陈茂顺 李品俊 周宇

（广东美的厨房电器制造有限公司，广东佛山 528311）

搪瓷是一种利用高温在材料表面形成玻璃质无机材料和金属材料的光亮耐磨层。与喷粉和不锈钢相比，搪瓷具备良好的耐刮花、抗菌、防变色、易清洁等特性。搪瓷技术在微波炉制造中的应用，可以提高微波炉耐刮花性能和易清洁性能，对微波炉制造材料的丰富具有重要意义。

1 搪瓷微波炉制备研究

1.1 微波炉结构

微波炉整体结构包括炉门和热风对流组件、时间功率控制器、磁控管、波导、旋转工作台、腔体、电源模块等[1]。微波炉核心部件是磁控管，其主要作用就是发射和产生微波；电源模块是为磁控管提供电压的主要设备；腔体一般也称为谐振腔，是烹调食物的主要场所，腔体材料通常为金属板；波导的主要作用就是传递磁控管发射的微波到腔体，用来加热食物；微波炉腔体底部需要安装旋转工作台，以用来摆放食物和接受能量；时间功率控制器可以实现在不同功率加热功率的选择，以用于食物解冻或者烹饪；炉门一般为透明材质，以便于用户观察食物烹饪情况。

1.2 表面温升控制

由于搪瓷红外发射率过高，会导致微波炉表面温度过高，因此在微波炉制备过程中需要采取有效措施对温度进行控制。

（1）微波炉导风系统。由于传统导风系统在应用到搪瓷微波炉中时，门窗板位置温升会超过限值。为有效降低温度，需要增强微波炉腔体风量，如增加集风槽等，扩大分流面积，从而到达降温目的。

（2）传统微波炉一般将金属发热管设计为对称形状，并设置与腔体中心位置，从而增加烘烤面积。若将传统金属发热管应用到搪瓷微波炉中，则会导致外罩温度过高。增加外罩与发热管之间的距离，可以有效降低外罩温度过高的问题，且烧烤架为旋转状态，增加外罩与发热管距离不会造成受热不均匀问题。

（3）将百叶窗与散热孔设计为交叉形状，减小与外罩接触面积，并设置一定倾斜度，可以使气流更好的流通，从而有效降低微波炉表面温升。

1.3 防止爆瓷

由于搪瓷材料较为特殊，若制备工艺、结构设计不先进和不合理，则会导致搪瓷在应用和生产时出现爆瓷问题，影响微波炉的质量[2]。碰撞爆瓷、热应力爆瓷和氢爆都是微波炉在应用搪瓷时出现的常见爆瓷形式，因此在设备过程中必须对其进行优化设计，减少爆瓷问题的发生。

（1）为降低微波炉表面与搪瓷之间发生碰撞出现爆瓷问题，可以适当增加前板与外罩的距离，可以有效降低爆瓷问题。

（2）搪瓷微波炉装配孔位置极易出现爆瓷问题，需要增加装配孔与重要结果以及外表面之间的距离。微波炉有搪瓷结构位置尽量设计为过渡结构，可以避免搪瓷太薄或者碰撞而造成爆瓷问题。

（3）搪瓷微波炉底板与前板下沿位置极易出现碰撞爆瓷问题，可以通过在顶板下沿位置设计筋拉，可以起到吸粉导向作用，同时能够降低爆瓷问题。

1.4 防治烧结变形

钢材在高温环境下会出现变形情况，钢材变形主要是由比容变化和应力塑性变形引起的体积变化。比容变化是指在高温环境中，由于相结构之间组织比容存在差别，相变引起的尺寸和体积变化就是比容变化[3]。应力塑性变形是由于受热不均匀产生内应力，在一定条件下就会出现应力塑性变形。

（1）在搪瓷微波炉烧结时由于温度过高，会导致U 板凸包出现下沉问题，为避免U 板变形，可以增大电机转盘支架尺寸，增加与U 板接触面积，可以强化零件刚度，避免出现变形问题。

