Ґрунтова емаль

Ґрунтова емаль для маловуглецевої сталі на основі гальванічного шламу, яка включає оксиди кремнію, бору, натрію, алюмінію, кальцію, заліза, Запропонований винахід відноситься до складів склоемалей для захисту від корозії, надання необхідних експлуатаційних властивостей виробам з маловуглецевої сталі і може бути використаний при виробництві господарчого посуду, побутової техніки та деталей архітектурно-технічного призначення Грунтові емалі для маловуглецевої сталі є однією з найбільш поширених груп склоемалевих покриттів Внаслідок цього зменшення вартості покриттів і застосування недефіцитних та малокоштовних сировинних матеріалів є важливим питанням в галузі виробництва склоемалей Окрім цього, ще однією актуальною проблемою є зменшення енерговитрат при отриманні емалевих покриттів, тобто зниження температури їх випалу На сьогодні температура випалу для звичайних ґрунтових емалевих покриттів становить 870 - 900°С Як правило, більшість ґрунтових емалей відноситься до склоподібної системи S1O2 - В2О3 АЬОз - МегО - МеО та містить до десяти і більш компонентів В якості активаторів зчеплення грунтові емалі містять багатокоштовні та дефіцитні оксиди кобальту та нікелю Тому досить важливим, поряд із зниженням температури випалу, є пошук шляхів заміни багатокоштовних активаторів зчеплення більш дешевою сировиною Відомий склад ґрунтової емалі, що містить, мас% [1] SiO 2 65,25 - 67,23 цинку, нікелю, МІДІ, яка відрізняється тим, що вона додатково включає оксид марганцю при наступному співвідношенні компонентів, мас % SiO 2 40,5-42,0 В2Оз 12,0-17,0 Na2O 18,0-22,0 АІ2О3 2,0-4,0 CaO 7,0 - 9,0 Fe 2 O 3 2,0 - 3,0 ZnO 0,5-1,0 NiO 1,5-2,0 CuO 3,0-4,0 MnO 2 2,0-4,0 К2О 0,08-0,8 11,2-16,0 Na2O CaO 3,7-5,46 0,1 -2,9 N12O3 0,9-1,5 СО2О3 4,23 - 6,44 В2О3 Na2SiFE 0,98-5,01 0,04 - 0,43 Fe 2 O 3 MgO 0,01 - 0 , 0 7 Li2O 0,05-5,01 Ця емаль відрізняється високим показником МІЦНОСТІ зчеплення зі сталлю, але це досягається наявністю значної КІЛЬКОСТІ дефіцитних та багатокоштовних оксидів кобальту та нікелю Крім того, вона має температуру випалу 900°С Відома також ґрунтова емаль складу, мас % [2] SiO 2 25,0-45,0 В2О3 10,0-15,0 АІ2О3 1,5-2,5 К2О 4,0 - 7,0 Na2O 20,0-35,0 ТіО 2 5,0-15,0 NiO 2,0-3,0 СО2О3 0,5-1,5 ZrO 2 5,0-10,0 яка має температуру випалу не вище за 850°С, але вона теж містить в якості активатора зчеплення оксид кобальту Найбільш близькою за технічною сутністю та запропонованим технічним рішенням є ґрунтова О ю 52074 льшенню інтервалу розтікання та підвищенню корозійної активності розплаву до сталі Основним активатором зчеплення в запропонованій емалі є оксид МІДІ, який разом з оксидом нікелю забезпечує при заявленому їх співвідношенні необхідну інтенсивність протікання процесу електрохімічної корозії на міжфазній границі "емалевий розплав метал" та досягнення внаслідок цього необхідного ступеня шерохуватості поверхні металу й міцного зчеплення Окрім того, запропоноване співвідношення компонентів забезпечило підвищенні значення теплового коефіцієнту ЛІНІЙНОГО розширення (ТКЛР) покриттів у порівнянні з прототипом, що сприятиме покращенню якості покриттів завдяки зменшенню напружень в системі покриття - метал В лабораторних умовах виготовлено 7 складів запропонованої фрити, 2 склади фрити за межами та, для порівняння, фрити-прототипу, що наведені у таблиці 1 Фриту виготовляли за традиційною технологією виготовлення емалевих фрит, до якої входить шихтування сировинних матеріалів та варка фрити у корундових тиглях при температурі 1250°С протягом 1 години Помел здійснювали у шаровому млині до проходу крізь сито №008 Покриття наносили шлікерним методом на зразки зі сталі 08кп товщиною 1мм з послідуючим випалом в муфельной печі На отриманих зразках в лабораторних умовах визначали МІЦНІСТЬ зчеплення покриття зі сталлю за методикою Новочеркаського політехнічного інституту Для покриттів з запропонованої ґрунтової емалі вона становить 95 - 98% Інтервал розтікання емалі визначали за стандартною методикою згідно ГОСТ 24405-80 Показники наведені у таблиці 2, з якої видно, що емаль на