陶瓷金屬化釉面發(fā)黑.doc

陶瓷金屬化釉面發(fā)黑1. 前言 目前，國內(nèi)某企業(yè)對電真空陶瓷管外殼提出了上釉的要求。上釉的陶瓷管殼不僅影響真空開關(guān)管的電氣性能，而且影響真空開關(guān)管的外觀質(zhì)量。因此，陶瓷管殼的外觀質(zhì)量也是判定金屬化瓷件合格的一個重要因素。 在陶瓷金屬化的實際生產(chǎn)中，大多數(shù)生產(chǎn)廠家采取釉面玻化和金屬化燒結(jié)同時進行的方式組織生產(chǎn)。陶瓷管殼噴釉后先進入馬弗爐或推板窯焙燒，使釉面中各種熔劑成分在氧化氣氛下充分反應(yīng)，達到半?；癄顟B(tài)，然后在金屬化燒結(jié)溫度下，釉面完全?；?。由于陶瓷金屬化只能在氫氣還原氣氛下燒結(jié)，而釉面?；l(fā)生的是氧化反應(yīng)，需要氧化氣氛，兩者對氣氛的要求相互抵觸，所以在金屬化燒結(jié)時，如果整個過程控制不當，往往會引起釉面變色發(fā)黑。筆者現(xiàn)就電真空陶瓷管殼金屬化生產(chǎn)過程中遇到的一系列釉面發(fā)黑問題加以歸納分析，并提出相應(yīng)的改進措施。 2. 釉面發(fā)黑現(xiàn)象產(chǎn)生的原因 引起釉面發(fā)黑的因素很多，每次出現(xiàn)釉面發(fā)黑的表觀特征也隨產(chǎn)生原因的不同而不同，有的通過返燒可以還原，有的通過返燒不能還原。下面將針對不同的釉面發(fā)黑現(xiàn)象進行一系列原因分析和探討。 （1）由于爐內(nèi)揮發(fā)物引起的發(fā)黑。如果只是瓷件釉表面發(fā)黑，而且呈灰色條紋，瓷件內(nèi)壁潔白，那多半是在金屬化時由爐內(nèi)的揮發(fā)物引起的。例如，爐管中有揮發(fā)物，瓷墊板或剛玉砂反復(fù)使用次數(shù)太多，從而吸的臟物較多，在高溫下?lián)]發(fā)或分解出來，爐子冷卻冷凝的氧化鉬揮發(fā)出來，或者由于操作不當使金屬化層中的金屬鉬嚴重氧化而揮發(fā)，甚至于氫氣爐因鉬絲變形打火，使鉬蒸散出來等等原因都有可能使釉面上沾上灰色或黑色的東西。有人提出瓷件在1480金屬化后，以1分鐘時間快速降溫到1300，可避免瓷件釉面發(fā)黑。如果瓷體中內(nèi)外都變成灰色，就可能是瓷體本身欠燒，或者陶瓷本身的原因在H2的氣圍下反應(yīng)所致。出現(xiàn)這種狀況時，只要在金屬化燒結(jié)過程中提高H2濕度，問題就有可能得到解決。 （2）釉漿中混入高分子有機材料引起的發(fā)黑。如果產(chǎn)品在噴釉過程中接觸到真空橡皮、塑料板、泡沫等有機高分子材料作為輔助工具，在使用時由于摩擦混入釉中，經(jīng)過推板窯焙燒后，釉中的有機物雜質(zhì)一部分分解揮發(fā)，一部分未完全分解，殘留在釉中。這種產(chǎn)品在金屬化燒結(jié)的還原氣氛中，因有機物碳素沉積容易引起發(fā)黑，這種發(fā)黑很難還原。釉面發(fā)黑的瓷件經(jīng)返燒后，發(fā)黑區(qū)域會不斷擴大，整個釉面都存在不同程度的發(fā)黑現(xiàn)象，釉面發(fā)黑色調(diào)深淺不一，有的還會存在花斑，而瓷件內(nèi)壁是潔白的，無污染現(xiàn)象。 （3）瓷釉中變價離子發(fā)生相變時引起發(fā)黑。瓷釉在還原氣氛下，高溫長時間停留，變價離子還原成低價離子，在產(chǎn)生相變時，通常容易發(fā)黑，這種發(fā)黑通過返燒是可以還原的。 （4）釉層偏厚引起的發(fā)黑。如果在噴釉過程中操作控制不當，釉層厚度不夠均勻，釉層偏厚處也容易變色發(fā)黑，這種發(fā)黑通過返燒是可以還原的。