（2）为避免微波炉后顶板出现变形问题，可以拉伸顶板层面以及边缘位置采用长条压型，可以提高顶板的强度。

（3）对于波导口变形问题，可以增加波导口压型，强化波导口刚度，避免在烧制过程中出现受热不均匀问题，降低变形风险。

2 搪瓷制备工艺技术

2.1 抗菌易清洁粉末

搪瓷瓷釉的含量和成分会对微波炉光洁度、抗菌性能、耐磨度等产生直接影响，因此，在搪瓷制备过程中必须严格注意瓷釉含量和成分。

瓷釉粉通常是由氧化剂、乳浊剂、着色剂、密着剂、助溶剂、基体剂以及其他辅助剂组成。SiO2和B2O3可以增强瓷釉的强度和硬度；Li2O、Na2O、B2O3、K2O 等助溶剂属于催化剂，可以加快瓷釉化学反应，同时也可以调整瓷釉物理化学性能；TiO2乳浊剂可以提高瓷釉的遮盖力；CoO 和NiO 密着剂，能够强化瓷釉与基体金属的结合力，降低爆瓷风险；NaNO3氧化剂主要为瓷釉熔制提供氧气，并确保瓷釉的洁净度；CaO 辅助剂可以提高瓷釉化学稳定性。

2.2 搪瓷专业钢板

钢板碳含量越少，其冲压性能越强。在搪瓷制备过程中，钢板中的添加的钛会与硫、氮、碳等发生反应，形成化合物。这些化合物会以第二相粒子和夹杂物的形式存在，可以提高钢板的抗鳞爆性能[4]。虽然，第二相粒子和夹杂物增多可以提高钢板抗鳞爆性能和贮氢性能，但同时也会对钢板成型性能产生一定影响。因此在设计时需要严格控制制备工作和成分设计，控制第二相粒子和夹杂物数量、分布、尺寸等，在保证钢板性能的同时，也需提高成型性能。

2.3 前处理工序

作为搪瓷技术首要工作，前处理工作会对后续工序的展开产生直接影响，导致产品质量降低。前处理工序可以分为清洗部品工序、喷粉挂具敲粉工序、干燥部品工序、清洗喷粉挂具工序。

喷粉挂具敲粉工序需要在敲粉柜中进行。在经过喷搪工序后喷粉挂件会残留较多搪瓷粉，当喷粉挂具经过喷粉柜时气枪会根据一定喷射频率和气压，利用空气将喷粉挂架上残留的搪瓷粉吹落，然后由敲粉柜回收箱进行回收。

清洗喷粉挂具工序通常在清洗柜中进行。喷粉挂件在经过敲粉工序后仍会存在少部分搪瓷粉，喷粉挂具进入清洗柜后会利用一定的喷水频率和水压，将喷粉挂机上残留的少部分搪粉冲刷下来，水与搪瓷粉的混合物会利用回收箱进行回收。

清洗部品工序通常在部品清洗线完成。经过喷粉挂具敲粉工序、清洗喷粉挂具工序后需利用人工将部品倒挂于喷粉挂具上，然后将部品送入清洗线中。当部品经过清洗枪时会对部品进行喷射清洗，以冲刷掉部品表面存在的油垢、杂质，及弱碱、弱酸、强碱、强酸、高温水等特殊清洗药剂，以保证部品表面的洁净。部品清洗完后清洗药剂与污垢、杂质的混合物会利用排水管输送到过滤箱里做进一步处理。

若部品清洗效果较差会导致搪瓷出现爆裂、爆瓷等问题。因此在部品清洗过程中需彻底清洗掉部分表面的杂质和污垢，且使用的清洗枪数量、清洗时间等需要根据部品的结构、大小进行决定，用于清洗污垢、杂质的特殊药剂需要根据部品制备工艺进行选择。

