搪瓷及其国内外研究现状

搪瓷概述

搪瓷是一种将无机玻璃质材料熔融凝结于基体金属上，并与金属牢固结合的复合材料及其L艺。搪瓷足一种古老的工艺，起源于古埃及的玻璃装饰金属，发展于6世纪的欧洲。直到8世纪，我国才出现搪瓷，并于14~15世纪趋于成熟，明代时期的“景泰蓝”即是典范，18 世纪时期达到鼎盛。19 世纪初，钢铁冶金工业的的兴起，带动了钢材在搪瓷中的应用，开创了现代搪瓷新纪元。随 着搪瓷用金属材料的研发、窑炉烧成、涂搪技术的不断进步，搪瓷工业得到了飞速发展。搪瓷是在高温条件下，无机材料与金属材料在界面处发生一系列反应形成化学键，使两者牢固密着与结合，形成由非均匀的、近似晶体的玻璃相组成的瓷层。金属和无机玻璃质材料是两种组成不同、结构性能各不相同的材料，搪瓷制品兼备金属材料和陶瓷材料的优点，既具有金属材料的强度、韧性和可加工性，同时又具有陶瓷材料的耐腐蚀、耐磨、耐高温及可装饰性，可大幅降低由于腐蚀而损耗的金属资源，尤其是钢铁材料。

搪瓷的分类方法较多。按金属基体材料可分为黑色金属类和有色金属类搪瓷；按瓷釉的组成可分为硅酸盐瓷釉和非硅酸盐瓷釉；按工艺可分为一次搪瓷、两次搪瓷和多次搪瓷等。

搪瓷的瓷釉具有近似玻璃的结构，内部很少有晶体，质点以远程无序、近程有序的方式排列。瓷釉是由能以多面体形式相互联结为连续网架的氧化物(如SiO2、B2O3 等)和按一定的配位关系进入该网架空穴中的阳离子(如Na*、 K+、Ca2+和Ti等)构成。形成网架的多面体有[SiO小[BO;]、[BO4]和[PO4]等。形成瓷釉的动力学条件是以一定的速度冷却瓷釉熔体以形成玻璃态结构。

搪瓷的瓷层是由瓷釉经过搪烧一系列复杂反应转变而成，内部有大量的晶体，形成的连续网架的规则程度介于硅酸盐晶体与硅酸盐瓷釉之间，属于亚规则的连续网架结构。

瓷层中晶体的来源主要有：

①自身结构中的近程有序区域、瓷釉熔体冷却过程中析出的晶体和未参与反应的残留石英晶体。

②面釉中含有的乳浊剂在烧成时析出的相应晶体及多组份混合晶体。

③底釉熔体冷却过程中,溶解的FeO因热离解作用而生成的贯穿于底釉和金属表面间的枝晶。

④瓷釉烧成过程中残留的研磨剂晶体(如粘土、高岭土、长石等)。

瓷层不仅包括底瓷层和面瓷层，还包括金属与底釉界面间以及底釉与面釉界面间形成的扩散界面层。