已經(jīng)焙燒過的釉面如果因局部缺釉而補釉，補釉處也容易引起釉層發(fā)黑。 3. 控制措施和克服方法 釉面發(fā)黑現(xiàn)象在陶瓷金屬化生產(chǎn)過程中已經(jīng)引起了生產(chǎn)廠家足夠的重視，一旦出現(xiàn)釉面發(fā)黑質(zhì)量問題，就要及時進行工序質(zhì)量分析，進而采取相應(yīng)的預(yù)防措施，避免類似問題再次出現(xiàn)。 針對上述一系列發(fā)黑現(xiàn)象，可以采取的措施是： （1）經(jīng)常清潔爐管、爐膛、墊板。控制好濕氫露點，必要時，可以提高濕氫露點，加大氫氣流量。 （2）加強工藝過程控制，在操作過程中盡量避免有機材料刮擦釉面。噴釉時嚴格控制釉層厚度，避免釉層過厚產(chǎn)生變色發(fā)黑。 （3）合理選擇釉用原料，應(yīng)盡量減少或不用容易吸煙的原料，如碳酸鈣類原料，而對蘇州高嶺土則盡量減少其用量，或用其它的高嶺土替代，以減少原料成分中變價離子對氣氛的敏感程度。 （4）確定與金屬化燒結(jié)溫度相匹配的釉燒溫度，由試驗得知把釉燒溫度確定為比金屬化溫度低10較為合適。因為燒成后的瓷件釉面因其釉料中的各種熔劑成分在第一次釉燒時已充分進行反應(yīng)，在第二次進入金屬化爐的高溫時，各種化學反應(yīng)的反應(yīng)活性已大大降低，所以要想其釉面達到完全熔融的光亮狀態(tài)，其燒成溫度必須高于第一次的燒成溫度10以上。如果金屬化溫度與釉料溫度相匹配，則金屬化爐中瓷件釉面熔融光亮狀態(tài)脫離高溫區(qū)，可以大大減少釉面發(fā)黑的缺陷。 （5）控制好金屬化爐內(nèi)的氣氛，這一點至關(guān)重要，要做到這一點，首先要選擇好制氫所用的氨氣，氨氣中不能存在含碳的成分，要比較純凈；第二要充分調(diào)節(jié)好氫氣的流量，控制好氫氣的濃度，也不能過濃；第三是調(diào)節(jié)好金屬膏劑中有機物質(zhì)的含量，有機物質(zhì)盡可能少一些。在爐內(nèi)總的含碳量減少了，瓷件釉面發(fā)黑現(xiàn)象也會相應(yīng)減少。氣氛對釉面的影響很大，如果在通氫氣氛中有氮氣泄露，也會引起釉面發(fā)黑。 （6）在氧化氣氛中焙燒釉面時，最好選用硅碳棒作為加熱元件的焙燒爐。如果選用硅鉬棒作為加熱元件的焙燒爐，在更換新的加熱元件后或停止使用后再次使用之前一定要進行充分烘爐，以防加熱元件在空氣中氧化，使用時將二氧化鉬、三氧化鉬蒸散出來揮發(fā)到釉面，導(dǎo)致釉面發(fā)黑。 4. 結(jié)論 通過對以上釉面發(fā)黑現(xiàn)象進行一系列原因分析，并有針對性的提出相應(yīng)的控制措施和克服方法，可以有效的解決在陶瓷金屬化生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的釉面發(fā)黑質(zhì)量問題1. 濕潤性與分散性的基本概念 潤濕和分散是兩個完全不同，但又緊密聯(lián)系的概念。濕潤是分散的前提，分散是潤濕的結(jié)果。濕潤的概念是明晰的，但分散的概念是模糊和混亂的。從顏料與涂料的觀點來闡述分散性的概念有兩種不同的含義。一是指聚集態(tài)的顏料粒子在外力的作用下崩裂成單個粒子的過程，二是指顏料粒子在涂料或塑料樹脂中均勻分布和混合的過程，或二者兼具。對珠光顏料而言，濕潤和分散是同等重要的，它決定著最終的實際應(yīng)用效果。而濕潤性和分散性只與顏料的表面特性有關(guān)。在液體涂料制造中，還涉及到顏料的沉底特性，即涂料成品在包裝運輸過程中，如果時間過長，顏料會發(fā)生絮凝成團并沉降到容器底部的現(xiàn)象，在使用時還要重新攪拌，人們把這一過程稱為“再分散”。