Безборна титанова емаль

Запропонований винахід відноситься до покривних силікатних емалей для антикорозійного захисту сталеви х виробів, зокрема до білих безборних емалей для виробів господарчо-побутового призначення. Відомий склад емалі для сталі, який включає мас.%: SiO2 62,17-72,29; Аl2O3 1,0-4,89; ТіО2 0,2-9,54; CaF2 0,95,21; Na2O 10,48-19,65; Li2O 0,3-5,05; ZrO2 0,5-9,9 [A.c. 617406 (СССР) МКИ 2 С03С7/04, Эмаль для стали, Ходский Л.Г., Бразговская А.И., Каминская B.C., Осокин Л.А., Куревин В.К. - БИ №28, 1978]. Недоліками вказаної емалі є: - висока температура варки емалевого скла (1300-1350°С); - високий вміст дорогокоштуючого Li2O (до 5,05 мас. %). Відома також емаль, яка містить, мас.%: SiO2 44,05-65,58; ZrO2 0,35-8,89; TiO2 9,26-35,32; CaF2 1,69-5,93; Na2O 7,42-17,28; Li2O 0,21-4,54; Сr2O3 0,2-0,59 [ A.c. 586136 (СССР) МКИ 2 С03С7/04, Эмаль, Ходский Л.Г., Мазо Э.Э., Ушакова Л.К., Куракевич Л.А., Бразговская А.И., Каминская В.С -БИ №48, 1977]. Недоліком цієї емалі є: - високий вміст дорогокоштуючого Li2O (до 4,54 мас. %); - високий вміст глушників (TiO2 до 35,32% та ZrO2 до 8,89%). Найбільш близькою за складом до запропонованого винаходу є біла емаль, що включає, мас.%: SiO2 33,6834,41; TiO2 19,09-19,70; Аl2O3 5,14-6,70; Р2O5 3,95-4,55; ZrO2 4,63-6,21; Nа3АlF6 10,01-10,72; Na2O 16,22-17,45; K2O 2,56-2,86; Li2O 0,46-1,27 [A.c. 739016 (СССР) МКИ 2 С03С7/04, Белая эмаль. Белый Я.И., Попов Н.В., Савченко В.Д. -БИ №21, 1980] - (прототип). Недоліками прототипу є: - висока температура варки емалі (1280-1300°С); - низька водостійкість; - висока агресивність розплаву емалі, по відношенню до вогнетривів: шамотних тиглів та алюмосилікатної футеровки печі; - високий вміст дорогокоштуючого Li2O та ZrO 2. Задачею винаходу є розробка складів безборних титанових емалей, зі зниженою температурою їх варки, які не містять дорогокоштуючи х та де фіцитних компонентів і відрізняються достатньо високою водостійкістю, шля хом зменшення у їх складі кількості тугоплавких компонентів Аl2О3 та ZrO 2, що в свою чергу дозволяє також зменшити кількість плавнів, найбільш схильних до вилуговування. Поставлена задача вирішується тим, що відома безборна титанова емаль, яка включає SiO2, Аl2О 3, ТiO 2; Р2O5 ; ZrO2 Na3 AlF6 ; Na2O; K2O відповідно до винаходу містить вказані компоненти у наступному співвідношенні, мас. %: SiO2 48,9-49,6 Аl2O 3 0,5-0,7 ТiO2 19,1-22,7 Р2O5 3,0-4,5 ZrO2 0,2-3,2 Na3AlF6 10,0-13,5 Na2O 10,7-10,9 К2O 2,6-2,9 Для плавки емалей складають шихту з технічно-чистих сировинних матеріалів: кварцового піску, глинозему, натрієвої та калієвої селітри, соди, триполіфосфату натрію, кріоліту, діоксиду титану і цирконію. Емаль отримують плавленням шихт у лабораторній електричній печі при температурах 1260-1280°С у продовж 70-80 хвилин, з наступною грануляцією розплаву на воду. В табл.1 наведені хімічні склади запропонованих безборних емалей. Таблиця 1 Хімічні склади емалей, мас. % Вміст компонентів SiO2 Аl2О 3 ТіO2 Р2O5 ZrO2 Na3AlF6 Na2O К2O Li2O Прототип 34,32 5,14 19,46 4,06 6,21 10,18 16,8 2,57 1,26 1 48,9 0,7 19,1 4,5 3,2 10,0 10,7 2,9 Номери запропонований складів 2 3 49,6 49,6 0,7 0,5 19,4 22,7 3,0 3,0 3,3 0,2 10,2 10,2 10,9 10,9 2,9 2,9 4 49,6 0,7 19,4 3,0 0,3 13,5 10,9 2,6 Властивості запропонованих емалевих фрит наведені в табл.2. Таблиця 2 Властивості емалей Найменування властивостей Одиниці вимірювання cм 3/г 1071/°С °С хв. Водостійкість Термічний коефіцієнт лінійного розширення Температура варки емалі Час варки Склади Прототип 1 2 3 4 0,18 0,085 0,028 0,034 0,0615 128,2 110 110,1 111,6 116,1 1280-1300 1260-1280 90-105 70-80 Шлікера готують по загальноприйнятій в емалювальній промисловості технології. Рецепти розмелів представлено в табл.3. Суспензію наносять на попередньо заґрунтовану металічну поверхню методом обливу, після сушіння покриття випалюють при температурах 780-870°С протягом 4 хвилин. Властивості покриттів наведено в табл.3. Таблиця 3 Рецептура заявлених мас та властивості покриттів на їх основі Назва матеріалів Прототип 1. Фрита: №1 №2 №3 №4 2. Суспендуючі добавки: - бентоніт - глина пологівська ПЛГ-2 - аеросил 3. Електроліт КСl 4. Вода Властивості Коефіцієнт дифузного відбиття, % Коефіцієнт дзеркального відбиття, % Температура випалу, °С Температурний інтервал випалу покриттів, °С 1 2 3 100 100 4 5 6 100 100 100 100 100 1 0,2 37 7 0,2 45 5 1,5 0,2 38 3 4 0,2 37 7 0,2 40 7 0,2 40 7 0,2 40 87 83 84 86 80 82 80 66 80 95 84 79 76 81 780 810 810 810 810 810 810 740-800 780-870 780-870 780-870 780-870 780-870 780-870 Аналіз даних таблиць свідчить про те, що запропонована емаль у порівнянні з прототипом характеризується зниженою на 20°С температурою варки емалі та зменшеною на 20 хвилин її тривалістю, відсутністю Li2O та зниженою (до 0,2-3,3%) кількістю ZrO2, підвищеною водостійкістю емалей, яка відповідає першому гідролітичному класу. Таким чином, саме запропонована емаль забезпечує отримання якісних білих покриттів з високою водостійкістю та достатньою білизною. Не містить у своєму складі дефіцитних та дорогокоштуючих матеріалів і може бути використана для отримання виробів господарчо-побутового призначення.