搪瓷浴缸爆瓷的原因分析及工艺改进

邓建华,彭 涛,王康海,刘森林

(蚌埠化工机械制造有限公司,蚌埠 233000)

近年来，随着我国经济的高速发展，人民生活水平的逐渐提高，搪瓷浴缸这种高档生活用品也进入平常百姓家。我国铸铁搪瓷浴缸产品样式以及质量与世界上大的卫浴厂家之间存在很大差距，品质有待提高。而高质量的铸铁搪瓷浴缸产品市场有着巨大的需求。对于简单的手工生产，就有必要制定严格的生产工艺。

1 问题概述

1.1 产品特性

铸铁搪瓷浴缸是由灰铸铁坯体和表面烧结搪瓷釉组成。而灰铸铁坯体和瓷釉的结合是通过搪瓷底釉，而铸铁坯体、搪瓷底釉、搪瓷面釉三者之间相互作用，任何一方出现问题都可能引起爆瓷、裂瓷的发生，夏季搪瓷浴缸极易爆瓷。

1.2 存在问题

笔者在生产中遇到夏季最热天早班(7点～15点)搪瓷浴缸爆瓷率达到30%。出现搪瓷浴缸爆瓷现象，以前也有，但是没有这么多，只是偶然出现1～2只，像这样大量出现还是头一次，而且爆瓷的地方随处都有，平面以及凸处较多，并且爆瓷处没有底釉附着，只看见光洁的铸铁表面。这样的产品不合格率在工厂中算得上是生产质量事故了。

2 原因分析

产生爆瓷原因主要是搪瓷工艺执行是否到位，铸铁搪瓷原材料是否合格。

2.1 铸铁搪瓷工艺

1)对进入搪瓷车间的铸铁毛坯表面进行清洁。2)铸铁浴缸表面有缩孔缺陷的要进行修补(可以用铁粉+底釉或者石英沙+底釉)。3)对底釉容重进行检测，正常要求为1.60～1.65 g/mL。4)铸铁毛坯表面合格后，用喷枪将底釉均匀喷涂在毛坯的表面，不能出现滴粉或飞粉。5)将喷涂好底釉的铸铁浴缸放置在烘房内，进行烘干。目前国内都采用将喷涂好的浴缸毛坯放置在搪烧炉门口两侧，以方便后续操作。6)烘干底釉的毛坯没有缺陷就进行底釉的烧成，底釉的烧成千万不能烧焦，烧焦将产生爆瓷。7)将底釉烧成好的毛坯(红热态)直接放置在撒粉房的旋转支架上，把搪瓷面釉均匀撒在铸铁毛坯的表面，不能产生积粉，然后进入搪烧炉烧成(面釉一般3遍，用量4、3.5、2.5逐渐递减。)

爆瓷事故产生后，公司技术组和制作班组讨论，搪瓷工艺执行正常，搪烧过程没有异常。

2.2 铸铁搪瓷浴缸原材料

1)浴缸坯体的金相 浴缸坯体合格金相是灰铸铁组织，要想得到理想的组织，生产中就要阻止铸铁中的碳形成渗碳体。具体措施有：(1)在炉前配料中不能含有白口组织生铁。(2)提高铁水的浇注温度。(3)加入硅铁促进碳的石墨化。(4)延长铁水的冷却速度(铁水快速冷却容易促使碳形成渗碳体造成白口)。

组织技术人员对浴缸爆瓷部位进行破坏，对断口组织进行分析，表1为铸铁按照碳的存在形式分类表。断口为灰铸铁组织，无白口组织和麻口组织，这样就基本断定这次质量事故与金相结构无关。

表1 铸铁按照碳的存在形式分类表

2)浴缸坯体的五大元素 实验室化验员在对浴缸爆瓷部位的坯体进行取样，经过快速仪器分析，五大元素为：(1)碳(C)：3.5%；(2)硅(Si)：2.5%；(3)锰(Mn)：0.5%；(4)硫(S)：0.09%；(5)磷(P)：0.72%，表2为铸铁搪瓷坯体化学组成要求。

表2 薄壁铸铁搪瓷坯材化学组成

从化验结果来看，碳和硫元素达极限值，但其它元素还在要求范围的中间，因为公司每天都要进行五大元素化学分析，以往也有碳元素达到极限值，或者硫元素达到极限值，但并没有出现爆瓷现象。因此公司技术人员分析此次质量事故与铸铁所含五元素无关。这样也基本排除与铸铁浴缸坯体的关系。

3)搪瓷面釉 由于现在搪瓷铸铁浴缸基本都是采用锆釉进行生产，已经淘汰了锑釉。锆釉的可操作性、膨胀系数都好于锑釉。而爆瓷的表面现象是底釉与铁坯之间没有结合。这种现象也与面釉无关。

