CN101210738A - 一种热水器搪瓷内胆及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热水器搪瓷内胆及其制造方法。该内胆由内至外依次为搪瓷层、密着层和钢板层，厚度依次为150－400微米、25－35微米和0.2－2.1毫米，通过制坯、对坯的表面处理、制备釉浆、湿法一次涂搪、干燥、一次烧成制得。制备釉浆所用的搪瓷釉粉末包含以下成分：SiO2 43－50％；Al2O3 5－7％；B2O3 10－14％；Fe2O3 0.1－0.3％；Na2O 10－14％；K2O 4－6％；CaF2 5－7％；NaF 2.5－4％；CoO 2－4％；NiO 1－3％；MnO2 0.2－0.5％；Li2O 2－4％。本发明所述的搪瓷内胆性能优良，制造工艺相对简单，容易得到广泛的应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种热水器内胆及其制造方法，具体的说，本发明涉及一种热水器搪瓷内胆以及制造该搪瓷内胆的方法。
背景技术
热水器内胆是热水器装水、加热的部件，它通常是由金属构成。由于长期与水接触，还需要对水加热，这就会产生一个绝对的问题——内胆腐蚀。腐蚀是金属元素、水和溶解于水中的氧气等发生的特殊的化学反应，会严重影响热水器内胆的使用寿命。
目前，在市场上销售的热水器的内胆主要有不锈钢内胆、镀锌内胆、玻璃搪瓷内胆等。其中，搪瓷内胆是由搪瓷釉涂在经过适当处理后的钢板上，通过高温烧制而成的。它具备钢材的稳定性(抗压、足够的强度)及玻璃搪瓷的耐腐蚀、无毒等优良性能，是热水器内胆的理想之选。
普通的搪瓷内胆的搪瓷性能和密着性能都未能达到较高的水平，容易出现起泡、瓷釉大幅剥离的问题，而且搪瓷的耐酸性能一般很差，这些都直接导致了内胆的使用寿命大大减少，一般仅为6年左右。
CN1772675公开了一种用于钢板涂搪的低温静电搪瓷粉末及其制备方法，由此搪瓷粉末烧成的搪瓷层耐酸碱腐蚀性、耐热、耐磨性强，且附着牢、强度高。但该方法需要采用静电涂搪工艺，该工艺一次性投入大、对工作环境要求高，广泛推广使用还存在着很大的难度。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种具有优良的搪瓷性能的热水器搪瓷内胆，该内胆通过本发明所述的相对简单的搪瓷工艺即可制得。
为实现本发明的目的，提供一种热水器搪瓷内胆，由内至外依次为搪瓷层、密着层和钢板层，所述的搪瓷层厚度为150-400微米，沸水失重在1.5-2.5g/m2之间；所述的密着层厚度为25-35微米；所述的钢板层厚度为0.2-2.1毫米。优选所述的搪瓷层的沸水失重在1.5-2g/m2之间。更优选所述的搪瓷层的沸水失重在1.5-2g/m2之间。
本发明所述的热水器搪瓷内胆可按照如下工艺制得，工艺步骤包括制坯、对坯的表面处理、制备釉浆、湿法一次涂搪、干燥以及一次烧成。制备釉浆所采用的搪瓷粉末由以下成分组成：SiO2 43-50％；Al2O3 5-7％；B2O3 10-14％；Fe2O3 0.1-0.3％；Na2O 10-14％；K2O 4-6％；CaF2 5-7％；NaF 2.5-4％；CoO 2-4％；NiO 1-3％；MnO2 0.2-0.5％；Li2O 2-4％。具体过程如下：
先将钢板经过裁料、冲压、焊接等工序加工成毛坯，然后对毛坯需搪瓷的表面进行处理，使其满足搪瓷的条件。对坯的表面处理包括生烧、脱脂、酸洗、中和、干燥。生烧时可使用间歇式马弗炉，然后将毛坯放入热的含NaOH和脂肪酸钠的溶液中，静置以脱脂，再用酸清洗毛坯表面，然后用水清洗，最后将其浸入热纯碱溶液中完成中和。
