热水器搪瓷内胆是怎样炼成的

　　经过近两年的热水器行业的洗牌、整合，目前市场上大部分的主要生产厂家如西门子、海尔、阿里斯顿、AO史密斯、赛德隆等都是采用搪瓷内胆来做为容积式热水器的内胆，取代了原来使用寿命较短的镀锌内胆、不锈钢内胆。为了使广大的消费者和业内的非专业人士对搪瓷内胆有一个基本的了解，今天我们就来剖析一下搪瓷内胆。

　　一、基本概念

　　搪瓷是将无机玻璃质材料通过熔融凝于基体金属上并与金属牢固结合在一起的一种复合材料。它主要有两个组成部分：搪瓷用的金属材料和瓷釉（无机玻璃质材料）。

　　1、搪瓷用的金属材料

　　搪瓷用的金属材料主要有钢材、铸铁、铝材、铜材和不锈钢。搪瓷用钢材（主要是钢板）一般是指低碳钢钢板，即含碳量较底的钢板（一般≤0.08%），这是用于容积式热水器内胆的主要材料。由于它的化学组成成分、内部微观组织结构（金相结构）、表面状况及力学性能对搪瓷的质量起着重要的作用，因此，目前市场上较大的热水器生产厂家均采用宝钢或武钢生产的搪瓷用钢板，以保证内胆的搪瓷质量。

　　搪瓷用铸铁是指含碳量在2%以上的铁碳合金（小于2%的铁碳合金叫钢），它主要用于生产卫生洁具（浴缸）、化学器械、炊具、下水管道等。

　　用于搪瓷的铝材主要是纯铝和铝镁合金。用于搪瓷的铜材主要有紫铜（即纯铜）、黄铜（铜-锌合金）和青铜（铜-锡合金），其中以铜和黄铜应用最为广泛，比较有代表性的铜搪瓷制品—景泰蓝就是以紫铜为基材制成的铜搪瓷制品。

　　不锈钢，一般都能进行涂搪，但由于不锈钢抗氧化的能力较强，所以需要用特殊的搪瓷瓷釉，同时因加工成本较高，现在较少采用此种方案。

　　2、瓷釉（无机玻璃质材料）

　　用于搪瓷的瓷釉原料中主要包括三大类：矿物原料、化工原料和色素原料。

　　矿物原料，是瓷釉的主要成分，占有较大比重的含量（因国内外不同的生产厂家而不同）。它主要包括：石英（主要成分是二氧化硅－SiO2）、长石（碱金属或碱土金属的硅酸盐，常用钾长石－K2O·Al2O3·6SiO2）、粘土（含水的铝硅盐矿物，主要为Al2O3·6SiO2和结晶水）。

　　化工原料是瓷釉的辅助组成部分，它主要包括：硼砂（Na2B4O7·10H2O）、硝酸钠（NaNO3）、纯碱（Na2CO3）、碳酸锂（Li2CO3）、碳酸钙（CaCO3）、氧化镁（MgO）、氧化锌（ZnO）、二氧化钛（TiO2）、氧化锑（Sb2O3）、二氧化锆（ZrO2）、氧化钴（CoO）、氧化镍（NiO）、二氧化锰（MnO2）、氧化铁（Fe2O3）等等。

　　色素原料是指用于装饰瓷釉颜色的材料。共分有：黑色、蓝色、褐色、灰色、绿色、粉红色、白色、黄色等8种。

　　瓷釉的制作是将上述的三种原料按照一定的比例（随着生产厂家的不同而不同），经过1200℃左右的高温熔融，并经过急剧的冷却成粒状或片状的硼硅酸盐玻璃质。它根据工艺性能分为底釉、面釉、边釉和饰花釉；根据基体材质的不同分为钢板釉、铸铁釉、铜搪瓷釉、铝搪瓷釉、不锈钢瓷釉。

　　结合以上所述我们可以知道，只要是使用钢板和瓷釉制成的搪瓷内胆应该都是同一类产品，其性能应该是一样的。所不同的只是各个厂家使用的瓷釉成分略有不同，宣传的方式和侧重点不一样罢了。

　　二、搪瓷内胆的特点

　　搪瓷内胆是将钢板制成所需要的形状后（一般为圆柱状），将瓷釉通过不同的搪瓷生产工艺（干搪和湿搪）涂在钢板的内表面，在经过800～900℃的高温烧成后结合而成的复合材料而成型的，因此，它具有金属钢板和无机玻璃质材料的共同特性。