4)搪瓷底釉 由于此次爆瓷部位没有底釉密着，这样公司技术组成员首先考虑底釉密着力不够(因为底釉是外购，生产单位为降低成本可能减少密着剂的使用量，因此技术人员在底釉中增加1%氧化钴含量来增加密着，经过这样调整底釉的办法，以及对搪烧班组的跟踪生产并没有不正常，使用原来底釉也一切正常。然而第二天早班爆瓷现象仍然出现，这时就可以确定浴缸的爆瓷现象与原材料没有关系，是这个搪烧班组的工艺执行出了问题，重点是底釉的喷涂和烧成出了问题。

3 影响因素

底釉喷涂工人喷涂底釉时，毛坯拐角处有飞粉，喷涂好的底釉颜色不一样，明显厚薄不均，有的部位底釉已干，用手触碰浴缸毛坯，发现浴缸毛坯温度较高，而喷涂底釉工人把喷涂好的浴缸又直接放在炉门边。这时就找到了这次搪瓷浴缸爆瓷事故出现的主要原因。就是夏季高温加上坯体温度高导致了底釉快速干燥使得底釉与铁坯没有浸润，也就是底釉和铁坯没有密着，导致爆瓷的发生。

3.1 坯体温度过高

修磨过的浴缸修磨部位较为光滑，为了提高底釉密着都要对浴缸毛坯进行喷砂处理，而公司现在都是使用高速喷丸机进行喷丸处理。钢丸高速与浴缸毛坯发生碰撞，使得浴缸毛坯产生大量的热，导致铸铁坯体温度较高。

3.2 降温处理不当

喷涂工人把刚喷丸处理的浴缸毛坯，没有进行降温处理，只是简单除灰，就进行喷涂。喷涂好的浴缸毛坯又直接放置在炉门边，再加上是夏季最热的天气，浴缸底釉干燥太快，底釉没有与铸铁浴缸毛坯有浸润，也就是铁坯中的铁没有与底釉中氧化物发生氧化反应(Fe+O→FeO),所以底釉没有充分密着，导致浴缸大量爆瓷的产生。与之对比的是，凉铁坯喷涂后的毛坯放置在炉门较远位置，底釉干燥时间较长，就没有爆瓷现象的发生。

4 工艺改进

4.1 毛坯冷却

喷丸处理后的浴缸毛坯一定要冷却至室温，才能进行下一个工序喷涂底釉操作。

4.2 底釉喷涂

喷涂底釉工人，在夏季一定要使用清水加少量底釉薄薄喷一层，待水迹将要干时，再喷涂底釉，这样有利于浴缸毛坯的降温，还有利于浴缸铁坯与底釉发生氧化反应，生成氧化铁，也就是增加了底釉的浸润性，使底釉更加牢固与浴缸铁坯密着。

4.3 喷涂均匀

喷涂好底釉的毛坯要颜色一致，不要有飞粉现象，保证底釉喷涂的厚薄均匀。

4.4 凉置处理

喷涂好底釉后要放置在阴凉干燥处，等到潮湿底釉表面出现锈点时，再将浴缸毛坯转移到炉门边温度较高处，让底釉快速干燥。需要注意的是，锈点太多(大片锈点发生)也能破坏底釉密着，触发爆瓷现象的发生。

4.5 涂层检测

喷涂好底釉等到干燥后，要使用涂层测厚仪对浴缸毛坯上的底釉进行检测，防止厚薄不均。

4.6 小样试验

喷涂底釉后，笔者要进行电炉小样试生产搪瓷，以检查底釉的密着性能。200 g钢球1 m高度对小样自由落下进行破坏，无裂纹为合格；简单的方法就用锤击小样，破坏瓷面底釉与铁坯有粘连就为合格 。对于不合格者一定不能进入批量生产环节。

通过生产工艺的改进，公司有效解决了此次浴缸爆瓷的问题，减少了损失，提高了搪瓷浴缸产品质量，创造了效益。这次质量事故也给我们敲响警钟，对于生产环节各个关口，都要严格把关。不仅要细化搪瓷各个工种的操作工艺，而且要严格控制铸铁熔化的工艺和每一批次原料配比(焦碳、生铁、石灰石、废钢、硅铁)。

5 结 语

铸铁搪瓷浴缸的生产，一般都是一次性的，一旦出现质量问题，该产品就没有返修的价值。铸铁浴缸的生产大多是手工操作，工人的随意性时有发生，因此出现问题的原因很多，查找问题非常困难，夏季又是爆瓷等缺陷的多发时候，因此只有通过加强管理，严格把好原材料进厂、化验和试搪瓷的每一关。这样即使出现质量问题，也好第一时间解决问题，把损失降到最低。同时完善工艺文件，加强车间工艺管理，使工人严格按照工艺文件执行，以免同样事故再次出现。