由于搪玻璃生产工艺的复杂性,在生产过程中也就必然会产生诸多缺陷。缺陷有多种形式,而每一种形式又有各种各样的形成原因和形成条件,如工艺制度的执行与否、使用不合格的原料等都会引起不同的瓷层缺陷。
常见的几种缺陷归结为三类:爆瓷、瓷层裂纹和瓷层中的气泡。
前一期链接:GWIPPO硅普小知识丨搪烧工艺过程中的常见缺陷(一)
今天我们来介绍第二、三类:瓷层裂纹和瓷层中的气泡。
二、瓷层裂纹
一般认为,瓷层的裂纹缺陷由于底釉和前几遍面釉烧成时,因温度不够,长时间处于低温烧成环境中,使瓷层的韧性变差且存储产生应力,在后一遍面釉的烧成中瓷层就会炸裂;另外瓷层过厚也是出现裂纹的一大隐患。
瓷面裂纹有时肉眼难以发现,当用高压导电波检测时才能测出。因而在下一遍面釉的烧成时温度要高一些,且裂纹部位应放置在烧架对面炉温高的地方,这样裂纹处才有可能重新融合好。裂纹熔好后可按成品的要求掌握烧成效果,需控制瓷层厚度,避免再次出现裂纹。因瓷层超厚而出现的裂纹问题,解决起来比较困难。
为了有效地避免瓷层出现裂纹,喷粉工与烧成工应积极配合,严格按照工艺要求操作;红热罐体不宜立即放在地面上;冷却过程中不允许有机械冲击;烧成完毕的制品应尽可能地保温一段时间或使红热制品缓慢冷却,以最大程度地消除膨胀应力所造成的瓷层裂纹。
总的来说,瓷层不管是受本身缺陷冷却时产生的热应力、内应力的影响,还是受到机械力的影响致使表面出现的裂纹,对搪玻璃制品的机械强度、化学稳定性都有很大程度上的损害。因为瓷层的裂纹缺陷无论是用肉眼看见与否,只要是用规定的电火花探测仪测出其导电,就判断为不合格产品。
如果在喷烧过程中出现明显的瓷层裂纹(或称炸纹),除了适当提高一下温度外,用一种较低温的面釉涂烧在原较高温的瓷釉层上,对弥补瓷层的炸纹缺陷是非常有效的办法。

三、瓷层的气泡缺陷
1.气泡缺陷的形成
"气泡"是搪玻璃制品烧成过程中自始至终存在的物理化学现象,是正常而且必要的反应现象。其过程称为气体逸出过程。
在气体的逸出过程中,是否形成气泡缺陷要看瓷釉和钢坯本身的质量指标情况以及其它工艺条件如何。
在烧成的第一阶段中,由于黏土等电解质的脱水和分解,以及从瓷层孔隙中析出空气,总要排出大量气体,这使瓷釉里已经产生的气泡和凹穴则消失了,这样原气泡并不成为形成制品缺陷的原因。但是,如果在烧成的后一阶段和制品冷却时气体仍在不断析出,便会形成气泡缺陷。绝大部分的气体在瓷釉完全熔融之前是来得及排出的,只有一部分来不及析出的气体聚集而形成气泡缺陷。
通常形成气泡缺陷的原因是多方面的,多半是与坯胎金属和瓷釉本身的烧成条件有关,含碳量高、有气孔、夹渣和重皮的钢板特别容易起泡;制品的焊缝、接缝处理得不好,卷边不当以及钢坯涂搪面的污垢都会使瓷釉产生气泡缺陷。经长时间酸洗的钢坯易吸收氢气而产生"酸洗气泡",导致瓷层中的氢气压力大,引起鱼鳞爆瓷。
2.消除气泡缺陷的方法
采用优质搪玻璃专用钢板,可以消除气泡缺陷的形成。近年来使用钛合金钢已经取得了巨大成就。这种钢含有的碳化物或其他元素的碳化物在搪玻璃的工艺温度范围内都是充分稳定的,甚至连反应性活泼的碳在金属上也不分解。因此都不会生成气泡缺陷。改变瓷釉的成分,也可以减少调节气泡的形成,黏度大的瓷釉较易形成气泡。
在瓷层气泡缺陷的起因特征中,我们常常遇到底釉烧成过程中"铁钉"和"湿钉"的说法。"铁钉"主要是由于底釉喷涂的偏薄或烧成温度过高、烧成时间过长所致。好像一些密密麻麻的露铁"雀斑"。这种缺陷一旦发生应及时处理,在喷涂面釉前先用纱布(纸)磨一下"雀斑",喷上一层薄薄的底釉,再喷涂上面釉,干后烧成即可。而"湿钉"缺陷从程度上讲要比"铁钉"顽固得多。若出现大面积"湿钉"很难处理,容易"上泛",随有气泡生成。烧成温度越高,"上泛"越厉害。因而一旦发生大面积的"湿钉",应下狠心磨掉,重新补底釉。"湿钉"缺陷的原因主要有:涂搪面打砂不干净;打砂处理后未及时喷烧吸潮所致(尤其是阴雨天);喷上底釉后没及时烘干,没及时烧成等。"湿钉"缺陷处理不好,就会形成较严重的气泡缺陷。
有时某些气泡虽能逸出,但由于工艺条件及瓷釉中异物的原因却留下了它的残留物﹣﹣针孔。在瓷层内钻过面釉到达底釉,甚至到达坯胎的极小的细孔称之为针孔。针孔用肉眼有时很难发现,但用高压火花仪检测是能击穿导电的。

针孔一旦漏检,对化工搪玻璃设备来说是特别危险的,因为在强腐蚀介质的作用下,金属很快被腐蚀。
在搪玻璃有效工作面上(除法兰密封面外)若出现针孔,对强腐蚀介质的受压设备和强腐蚀介质的常压设备类是允许用理化性能不低于搪玻璃的材料进行修补的,例如:金属钽钉加聚四氟乙烯材料等。但针孔的数量不得多于设备的规定数量。
既然针孔缺陷多半是来不及从完全熔合的瓷釉中析出的各种气泡残留物,那么针孔的成因就是析出的气体。资料也表明,就搪玻璃制品的瓷釉而言,形成针孔的原因同形成气泡和鱼鳞爆瓷的原因一样,可以用相应的办法来克服。
正常应用的钢板、瓷釉和工艺制度,在正常的工艺过程中出现针孔缺陷属正常现象,只要用钢针等工具适当处理,就可用面釉(必要时堵点底釉)再次喷烧,经过相应的搪烧遍数,而达到相应的指标。
对于瓷釉有问题而产生的针孔,如瓷釉黏度过大,特别是表面张力大,流动性差,则气体难以析出,气体出口处不容易熔平。再就是在烧成不足的底釉上涂搪面釉时,面釉上出现针孔的机会更大。要克服这种缺陷,就必须在瓷釉成分中加入能降低表面张力、提高浸润性的原料来调整。
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本文引用《搪瓷与玻璃》章节“搪玻璃搪烧工艺和工装”,作者:徐仲民,邵泽恩。