在准备涂搪前，先按照各成分配比制得搪瓷釉粉末，再将其与适量粘土、电解质以及水一起放入球磨机，研磨使得到的釉浆呈现胶体状态。釉浆通过传统的湿法涂搪、干燥以及一次烧成后与毛坯紧密结合，烧成温度在820～840摄氏度之间，持续时间4-6分钟。最终得到的搪瓷内胆在其钢板层和瓷釉靠近钢板层的部分形成25-35微米厚的富铁化学密着层，而搪瓷层厚度可通过涂搪适当调整，但过厚的搪瓷层不仅在经济上是不合算的，而且会降低瓷层质量，并且容易出现脱瓷现象，本发明的搪瓷层厚度控制在150-400微米之间。
对坯的表面处理还可包括硫酸镍溶液处理或其他相关的处理步骤。
湿法涂搪可以采用传统方法中的浸渍法、喷搪法中的任意一种，也可采用其他合适的湿法涂搪法。
一次烧成的烧成温度一般在750～900摄氏度之间，时间在3～8分钟之间。优选温度为820～840摄氏度，持续时间4-6分钟的情况下可以在达到较好的成品质量的同时提高能效和效率。
制备毛坯所用的钢板可以为普通钢板，也可以为含重量百分数0.03-0.3％钛的钢板。含钛钢板有着优良的抗鳞爆性，可以有效的减少搪瓷以及使用过程中的鳞爆现象，从而进一步提高成品的质量和成品率。另外含钛的钢板也有助于提高搪瓷与钢板的密着性能。
本发明相对现有技术的优点在于，由于采用独特的搪瓷釉粉末制备釉浆以及相应的工艺步骤，本发明所述的搪瓷内胆的性能优良：搪瓷层的沸水失重可达1.5g/L，使得内胆的寿命得到很大的延长；瓷层密着性能根据EN10209标准可达到最高等级1级；搪瓷层的耐热急变(热震)和耐酸性能优良。另外，制造本发明所述搪瓷内胆的工艺相对简单，无需购置静电涂搪所需的昂贵设备和对场地进行改建，更容易得到广泛的应用。
下面结合具体实施方式进一步详细描述本发明，以下的实施例用于理解本发明，而非限制本发明。
具体实施方式
实施例1
首先将钢板经过裁料、冲压、焊接等工序加工成热水器搪瓷内胆的毛坯。本实施例所用的钢板为符合国家标准的冷轧薄钢板，也可选用热轧薄钢板或含钛的钢板。钢板的厚度能满足成品的强度需求即可，但从加工、使用和成本的角度考虑，一般不超过2.1mm。
毛坯成型以后还需对毛坯的表面，尤其是需要搪瓷的表面进行处理。步骤如下：
生烧：将毛坯放入间歇式马弗炉中以700℃的温度烧8分钟。
脱脂：将毛坯放入80℃的50g/L的NaOH与5g/L脂肪酸钠的混合液中，静置5分钟。
酸洗：常温下使用6％的盐酸清洗毛坯表面。
中和：先把毛坯用水清洗，再将其浸入1％的热纯碱溶液中5分钟。
干燥：让毛坯在室温下干燥。
以上步骤可根据所用钢板或毛坯尺寸的不同在适当范围内进行调整，也可用类似处理方法替代以上步骤中所述的方法，如生烧可采用电炉，酸洗可用稀硫酸等。
制备釉浆首先需要按照配比制得所需的搪瓷釉粉末，再将粉末与适量的水混合并研磨制得釉浆。本实施例中，先将各成分按照如下配比混合，并与质量为各成分总质量6％的粘土、质量为各成分总质量0.1％的电解质以及质量为各成分总质量40％的水一起放入球磨机，研磨至少16小时，使得到的釉浆呈现胶体状态。
SiO2 43％；Al2O3 6.25％；B2O3 14％；Fe2O3 0.1％；Na2O 12.8％；K2O 6％；CaF2 5％；NaF 3.5％；CoO 4％；NiO 1％；MnO2 0.35％；Li2O 4％。
然后将制备好的釉浆通过浸渍法涂覆到所需搪瓷的毛坯表面，待毛坯干燥后将其放入烧成炉中烧成，温度为840℃，时间4分钟。烧成后待完全冷却即得到本发明所述的热水器搪瓷内胆。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例采用含钛为0.03％的钢板，搪瓷釉粉末的各成分组成如下：
SiO2 50％；Al2O3 5％；B2O3 11.5％；Fe2O3 0.3％；Na2O 10％；K2O 4.7％；CaF27％；NaF 2.5％；CoO 2.8％；NiO 3％；MnO2 0.2％；Li2O 3％。
涂搪采用浸渍法，烧成温度为820℃，时间6分钟。
实施例3
在实施例1的基础上，本实施例采用含钛为0.3％的钢板，搪瓷釉粉末的各成分组成如下：