основі гальванічних шламів, яка не вміщує дефіцитних оксидів кобальту і має склад [3], мас % SiO2 57,9 В2Оз 13,4 АІ2О3 6,0 Na2O 12,4 К2О 2,0 CaO 4,0 ТіО 2 3,0 ZnO 0,05 N12O3 1,0 CuO 0,05 Fe2O3 0,1-0,2 Cr 2 O 3 0,1 Однак, ця емаль має температуру випалу 870 - 880°С і короткий інтервал розтікання - всього 31мм, що ускладнює процесе формування високоякісного покриття при знижених температурах випалу, особливо при емалюванні деталей складної конфігурації Окрім цього, до складу цієї ґрунтової емалі входить оксид хрому, який негативно впливає на зчеплення покриття з металом В основу винаходу поставлена задача - розробити склад легкотопкої фунтової емалі з температурою випалу не вище 830°С та інтервалом розтікання не менш 50мм, при одержанні якої для забезпечення міцного зчеплення зі сталлю замість дефіцитної та багатокоштовної сировини - оксидів кобальту й нікелю застосувати відходи гальванічних виробництв машинобудівних підприємств Поставлена задача вирішується шляхом розробки ґрунтової емалі на основі гальванічного шламу, яка містить оксиди кремнію, бору, натрію, алюмінію, кальцію, заліза, цинку, нікелю, МІДІ І відрізняється тим, що вона додатково вміщує оксид марганцю, при слідуючому співвідношенні компонентів, мас % SiO2 40,5 - 42,0 В2О3 12,0-17,0 Na 2 O 18,0-22,0 АІ2О3 2,0-4,0 CaO 7,0-9,0 Fe 2 O 3 2,0-3,0 ZnO 0,5-1,0 NiO 1,5-2,0 CuO 3,0-4,0 MnO 2 2,0-4,0 При цьому запропонована емаль, на відміну від прототипу, має температуру випалу 800 820°С завдяки зниженій КІЛЬКОСТІ оксиду кремнію та підвищеній КІЛЬКОСТІ оксиду натрію Це, а також додаткове введення оксиду марганцю сприяє збі введення оксидів МІДІ в КІЛЬКОСТІ 3,0 - 4,0% та ніке лю 1,5 - 2,0%, а також оксиду марганцю в КІЛЬКОСТІ 2,0 - 4,0% забезпечує високу МІЦНІСТЬ зчеплення покриття зі сталлю, широкий інтервал розтікання 60 - 66мм та значення теплового коефіцієнту Л І НІЙНОГО розширення до 120,4 10 7 град 1 (табл 2) Відхилення від замовлених меж компонентів фрити веде до зниження рівня МІЦНОСТІ зчеплення зі сталлю до 60 - 84%, погіршення показників розтікання до 48мм та коефіцієнту термічного розширення (95,4 10 7 град 1) Реалізація винаходу в промисловості дозволить отримувати якісне ґрунтове емалеве покриття без використання дефіцитної та багатокоштовної сировини при значному зниженні собівартості продукції, а також сприятиме покращенню екологічного стану машинобудівних підприємств завдяки реалізації накопичених гальванічних ВІДХОДІВ Таблиця 1 Оксидний склад SiO2 В2О3 Na 2 O АІ2О3 CaO MnO 2 CuO Прототип 57,9 13,4 12,4 6,0 4,0 0,05 За межами 37,0 20,0 23,0 1,5 11,7 2,0 2,0 1 40,5 15,0 19,0 4,0 9,0 3,5 3,5 2 40,5 15,5 20,0 3,0 9,0 3,3 3,7 3 41,0 14,0 19,5 3,5 9,0 4,0 3,2 4 42,0 16,2 18,0 3,8 8,5 3,0 3,6 5 41,5 15,0 20,0 3,4 8,0 3,7 3,3 6 41,5 15,8 19,4 3,5 8,0 2,8 3,5 7 41,0 16,0 19,0 3,7 8,5 2,9 3,5 За межами 47,0 10,0 15,0 4,5 5,4 4,3 4,6 52074 Оксидний склад NiO ZnO Fe 2 O 3 Прототип 1,0 0,05 0,1 К 2 О 2,0 ТіО 2 3,0 Сг2О30,1 2 1,8 1,0 2,2 3 1,8 10 3,0 4 1,6 0,8 2,5 Продовження таблиці 1 6 7 За межами 1,8 2,2 17 1,0 1,0 1,5 2,7 2,7 4,0 5 1,7 0,6 2,3 За межами 780 1 2 3 4 5 6 820 820 820 820 820 820 Таблиця 2 За ме7 жами 820 850 95,0 60,0 95,0 96,0 96,0 96,0 97,0 97,0 98,0 84,0 31,2 83,0 64,0 120,4 60,0 111,6 62,0 117,5 62,0 118,0 63,0 115,6 65,0 111,9 65,0 112,5 66,0 112,9 48,0 95,4 Прототип Тем-pa випалу, °С зчеплення 1 2,0 0,7 2,8 870 Властивості МІЦНІСТЬ За межами 1,0 0,3 1,5 по криття з металом, % Інтервал розтікання, мм ТКЛР, а 10', град ' Джерела інформації 1 Эмаль для стали, А, с, 833620 СССР, С 03 С 7/04 / Институт общей и неорганической химии АН БССР В С Каминская и др (СССР) - №2733874, Заявл 06 03 79, Опубл 30 05 8 1 , Бюл №17 - 4 с 2 Грунтовая эмаль А с 920017 СССР, С 03 С 7/04/ Л К Ушакова и др (СССР) - №2933775, За явл 04 06 80, Опубл 15 04 82, Бюл №14 - 1 2 с 3 Кочетов Г М , Емельянов Б М , Кушка А Н Получение никельсодержащих отходов материалов для замены оксидов сцепления в грунтовых эмалях//Экотехнологии и ресурсосбережеяие 2001, №2 - С 3 2 - 3 4 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71