

第一章 前言

1.1选题目的和意义

无论在工业还是民用行业，钢铁都因其坚韧、硬度和灵活的特性，而被认为是当今世界中最重要、应用领域最广泛的结构材料。但是暴露在空气中的钢铁由于没有防腐蚀措施所以很容易被腐蚀：钢表面腐蚀不仅会影响其美观更会影响其精度，而严重的腐蚀会使钢结构的机械属性恶化、损坏，如果因腐蚀而导致钢铁的机械特性明显下降，就可能会影响到一个工程的质量。所以自从19世纪以来，美国、英国、德国和比利时等国家都花了大量的时间和精力来研究钢铁的防腐蚀工艺。在不断地探索当中，发现了一种优良的防腐工艺—“搪瓷”。钢板搪瓷在十九世纪后期才逐渐发展起来，而早在明代景泰年间，“景泰蓝”早已经应用了搪瓷这门技术，只不过“景泰蓝”是一种铜搪瓷。现在的搪瓷不仅仅是像“景泰蓝”一样的装饰物，而现代搪瓷更是作为一种优良的材料应用在各个行业、各个领域。搪瓷的优点不仅仅在于它的防腐性能，它还具有绝缘、隔热、耐磨、抗冲击、美观等优良特性。搪瓷的分类方式也是多种多样的，可以按照用途分为日用搪瓷和非日用搪瓷，也可以按工艺分为“一次搪瓷”、“两次搪瓷”、“多次搪瓷”等，而最主流的搪瓷分类方式还是按照搪瓷的功用分类，可分为底釉、面釉和色釉。底釉是与金属基体紧密结合的部分，面釉是在在底釉表面上涂得釉层，色釉是搪瓷表面起装饰美化效果的彩色釉。其中底釉是直接与金属基体接触的釉层，所以底釉性能的好坏决定着整个搪瓷层的质量。

图1景泰蓝铜搪瓷

本论文中讨论的主题就是搪瓷底釉，搪瓷底釉一般有两种，一种是钴镍底釉，另一种是锑钼底釉，我国在搪瓷产业刚刚发展的时候，底釉都是黑的的钴镍底釉，到了20世纪70年代，我国各搪瓷厂开始研发并使用白色底油即锑钼底釉，锑钼底釉相对于黑色的钴镍底釉生产成本更低，解决了当时氧化镍供应困难的问题，而且物理性能优异，烧成幅度大，烧成温度低，渐渐的锑钼白色底釉成为主流。然而美中不足的是普通搪瓷底釉的烧结温度一般都在900℃以上，烧成温度过高，又因为铁在721℃以上时会发生α-Fe向γ-Fe的转化，除此之外，炉温过高一是消耗大量的能源，不符合现在绿色发展的要求，二是使炉子的使用寿命大打折扣，所以搪瓷学家想方设法在较低温度下烧成搪瓷釉。这就催生了低温搪瓷的概念，我国把烧成温度低于800℃的搪瓷统称为低温搪瓷^[1]。低温搪瓷的优点是节约能源，制品不易变形，可提高产品质量，减少使用钢板的厚度,延长炉窑使用寿命 ，降低成本，减少热辐射，改善工人劳动生产环境^[2]。早在90年代有日本搪瓷学家研究出了低温搪瓷的配方配比，而中国也早在80年代开始研制搪瓷釉，但是当时国内外的工艺与技术不够成熟，做出的低温搪瓷釉抗酸、抗碱能力太差。到了90年代，配制由锑钼基釉和石英粉组成的底釉以及由锑钼基釉、石英粉和矿物色素组成的面釉均可在800℃左右的较低温度下烧成。且不论是耐酸耐碱性能、抗热震性能还是热膨胀性能和密着性能都良好，于2005年，我国科研人员发明了一种含有锑-钼体系的低温灰白色搪瓷底釉^[3]，并得到了广泛应用。但随着搪瓷应用领域不断扩展和市场更多样化的需求，如大型装饰性搪瓷钢板等，为满足更丰富的显色效果，对搪瓷浅色底釉性能的要求越来越高，为满足对搪瓷材料装饰美感的迫切追求，故本课题提出在原有基础上，总结各类型的浅色搪瓷底釉的制造工艺及性能，同时提出一些能研制性能更好的灰白色低温搪瓷底釉的构想。