　　具有良好的物理性能：抗压、抗张、足够的强度、有弹性、有光泽和不同的色彩、热稳定性、电绝缘、无污染等；

　　具有较好的化学性能：耐酸、耐碱、无毒、耐高温、耐水和水蒸汽等。

　　此外，搪瓷内胆还能承受较大的温度变化范围（大约－60℃～＋450℃），并且能够承受200℃的温度骤变。正是由于搪瓷内胆具有的这种容积式电热水器内胆所需要的比较完美的特性，因此现在搪瓷内胆被广大专业电热水器生产厂家所广泛采用。

　　当然，搪瓷内胆并不是毫无缺陷、十全十美的。由于搪瓷生产工艺比较复杂，因此搪瓷内胆的钢板内表面所覆盖的瓷釉涂层并不是100％的完好的。在一些尖角、死角处一定会有局部星星点点的缺陷。为了能够消除这一点点的缺陷所造成的影响，专业的生产厂家在搪瓷内胆内部加装了镁棒，通过消耗镁棒来防止损耗搪瓷内胆内裸露的钢板，从而避免侵蚀内胆。

　　三、做好搪瓷内胆需要注意的问题

　　由于搪瓷内胆的生产过程比较复杂，影响搪瓷内胆质量的因素也就很多，包括钢板的材质、成型工艺、表面处理、瓷釉的配方、瓷釉的球磨工艺和搪烧工艺（涂搪和烧成），其中最重要的是涂搪工艺。

　　1、选材。这包括钢板材质的选择和瓷釉的选择。现在专业的热水器生产厂家所选择用于制作内胆的搪瓷钢材主要是由宝钢和武钢生产的，包括冷轧钢板和热轧钢板。冷轧钢板的力学性能较好，易于拉伸成型，但经过涂搪高温烧结后，强度性能会出现较大变化，从而降低内胆的钢性。热轧钢板整好相反。另外，冷轧钢板的价格要高于热轧钢板。综合各方面因素，各家以选用热轧钢板为主。钢板要选用光滑、平整的，不要使用有划伤、裂纹的板料。瓷釉的组成成分和加工会直接影响相关产品的性能和质量，那会直接影响搪瓷内胆的使用寿命。根据瓷釉的特性，目前使用的主要有两种：湿搪瓷釉和干搪瓷釉。湿搪瓷釉需要对釉片进行球磨，再通过相关的配比用水进行调配，由于每次加工的条件（配料成分、水质等）不会100％相同，因此瓷釉的性能不是很稳定，需要较好的技术工艺来保证稳定性。干搪瓷釉是用静电原理进行干粉涂糖，瓷釉由生产厂家一次加工而成，不需要二次调配，因此性能可靠、稳定。由于国外生产的瓷釉质量可靠、性能稳定，因此注重产品品牌和质量的厂家都会选用国外生产的瓷釉。目前国内使用的用于搪瓷内胆的瓷釉厂家主要有美国FERRO、比利时PEMCO、美国A.O斯密斯等。

　　2、成型工艺。内胆的结构要从设计开始就要综合考虑钢板加工性能、加工精度以及涂搪的工艺要求，以保证搪瓷内胆的综合性能。由于涂搪的要求，涂搪前钢板内胆的内表面要求平整、光滑，特别是在焊接后要避免出现裂缝、尖角和机械划伤（如果出现了可以采取焊接和打磨处理），有倒角的地方要用圆弧替代，有孔的地方要尽量出现圆角过渡。要尽量降低因焊接而产生的应力造成涂搪瓷层剥落的问题。总之要尽量降低出现无法涂搪的各种可能因素。

　　3、钢板的表面处理。涂搪前，要对钢板的需涂搪表面进行处理，目的是将钢板表面的杂物、防锈剂、氧化物等加以清洁，避免因这些物质影响涂搪的质量，同时可以增加瓷层与钢板的附着力量（通过增加两者微观的接触面积）。目前，对钢板进行表面处理的方法有两种：喷砂清洁法和化学处理法。喷砂处理法是物理方法，就是将0.5～1mm直径的钢砂通过高压的压缩空气喷射到钢板表面，以达到清洁钢板和增加粗糙度的目的。通过喷砂处理可以有效地降低焊缝处产生的焊接应力，处理后钢板表面无杂质残留，有利于涂搪。但在使用过程中要注意不要使用太高的喷射压力，否则钢砂会嵌入钢板，影响涂搪。化学处理法是通过化学药剂的化学反映来处理钢板的表面，以达到去除杂物和增加粗糙度的目的。化学处理法在生产过程中需要随时监控药液的浓度，同时会有部分药液残留在钢板表面，从而影响涂搪的质量。此外排弃的废药液对环境有污染。对比两者，采用喷砂清洁法较好。目前国内两种方法都在使用。

