覆铝锌钢板搪瓷的研究及其结构表征

论文摘要

搪瓷作为与金属制品相匹配的涂层材料已经有数百年的发展历史,在工业生产中广泛应用。然而,在热镀铝锌钢板得到大量生产的同时,目前对铝锌钢板搪瓷的研究却很少看到相关的报道。首先,覆铝锌钢板在电器、汽车、建筑等行业被广泛应用,作为搪瓷底材具有成本价格相对较低的优点;其次,很多领域使用的覆铝锌钢板需要搪瓷涂层来满足其性能需求,因此开发覆铝锌钢板搪瓷可以满足市场需求;另外,覆铝锌钢板搪瓷烧成温度低（小于600℃）,属于低温搪瓷。低温搪瓷的生产,不仅可以节约能源,延长窑炉寿命,而且可以减少产品变形。本研究在对覆铝锌钢板和搪瓷釉研究分析后,设计出适合覆铝锌钢板的搪瓷釉及其制造工艺,成功研制出覆铝锌钢板搪瓷试样并对其进行测试分析,研究了瓷釉组分对覆铝锌钢板搪瓷性能的影响以及搪瓷层与金属的密着机理等。经研究发现,本研究设计的SiO2—TiO2—R2O系统瓷釉可在550℃的低温下烧成,制备的覆铝锌钢板搪瓷表面性能优良。本研究对覆铝锌钢板搪瓷的耐酸、耐碱性能进行了测试分析,发现用SiO2—TiO2—R2O系统瓷釉制备的覆铝锌钢板搪瓷具有优良的耐酸、耐碱性能,同时本研究对搪瓷的耐酸、耐碱的机理进行了分析讨论。本研究通过对搪瓷瓷釉层进行X-射线衍射、扫描电子显微镜分析后发现,瓷釉层中分布有大量锐钛矿型TiO2细小晶体,使搪瓷具有良好的表面性能。通过对覆铝锌钢板搪瓷样品的密着测试,研究了搪瓷的密着性能。通过金相、扫描电镜等测试,分析了铝锌钢板搪瓷横截面的微观结构,通过能谱测试分析铝锌钢板搪瓷界面的元素分布,探讨铝锌搪瓷的密着机理。结果表明,铝锌钢板搪瓷的密着性能良好,铝锌镀层与搪瓷层之间有明显的过渡层,并且铝锌镀层与瓷釉层之间有元素扩散,中间过渡层与铝锌合金的结合主要通过金属键来实现,中间过渡层与瓷釉层的结合主要是通过离子键和共价键来实现。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 覆铝钢板搪瓷的发展
• 1.2 覆铝锌钢板的简介以及发展现状
• 1.2.1 镀锌合金
• 1.2.2 高铝镀锌合金
• 1.2.3 低铝镀锌合金
• 1.2.4 锌-55%铝合金镀层
• 1.2.5 覆锌铝钢板的结合机理
• 1.2.6 覆铝锌钢板的特点
• 1.3 镀铝锌钢板搪瓷的进展
• 1.4 低温瓷釉
• 1.4.1 瓷釉低温化
• 1.4.2 低温瓷釉无铅化
• 1.4.3 钛釉和锑钼釉
• 1.5 本文研究目的及内容
• 1.6 实验内容
• 第2章 搪瓷的密着机理研究
• 2.1 搪瓷密着理论
• 2.1.1 瓷釉填充金属表面凹穴
• 2.1.2 瓷釉与金属表面形成密着氧化物层
• 2.1.3 桥氧结合
• 2.1.4 枝晶结合
• 2.1.5 分子间作用
• 2.2 影响搪瓷密着的因素
• 2.2.1 钢板底材化学成分的影响
• 2.2.2 金相组织的影响
• 2.2.3 瓷釉组成的影响
• 2.3 本章小结
• 第3章 覆铝锌钢板搪瓷的确定以及制备方法
• 3.1 覆铝锌钢板搪瓷的制备工艺路线
• 3.2 覆铝锌钢板搪瓷玻璃熔块的设计
• 3.2.1 搪瓷釉的设计
• 3.2.2 玻璃熔块的组成
• 3.2.3 各个氧化物原料的作用
• 3.2.4 各组分引入的原料
• 3.2.5 搪瓷玻璃熔块的制备
• 3.3 磨加物
• 3.3.1 磨加物作用
• 3.3.2 磨加物配方
• 3.4 球磨
• 3.5 覆铝锌钢板预处理
• 3.5.1 预处理方法
• 3.5.2 预处理结果
• 3.6 涂搪
• 3.6.1 釉浆要求
• 3.6.2 涂搪方法
• 3.6.3 涂搪结果
• 3.7 烧成
• 3.8 本章小结
• 第4章 覆铝锌钢板搪瓷的测试分析
• 4.1 烧成后搪瓷表面
• 4.1.1 烧成后覆铝锌钢板搪瓷样品的表面状况
• 4.1.2 最优的制备方法
• 4.2 耐酸性能
• 4.2.1 耐酸性能测试
• 4.2.2 测试结果
• 4.2.3 结果分析与讨论
• 4.2.4 耐酸机理
• 4.3 耐碱性能
• 4.3.1 耐碱实验
• 4.3.2 测试结果
• 4.3.3 结果分析与讨论
• 4.3.4 耐碱机理
• 4.4 乳浊性能
• 4.4.1 乳浊原理
• 4.4.2 乳白度测试
• 4.4.3 XRD和 SEM分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 覆铝锌钢板搪瓷的密着性能
• 5.1 搪瓷的密着
• 5.2 金相显微镜
• 5.2.1 测试目的
• 5.2.2 仪器
• 5.2.3 试样的要求与制备
• 5.2.4 金相显微镜的检测结果与分析
• 5.2.5 结果讨论
• 5.4 密着性能测试
• 5.4.1 落球冲击法
• 5.4.2 盐液法
• 5.4.3 测试结果与分析
• 5.5 扫描电子显微镜
• 5.5.1 仪器
• 5.5.2 测试结果与分析
• 5.2.3 讨论
• 5.6 电子探针能谱分析
• 5.6.1 分析方法与目的
• 5.6.2 测试结果与分析
• 5.6.3 结果讨论
• 5.7 搪瓷密着讨论
• 5.8 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 研究生在学期间学术论文论文发表情况
• 致谢