在部品清洗完成后表面会残留大量药剂，部品在进入干燥线后会受到均匀的高温烘烤，以烘干部品表面残留的特殊清洗药剂，烘烤时间一般需要根据部品大小、结构等进行设置。

若部品没有彻底烘干或者不烘干则会导致喷搪不均匀、鱼鳞状起皮、搪瓷爆瓷等问题。

2.4 喷搪工序

静电干搪技术是一种常用的喷搪技术，静电干粉喷搪具有以下优点：（1）节约材料、能源、人力。产品前处理、烧结、喷涂、传统等工序为全自动，无需烘干、球磨工序，且搪瓷粉末回收率高达100%。（2）提高生产质量和效率。自动化生产节拍、产品型号可控，废品率降低，搪瓷表面平整度和厚度均匀性增加，表面缺陷减少。（3）简化搪瓷生产过程。无需传统工艺球磨、烘干等工序，工艺过程、生产设备等方面得到简化和节约。（4）有利于保护环境和生态。喷涂过程剩余粉末可以回收利用，生产过程不产生废瓷粉、废水等。

喷搪工序需要在前处理工序完成后才能开展，并在喷搪房中进行。部品在进入喷搪房后会根据部品结构、大小等制定不同的喷搪工序。喷搪顺序一般为喷外表面、内部平面、焊接缝等位置[5]。

一般使用的喷搪工具分为三种直喷式喷枪、散喷式喷枪、斜喷式喷枪。喷枪一般固定于机械手上，机械手分为自动化式和固定式。因此对于不同结构、大小的部件喷搪工序也会存在一定的差别。

2.5 烧结工序

在喷搪工序完成后会进行烧结工序。喷搪工序与前处理工序属于一个链条，烧结工序属于单独链条。在喷搪工序完成后，需要使用人工将部件搬运到烧结工序链条上。烧结工序一般分为降温工序和高温工序。高温烧结炉内部温度会在发热体影响下形成两个分区，一个为低温区域另一个为高温区域。部品在经过烧结工序后部品温度较高，此时需要将部分放入低温区域进行降温处理，避免烫伤操作人员。

2.6 检测工序

在烧结工序完成后部品需要经过严格的检测，检验工序一般贯穿于搪瓷件整个制备过程。搪瓷检验除平面度、粉厚、色差、爆瓷等检测外，也需要进行跌落测试、冷热冲击、耐酸性测试、盐雾测试、低温测试等，以确保搪瓷件的质量。

3 搪瓷微波炉制备注意要点

使用搪瓷制备微波炉时，由于高温环境下氢溶解速率较高，而在常温环境下则反之，因此在烧结完成后，氢在常温环境下会缓慢析出，析出的氢气会对搪瓷和钢板结合产生冲击，严重时会出现氢爆问题，导致搪瓷出现脱落，进而导致搪瓷表面被破坏。在微波炉烧结时高温环境下产生的热应力也会出现爆瓷问题，因此在烧结时必须要采用先进制备技术来降低爆瓷问题的发生。此外，烧结过程中，搪瓷红外发射率会被强化，导致微波炉表面温度过高，因此为避免用户在使用过程中出现烫伤情况，需要采取技术手段来控制微波炉表面。另外，搪瓷在烧结过程中若温度超过840℃，会造成微波炉变形问题，若门控存在歪曲情况，会导致微波泄露，从而影响微波炉使用安全性。

4 结论

综上所述，搪瓷技术应用于微波炉制造，对提高生活质量和生活水平具显示意义。搪瓷微波炉具有的良好抗菌性能，可以降低食物分解产生的异味，同时也为微波炉异味难除问题提供了有效解决方案。搪瓷技术可以提高微波炉热效率，从而增加能源利用率，符合国家节能减排政策。搪瓷微波炉的研发，丰富了微波炉制作材料形式，为广大消费者提供了更多选择机会。