　　4、涂搪工艺。包括湿法涂搪和干法涂搪（静电粉末涂搪）。湿法涂搪是将釉浆注入内胆内，通过往返摆动的涂搪机来使釉浆均匀涂在内胆内表面，多余的釉浆从工艺口排出并回收再利用，现在一般只是采用一次涂搪，之后烘干、烧成。此种方法要注意：釉浆的配比成分一定要保持稳定；避免釉浆内进入杂质；涂层一定要干燥透，但干燥时间不要太长，以防止烧成时脱落；不要用手或其它物体去触摸，防止产生印痕和表面无光；移动时要小心，防止涂层剥落和破裂。干法涂搪是将涂搪粉末在空气动力的带动下通过高压静电喷枪产生的静电作用，使涂糖粉末吸附在钢板表面，之后进行烧成。此种生产方法要注意：控制好空气动力的压力，避免压力过大；控制好静电的电压，防止涂层被击穿；控制好喷枪的移动速度，防止涂层厚度不均匀；烧成前避免大力冲击，造成干粉脱落。由此看来，无论采取何种工艺方法，涂搪工艺都是重中之重，它将直接影响到烧成后的搪瓷质量。虽然干法涂搪在控制产品质量上、环保等方面优于湿法涂搪，但由于一次设备投资较高，目前国内只有较少的两三家采用，其余均采用湿法涂搪。

　　5、烧成。涂搪后的内胆在800℃～900℃烧成炉内进行高温烧结，使瓷釉在高温下熔融，并与钢板结合在一起。根据不同厂家的瓷釉，它的烧成时间和温度也不尽相同。这时要注意控制好烧成的时间和具体的烧成温度，避免因烧成温度过高或者烧成时间太长导致瓷釉过烧，破坏瓷釉的各项理化性能，从而影响搪瓷内胆的质量。

　　6、质量检验。烧成后的搪瓷内胆的质量检测是必不可少的。只要是不同的生产日期、不同的生产批次、不同的产品型号，都要进行相关的检测（参考《贮水式热水器搪瓷制件》的行业标准（QB/T2590－2003））。相关的专业热水器生产厂家都有本企业内部检测标准，它们甚至要超出该标准，有的企业更采用欧洲检测标准。这里主要介绍以下几点：

　　A、检查瓷层表面质量。无明显剥落、划伤、裂缝、烧焦等缺陷。

　　B、检测涂层的厚度。涂层的厚度要均匀，控制在0.15－0.5mm，极个别的弯角处可达1mm，超出厚度为不合格。因为瓷层太厚在使用中会发生爆瓷缺陷，从而影响内胆的使用寿命。

　　C、检测内胆的承压能力。将内胆贮满水并加压至10公斤的压力（自来水管道内的压力小于8公斤）并保持一段时间，检查瓷层有无损坏，有损坏为不合格。

　　D、检测保护电流。测定值要≤22.5mA/m2，数值越小越好。超出为不合格。

　　E、检测瓷层密着性。用重量为2000g的钢球，从750mm高处自然落下，冲击瓷层，测试后为A级或AA级。

　　F、检测涂层的耐温急变性。 测试后，经目测无明显变化为合格。

　　G、检测耐酸碱侵蚀性。用测试用的酸和碱进行测试，要不低于国标标准。

　　H、检测耐热水侵蚀性（沸水失重）。检测后失重≤6.0g/m2 。

　　四、国外发展方向和趋势

　　目前，国外的搪瓷行业发展很快，技术比较先进，应用的领域比较广泛，主要应用在器皿类、厨房用具类、卫生洁具类、建筑装饰类、医用类等方面。这几年，随着国内小型家用电器（如热水器）和厨房用具（如炊具）的快速发展，国内的搪瓷行业也得到了较快的发展。但是还存在很多的不足，如很多的生产厂家为了保证产品的加工质量多采用进口瓷釉加工，国产的瓷釉质量还不是很过关；人们对搪瓷产品的性能了解还不足；搪瓷产品在国内的应用领域还不是很广泛；很多搪瓷产品生产企业只是为国外生产产品挣加工费。从这些方面来讲，我们可能要比国外落后10～20年。但是我相信在我们大家的共同努力下，搪瓷制品会在我国更多的领域得到应用和发展。

　　(责编 蒋士桦)