Фрита для титанових покриттів

Винахід відноситься до складу безфтористих легкоплавких силікатних емалей, які пропонується використовувати як антикорозійні захисні покриття при емалюванні сталевих виробів господарчопобутового призначення. Відомо ряд безфтористих титанових покриттів, призначених для захисту металів від корозії. Відомі склади (Авт. св. СРСР №1595807, кл. C03C8/08, 1990, Бюл. №8), мас.%: SiO2 35,8 - 37,5 TiO2 16,0 - 17,7 B2O3 20,7 - 25,0 Al2O3 2,9 - 5,2 K2O 1,6 - 1,8 Na2O 12,4 - 14,6 MgO 1,2 - 1,6 P2O5 2,5 - 4,5 Відомі склади (Авт. св. СРСР №1747412, кл. C03C8/08, 1992, Бюл. №41), мас.%: SiO2 20,0 - 22,8 B2O3 18,5 - 19,4 P2O5 5,1 - 7,9 Na2O 18,0 - 20,6 MgO 2,0 - 3,0 TiO2 10,4 - 12,4 Al2O3 12,2 - 16,2 CaO 1,3 - 2,2 ZnO 2,4 - 3,0 Li2O 1,5 - 2,5 Недоліками вищевказаних титанових емалей є: вузький температурний інтервал стабільності білизни; знижена хімічна стійкість; невідповідність нормі вилуговування бору. Найбільш близькою за технічною суттю та здобутим результатом до представленого винаходу є титанова емаль (Авт. св. СРСР №1799855, кл. C03C8/08, Бюл. №9, 1993) прототип, яка включає SiO2, B2O3, TiO2, Al2O3, Na2O, MgO, P2O5 при такому вмісті компонентів, мас.%: SiO2 33,7 - 34,55 TiO2 13,15 - 15,5 Al2O3 10,75 - 14,3 MgO 1,03 - 2,03 P2O5 3,36 - 5,06 NNa2O 15,9 - 17,01 B2O3 16,5 - 17,01 при співвідношеннях: Al2O3/TiO2 = 0,693 - 1,026 Al2O3/B2O3 = 0,631 - 0,856 Недоліками прототипу є: вузький температурний інтервал стабільності білизни; невідповідність вимогам по корозійній стійкості стекол і покриттів, а також по вилуговуванню бору; низькі показники оптичних і якісних характеристик покриттів. Завданням винаходу є розробка складів фрит білих титанових емалей для нанесення на сталеві вироби господарчо-побутового призначення, які відповідають вимогам по корозійній стійкості і вилуговуванню бору, а також по декоративним та якісним характеристикам продукції емальвиробництва. Поставлене завдання вирішується тим, що відома фрита, яка включає SiO2, TiO2, Al2O3, B2O3, MgO, P2O5, Na2O, відповідно винаходу додатково містить K2O, при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: (SiO2 + TiO2) 56,3 - 64,0 (B2O3 + Al2O3) 19,5 - 25,0 Na2O + K2O) 14,6 - 18,0 P2O5 0,05 - 3,0 MgO 0,05 - 1,6, при цьому SiO2/TiO2 = 1,91 - 2,56 B2O3/Al2O3 = 2,57 - 13,1 Na2O/K2O = 0,93 - 8,1 Введення додатково у склад фрит лужного оксиду - K2O значно поліпшує якість покриттів та його оптичні характеристики в широкому інтервалі температур, при цьому стабілізується відтінок й глянець поверхні. В даному випадку використовується відомий й добре описаний Вейлєм дволужний ефект. Однак у комплексі з установленим співвідношенням компонентів в хімічному складі емалей вказаний ефект дозволив досягнути більш широкого впливу на фізико-хімічні властивості представлених склопокриттів і одержати фрити і покриття з підвищеною корозійною стійкістю та зменшеним вилуговуванням бору. В шихті для синтезу фрит використовують такі сировинні матеріали: пісок кварцовий, калієву і натрієву селітру, борну кислоту, буру кристалеву, технічний глинозем, оксид магнію, діоксид титану, триполіфосфат натрію, які відповідають вимогам стандартів. Варка емалей (на 300г фрити) здійснювалась в лабораторних умовах в силітових печах при 1250°C тривалістю 50 - 60хв. (до готовності), у промислових обертових печах (на 1500кг шихти) при 1250 - 1280°C тривалістю 2год. - 2год. 10хв. Готовність визначали по нитці та коржикові. Грануляція розплавів виконувалась на воду. Конкретні хімічні склади емалей приведені в табл.1. Властивості титанових фрит приведені в табл.2. Синтезовані фрити розмелювались мокрим способом по такій рецептурі, мас.ч.: фрита - 100, глина часів'ярська - 5, калій хлористий - 0,1, вода 40. Робочі параметри готового шлікера мають такі значення: об'ємна маса 1,60 - 1,7г/см3, покривна здатність 6,5 - 9,0г/дм2, тонкість помелу (за Лісенком) 5 - 8мл/од. Для встановлення інтервалу, а також оптимальної температури випалу дослідних титанових покриттів виготовлені шлікери наносились на попередньо загрунтовані сталеві зразки і випалювались при температурах 740, 760, 780, 800, 820°C протягом 4хв. Оптичні характеристики покриттів визначались на компораторі кольору КЦ - 3. Корозійна стійкість і вилуговування бору визначались за Держстандартом 24295.8 і 24788 81 в лабораторіях цехів емальпосуду НТЗ, ЗМЗ, КМК на посудних виробах. Властивості покриттів на основі фрит, які заявляються, приведені в табл.3. Як видно з експериментальних даних склади, які пропонуються, характеризуються такими показниками: зниженою температурою варки фрит і випалу покриттів: 1250 - 1280°C і 760 - 800°C відповідно; підвищеною хімічною стійкістю фрит (0,065 0,18см3/г) і покриттів (0,12 - 0,2мг/см2); вилуговування бору і термостійкість відповідають нормам; високі показники коефіцієнтів дифузного (82 90,8%) і дзеркального (63 - 67%) відбиття. Таким чином, запропоновані безфтористі титанові фрити і покриття на їх основі перевершуютьпрототип по багатьом показникам. Використання винаходу забезпечує зниження енерговитрат при варінні фрит і випалі покриттів, підвищення продуктивності плавильних і випалювальних печей, зниження браку виробів, одночасно дозволить поліпшити якість і естетичний вигляд виробів. Розроблені безфтористі титанові склопокриття впроваджуються в Україні у виробництві сталевого емальованого посуду.