1.2国内外发展状况

1.2.1搪瓷的介绍与发展历程

搪瓷有两大典型特性，第一点，搪瓷工艺完美的将无机非金属材料和金属材料的优良性质结合在了一起。因为搪瓷的基体是金属，而搪瓷是一种无机非金属材料，所以他们各具有自己独特的理化性能，比如金属是优良导体而非金属是绝缘体，金属耐酸碱能力差而非金属一般都有良好的耐酸碱稳定性，金属的延展性好而非金属延展性能差。所以搪瓷材料使金属与非金属实现了性能上的互补，使金属与非金属的物化性能有机结合。第二点搪瓷釉与玻璃类似，搪瓷层又与晶体类似，搪瓷釉中含有大量的玻璃相，搪瓷层是指搪瓷釉经涂烧过后与金属基体结合在一起的产物，搪瓷层的遮蔽效果要比玻璃好，即乳浊度，产生乳浊的原因是在过饱和玻璃液瓷釉中析晶导致，所以瓷层在某种意义上来讲与晶体比较类似，所以搪瓷集非晶体与晶体于一身，这是其第二个特点。在十九世纪初，是钢铁冶金行业蓬勃发展的时候，在钢铁发展的同时我国也相应的产生了以钢铁为基础的现代搪瓷工业。随着搪瓷业的不断发展，技术的不断革新，各种各样的搪瓷配方，各种各样的制搪工艺也相继产生，我国搪瓷工业自1950年以来，经历了多次革新与升级，从制坯到制釉到涂搪到烧制到最后的装饰工艺都有较大发展，制坯从手工到机械化，涂搪从手工涂搪到机械涂搪、电泳涂搪，装饰从传统景泰蓝工艺到单色喷花工艺到多色多板喷花，然后到80年代的丝网印薄膜移花版技术，这都是我国搪瓷学者奋发研究的结果。而在搪瓷工业发展的过程中，低温搪瓷一直是搪瓷工业发展的方向^[4]，在20世纪70年代，由于燃料涨价，能源不足等问题，迫使搪瓷学家们研究新的低温搪瓷。低温搪瓷的烧成温度一般要低于800℃，这大大减少了能源的消耗，非常符合当前绿色发展的总基调，所以低温搪瓷会逐渐成为将来搪瓷发展的趋势。低温搪瓷的生产，不仅可以节约能源，延长窑炉寿命，降低生产成本，提高经济效益，而且还可以减少产品变形，提高产品质量。我国目前日用搪瓷瓷釉的烧成温度一般在850-900℃(底釉)，840-860℃(面釉)范围内^[5]，难以满足大件产品的生产要求 ，也大都还没有达到我国对于低温搪瓷的烧成温度要求。随着国民经济的迅速发展和人民生活水平的提高，人们对审美的要求也是越来越高，建筑装饰用平板和家庭厨房用具将逐步走向搪瓷化，瓷釉的生产将趋于低温化^[23]。

1.2.2搪瓷的制备方法

搪瓷主要的制备方法有以下几种：^[6]

1. 热喷涂法

热喷涂法是指用能量极高的热源如电弧、等离子体等，加热陶瓷粉磨使其熔化，然后将熔化了的粉磨加速变成高速熔滴，喷在金属基体上形成搪瓷涂层。该方法常用来修复磨损变形的零件。

1. 搪瓷涂覆法

搪瓷涂覆法是最常见的搪瓷制备方法，该方法就是将玻璃料均匀地涂敷在金属基体上，然后进熔炉经高温熔烧，使搪瓷层与金属基体紧密结合，试验中常用的就是搪瓷涂覆法，用这种方法生产出来的搪瓷耐酸碱性好，而且耐磨绝缘性好，表面光滑美观。缺点是工序多，小批量生产成本高。

1. 气相沉积法

该方法可以大致的分为物理气相沉积法（PVD）与化学气相沉积法（CVD），其中CVD通俗的来讲其实就是气态物质与基体表面反应生成固态沉积物的过程，一般用来生产特殊搪瓷，而且由于制备速度比较快，可用于大批量生产。

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