SiO2 47.8％；Al2O3 7％；B2O3 10％；Fe2O3 0.2％；Na2O 14％；K2O 4％；CaF2 6.3％；NaF 4％；CoO 2％；NiO 2.2％；MnO2 0.5％；Li2O 2％。
涂搪采用喷搪法，烧成温度为850℃，时间5分钟。
比较例4
本比较例将按照实施例1、2、3得到的热水器搪瓷内胆与普通搪瓷内胆(单位)加以比较如下(见表1)：
| 普通搪瓷内胆 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 沸水失重(g/m2) | 4.0 | 2.5 | 1.5 | 2.0 |
| 密着 | 3级 | 2级 | 1级 | 1级 |
| 耐热急变(热震) | 出现3条裂缝 | 无损坏 | 无损坏 | 无损坏 |
| 耐冷酸 | 2处出现腐蚀 | 无腐蚀 | 无腐蚀 | 无腐蚀 |
表1
此处所述的沸水失重是按照如下步骤测得的：先将与内胆采用相同材料和工艺制造的完全被搪瓷所覆盖的试样(105mm×105mm或105mm直径)干燥并测得其质量，再将其放入导电率最高为1mS/m的全脱盐水中，加热使得水沸腾并持续21天。以一周为一个单元，前5天每天换一次水，之后的2天不换水。整个过程结束后取出试样，清洁，干燥并称重，由两次重量的差值除以表面积可得到一个数值(单位g/m2)。接着再把已经经过21天测试的试样重复该过程一次，将求得的两个数值取平均值，即得到所述的搪瓷内胆的沸水失重值。
此处所述的密着性能是按EN10209标准测得，等级从1级(最高)到5级。
此处所述的耐热急变(热震)是指从搪瓷样板或搪瓷热水器上割一小块下并加热到200度，然后立即淬冷到20度的水中(完全浸没)，重复这个过程(5次)。通过目测观察试样是否有损坏。
此处所述的耐冷酸是指将试样完全浸入10％的盐酸溶液中1小时，目测观察试样是否被腐蚀。
本发明所述的热水器搪瓷内胆的搪瓷工艺还可在本领域技术人员所知或能预见的范围内进行调整。如湿法一次涂搪还可采用流动涂搪法等其他方法，烧成时间和温度可在一定范围内进行调整等。
Claims (9)
1.一种热水器搪瓷内胆，由内至外依次为搪瓷层、密着层和钢板层，其特征在于，所述的搪瓷层厚度为150-400微来，沸水失重在1.5-2.5g/m2之间；所述的密着层厚度为25-35微米；所述的钢板层厚度为0.2-2.1毫米。
2.根据权利要求1所述的热水器搪瓷内胆，其特征在于，所述的搪瓷层的沸水失重在1.5-2g/m2之间。
3.根据权利要求1所述的热水器搪瓷内胆，其特征在于，所述的搪瓷层的沸水失重在1.5-1.8g/m2之间。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的热水器搪瓷内胆，其特征在于，所述的热水器搪瓷内胆是通过制坯、对坯的表面处理、制备釉浆、湿法一次涂搪、干燥、一次烧成制得；所述的制备釉浆采用的搪瓷釉粉末由以下成分组成：SiO2 43-50％；Al2O3 5-7％；B2O3 10-14％；Fe2O3 0.1-0.3％；Na2O 10-14％；K2O 4-6％；CaF25-7％；NaF 2.5-4％；CoO 2-4％；NiO 1-3％；MnO2 0.2-0.5％；Li2O 2-4％。
5.根据权利要求4所述的制造热水器搪瓷内胆，其特征在于，所述的湿法涂搪采用浸渍法或喷搪法。
6.根据权利要求4所述的制造热水器搪瓷内胆，其特征在于，所述的对坯的表面处理包括生烧、脱脂、酸洗、中和、干燥。
7.根据权利要求4所述的热水器搪瓷内胆，其特征在于，所述的一次烧成的烧成温度为820～840摄氏度，持续时间4-6分钟。
8.根据权利要求1至3所述的热水器搪瓷内胆，其特征在于，所述的钢板层由含钛重量百分数为0.03-0.3％的钢板加工而成。
9.根据权利要求4所述的热水器搪瓷内胆，其特征在于，所述的钢板层由含钛重量百分数为0.03-0.3％的钢板加工而成。
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