搪瓷钢板组织性能研究+氢渗透实验+文献综述(2)
4. 全文总结 23
致谢 24
参考文献 25
1. 概述
1.1 搪瓷钢定义及存在问题
1.1.1 搪瓷钢定义
搪瓷钢板，是指一种将无机玻璃质材料通过熔融凝于基体钢板上并与钢板牢固结合在一起的新型复合材料。搪瓷钢板由基体钢板和表面瓷釉组成。
在钢板表面进行瓷釉涂搪可以防止钢板生锈，使钢板在受热时不至于在表面形成氧化层并且能抵抗各种液体的侵蚀。搪瓷制品不仅安全无毒，易于洗涤洁净，可以广泛地用作日常生活中使用的饮食器具和洗涤用具，而且在特定的条件下，瓷釉涂搪在金属坯体上表现出的硬度高、耐高温、耐磨以及绝缘作用等优良性能，使搪瓷制品有了更加广泛的用途。瓷釉层还可以赋予制品以美丽的外表，装点人们的生活。可见搪瓷制品兼备了金属的强度和瓷釉华丽的外表以及耐化学侵蚀的性能。
搪瓷钢板的种类很多, 按基体钢板的生产工艺分有热轧板( 酸洗板) 、冷轧板和覆层板等;按基体钢板的成形性能可分为CQ、DQ、DDQ 到EDDQ 等不同冲压级别;从强度上可分为如245MPa、330MPa 等不同的强度级别;按涂搪工艺分有一次搪瓷和两次搪瓷, 单面搪瓷和双面搪瓷, 湿法搪瓷和静电干粉搪瓷等; 。按搪瓷钢制品用途划分有日用和非日用搪瓷两大类，如表1.1所示。
表1.1 按搪瓷钢制品用途分类
日用搪瓷 家庭用品 冰箱、洗衣机、炉灶、餐具、厨房、饭桌
卫生用品 脸盆、浴池、大小便器
医疗用品 医疗用品、手术盘、手术台、手术室墙壁
艺术用品 各种装饰品
工业搪瓷 化学用品 酒酿造缸、贮藏缸、反应器
建筑搪瓷 搪瓷瓦、搪瓷墙面板
耐热搪瓷 汽车、拖拉机、火车等的排气管，火箭高温层
耐磨搪瓷 轴承套、抗气腐蚀耐磨水轮机叶片
发光搪瓷 电影院、铁路指示危险标记
红外搪瓷 太阳能收集器、红外烘干
绝缘搪瓷 高温电机、电感应加热器、电子元件等的绝缘层
1.1.2 搪瓷钢主要问题
常见的瓷层主要缺陷有以下几种：脱瓷、瓷釉层裂纹、瓷釉气泡和细孔、外观缺陷、鳞爆等，其中最严重的是鳞爆问题。
研究认为，鳞爆原因是搪烧制作过程的酸洗液、黏土中的水分、瓷釉中的水、搪烧炉中空气的水分中产生的氢，在搪烧温度下以原子形式溶解到钢板中去。由于-Fe对原子氢的溶解度要比-Fe高得多，冷却过程-Fe中的原子氢溶解度减少，导致氢被大量释放。，氢原子结合成分子氢，在釉层和钢板表面之间的空隙里聚集，当氢气形成界面压力达到瓷层的破坏临界值，搪瓷表面出现破裂。
1.2 氢扩散以及氢陷阱理论
1.2.1 氢扩散定义
根据上述鳞爆的形成机理，鳞爆的产生与搪瓷钢的氢扩散有关。
氢在金属中的渗透过程包括物理和化学吸附、分解和在金属中的扩散。以氢分子为例，其进入金属的过程可以描述为：首先，氢分子通过无规则的热运动与金属表面发生碰撞。由于金属表面原子配位数的不同而相互极化产生吸引力，从而出现氢分子停留在金属表面的现象，即物理吸附。经物理吸附后的氢分子当受到激活能的作用被撕裂为氢原子时，氢原子的外层电子与金属的电子相互作用，以形成离子键、共价键或混合键而相互吸引，即化学吸附。在金属表面上经化学吸附的氢原子，由于化学亲和力作用进入金属晶格间隙或晶界等处，即溶解过程（或称吸收过程）。溶解在金属晶格间隙或晶界的氢原子或氢离子，通过浓度扩散或应力诱导扩散逐步向金属的深层迁移，称之为氢的扩散。氢原子进入金属之后，通常进入金属的晶格间隙而形成固溶体或进入晶界、相界、缺陷等处。当溶入金属的氢原子或氢离子的浓度达到一定程度时就可能对金属的性能产生影响。
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