一般地說，分散性好的顏料再分散也容易。因此，沉底不屬于分散問題，而只取決于樹脂溶液的黏度以及顏料與樹脂溶液二者之間的密度差。 2測定方法(1)濕潤性及其測定如前所述，濕潤是固體吸附液體(或氣體)的現(xiàn)象。其熱力學本質(zhì)是：固體和液體接觸后固液體系吉布斯自由能降低的現(xiàn)象。根據(jù)濕潤方式的不同，可分為附著濕潤、鋪展?jié)駶櫤徒n濕潤三種類型。其中鋪展?jié)駶櫴菨駶櫟淖罡咝问?。當一個固體表面上分別滴上一滴水和一滴表面活性劑溶液，會出現(xiàn)如圖1 所示的兩種不同的水珠，其中(a)比(b)濕潤得好。濕潤作用的大小常用濕潤角表示，濕潤角越小，表明濕潤越好。濕濕角越大，越接近180。，表示越難濕潤。當濕潤角為180。時，則表示完全不能濕潤，固一液兩相的接觸有如水銀掉落地面或在荷葉上滾來滾去的水珠一樣。圖1 液滴在固體表面的濕潤現(xiàn)象圖2 濕潤角和表面張力的關(guān)系濕潤角和表面張力的關(guān)系如圖1014所示。在固體和水珠接觸點A上有三個力，即液體的表面張力E、固體表面的張力S，以及液體和固體的界面張力sE。S力圖使液滴鋪展，而E和sE力圖使液滴收縮，當達到平衡時建立下列關(guān)系，即楊氏方程式： 液體對固體的濕潤程度，通常以液一固之間的接觸角來表示。所謂接觸角是指液體和固體的界面AC與液體表面的切線AB之間的夾角。從楊氏方程式可知： 當SsE，則cos90。，固體不為液體所濕潤。當=180。時，則表示完全不能被濕潤。 當E(S一sE)，則1cos0，90。，固體能被液體部分濕潤。 當E=yS一sE，則COS=1，=0，這是完全濕潤的情況，也稱為鋪展式濕潤。 當S=ECOS+sE時，水滴靜止，此時的角度口即為接觸角。 當SECOS+sE時，濕潤變大。 當SECOS+sE時，濕潤變小。 各種品牌和型號的表(界)面張力測定儀和濕潤角(接觸角)測定儀都是基于楊氏方程式的原理進行設(shè)計和制造的。而通常使用的JZHY一180型界面張力測定儀，只能測定某一種液體的表面張力，不能用于測定珠光顏料與某一液體介質(zhì)如樹脂溶液與珠光顏料之間的表面張力，這樣就不如使用接觸角測定儀來間接地測定珠光顏料存樹脂溶液中的濕潤性 (2)分散性及其測定珠光顏料是不可研磨的效應(yīng)顏料，任何需要先對粉體重新研磨然后才能測定其分散性的方法，對別的顏料是可行的，但對珠光顏料則不可行。珠光顏料的分散性可以定義為珠光顏料在水性和油性介質(zhì)中均勻擴散和分布的難易程度。當使用介質(zhì)為水時為水分散性；當使用高聚物溶液為介質(zhì)時為油分散性。珠光顏料在未作表面處理前，一般都是親水疏油的。即在水介質(zhì)中分散性好，在油性介質(zhì)中分散性差；在極性介質(zhì)中分散性好，而在非極性介質(zhì)中分散性差。有關(guān)珠光顏料的分散性，到目前為止尚無統(tǒng)一的標準方法，通常采取與有關(guān)技術(shù)標準條件下的對比實驗方法來測定其分散性。因此，以下分析測試步驟和方法僅供參考。 水分散性難易程度比較法 稱取一定試樣分散于水中搖動制成10的水懸浮液，吸取一定體積的漿料測其固體分，將其余漿料裝入200mL量筒中，靜置5h，吸取自液面以下同體積漿料測固體分，以靜止后漿料固體分與同體積初始漿料固體分的比值來表示水分散性。 刮涂法這是目前珠光顏料生產(chǎn)廠廣泛采用的一種既簡單又直觀的測定方法。各稱取試樣和標樣O2g置于50mI。的磁坩堝中，加入18g樹脂漿液(樹脂漿液為7份聚氨酯