静电干法在太阳能承压搪瓷内胆水箱中的应用分析

摘　要　搪瓷内胆是承压搪瓷内胆水箱核心部件，其搪瓷工艺一般分为两种：干法和湿法，干法即静电干法搪瓷工艺的简称。这次探讨的重点是静电干法搪瓷工艺在太阳能承压搪瓷内胆水箱中的研究应用。   　　0　前言 　　太阳能承压搪瓷内胆水箱主要有：夹套式、盘管式、翅片式、胆中胆式等结构。经过不断试验和研发，采用静电干法结合湿法的搪瓷工艺，能很好实现夹套式、盘管式、翅片式、胆中胆式等多种结构，即保持干搪的各项优越性能，又发挥湿搪灵活多变的特性。  　　1　工艺简介 　　静电干法搪瓷工艺是用静电感应使带电荷的釉粉均匀吸附于带异性电荷的坯体表面，釉粉本身不带电，而是通过釉粉外包裹体硅油携带静电，硅油通过烧结炉200~300℃挥发。搪瓷粉末可循环使用，利用静电喷涂，搪瓷粉末利用率高、喷涂厚薄均匀度等也得到了很好的控制。  　　基于本公司静电干法搪瓷釉粉配方和生产工艺，分别对瓷层厚度与密着性、表面粗糙度与沸水失重、耐酸性等重要理化性能指标进行检测、实验和数据整理，以验证静电干法搪瓷工艺完全符合太阳能承压搪瓷内胆的设计、使用要求。为表达本次实验的准确性，所有试件和工件均采用现场生产工艺制作，以反映真实情况。  　　2　实验 　　2.1　瓷层厚度与密着性检测  　　2.1.1　检测目的  　　搪瓷层厚度的控制有利于搪瓷烧结工艺控制，提升瓷层密着性能和附着力，达到预防鱼鳞爆缺陷，并能有效防止制程中的爆搪。所以相关标准规定瓷层厚度为0.15~0.5mm，最厚不超过1.0mm，根据静电干法搪瓷工艺经验0.2~0.4mm为最佳。  　　2.1.2　检测用装置  　　CT-2800型高精度测厚仪、密着性试验装置、干法搪瓷盘管2件、搪瓷内胆成品2件。 　　2.1.3　检测过程  　　1. 抽取制程中100L夹套式承压搪瓷内胆2件，表面积1.2m2，根据相关参考标准，为提高准确性，取10个点分别进行测量；2.抽取制程中搪瓷盘管2件（规格为Φ32mm），换热面积0.95m2，取5个点分别进行测量（如图1）；3.厚度检测完成，从搪瓷内胆桶身切割100mm×100mm试件进行密着度试验。 　　2.1.4　检测结果 　　1.夹套式承压搪瓷内胆搪瓷层检测厚度（见表1），下盖瓷层最厚是由于粉末沉降所至，但仍符合标准，桶身和上盖厚度均匀（平均值/厚度差：325.25/58μm），在静电干法搪瓷工艺中控制的较为理想；2.干法搪瓷盘管搪瓷层检测厚度（见表2）；3.该数值下的试件密着性等级为1级。从该检测可以得知，搪瓷层厚度与均匀度是密着度的重要因素之一。 表1  夹套式承压搪瓷内胆瓷层检测厚度 表2搪瓷盘管瓷层检测厚度 　　2.2　表面粗糙度与沸水失重检测 　　2.2.1　检测目的 　　静电搪瓷釉粉的组分与瓷釉基本相同，而且粉料粒度为10~50μm，占整个用粉比例80%以上，这是瓷面光洁的重要原因。作用有：1.对搪瓷沸水失重指标起重要作用；2.提高抗防腐蚀性，减少侵蚀性阴离子（如Cl-）渗透瓷层表面；3.有效延缓结垢等。 　　2.2.2　检测用装置 　　TR200型表面粗糙度测量仪、XPV-800-800E型偏光显微镜、105cm×105cm试件6块。 　　2.2.3　检测结果 　　1. 经表面粗糙度测量仪测量，一号试件2次测量的粗糙度平均值为2.2311μm；二号试件2次测量的粗糙度平均值为3.1592μm，但该检测数据只能作为局部瓷面粗糙度参考；2.搪瓷表面放大40倍效果，瓷面虽有凹凸点，但无孔隙；3.因本公司无检测条件，其中4块试件委托PEMCO公司做沸水失重1000h平行检测，结果为2.1g/m2。通过这两项对比数据和图片分析，佐证了静电干法搪瓷工艺在耐沸水侵蚀性能上的优越性。 　　2.3　耐酸性 　　2.3.1　实验目的 　　为了取得静电干法搪瓷的耐酸效果，根据相关标准，对标准试件进行耐酸试验，用10%盐酸代替柠檬酸按标准步骤进行，试件表面无任何变化，根据相关标准判别耐酸等级为AA。为取得实际的耐酸数据以及探讨腐蚀速率与盐酸浓度、温度间关系，特将该实验改用失重法，试件浸泡在盐酸溶液中，定时称量后计算其单位表面上的失重，以占试件总重的百分比来表示。 　　2.3.2　实验用装置 　　HH-S4数显恒温水浴锅、分析天平（0.001g）、100ml烧杯、250ml烧杯、10ml移液管、100ml量筒、镊子、计时器、蒸馏水、浓盐酸（36%~38%）。为防止盐酸腐蚀基板，本次试件为60mm×60mm双面搪瓷板。 　　2.3.3　实验过程 　　1. 取试件6块，分两组，进行清洗、烘干、称重； 　　2. 配置9%、18%、27%三种浓度的溶液，倒入250ml烧杯，分两组，并作编号，一组放入50℃恒温水浴锅； 　　3. 将试件分别放入两组溶液中，间隔1小时进行清洗、烘干和称重，分别计算腐蚀速率。 　　2.3.4　实验结果 　　对两组试件在常温和50℃条件下，9%、18%、27%盐酸溶液腐蚀量的数据进行整理，得到腐蚀速率图（见图2）。 　　3　结论 　　结合各项检测和实验数据，静电干法搪瓷工艺能满足太阳能承压搪瓷内胆的结构设计和使用要求，各项搪瓷性能要求完全符合相关标准、规范。此次研究对静电干法搪瓷工艺在太阳能承压搪瓷内胆水箱生产企业的使用具有一定的参考价值。（浙江鸿乐光热科技有限公司/褚力飞　李佳锋　彭桂元）