Емаль для електростатичного нанесення

Емаль для електростатичного нанесення, що містить оксиди кремнію, бору, натрію, калію, алюмінію, марганцю, яка відрізняється тим, що додатково містить дюксид титану, фторид кальцію і оксид хрому при такому співвідношенні компонентів, мас % SiO 2 40,5-45,0 В2Оз 16,5-20,0 Na 2 O 10,0-15,0 К2О 4,0-6,5 АІ2О3 1,0-3,0 MnO 2 1,5-3,0 ТіО 2 16,0-18,0 СаГ-2 2,0-4,0 Сг 2 О 3 0,1-0,3 Запропонований винахід відноситься до складів склоемалей для захисту від корозії, надання особливих експлуатаційних та декоративних властивостей виробам з маловуглецевої сталі і може бути використаний при виробництві побутової техніки електричних та газових плит, холодильників, архітектурних деталей та інше довне нанесення порошків ґрунтової та покривної емалі з послідуючим одноразовим випалом покриття в цілому Цей режим отримав найменування "2 шару/1 випал" Використання цієї технології призводить до різкого зниження трудо- та енерговитрат, повної автоматизації виробничих операцій, високої якості емальованої продукції, майже повному використанню емалевих порошків та покращанню екологічного стану на підприємстві Технологія, що використовується в теперішній час для виробництва сталевих емальованих виробів побутового та технічного призначення, включає нанесення емалевих покриттів шлікерним (мокрим) способом При цьому спочатку металевий виріб покривають шаром ґрунтової емалі, який висушують та випалюють, а потім на нього наносять покривну емаль, яку теж висушують та випалюють, що пов'язано із значними трудо- та енерговитратами Одержання емалевих покриттів за шлікерною технологією пов'язано з наявністю в шлікері води та глини, що призводить до утворення в покриттях хиб (пухирів, тріщин, тощо) під час випалу В багатьох країнах, а в останній час і в Україні, все більше використовується новітня технологія нанесення емалевих покриттів в електростатичному полі При напрузі 70 - ЮОкВ заряджені частки емалі осідають на поверхні металевого виробу, який є заземлений При цьому здійснюється послі ВІДОМІ розробки в галузі створення переважно ґрунтових та білих покривних емалей для електростатичного порошкового (або сухого) нанесення за режимом 2 шару/1 випал Так, наприклад, відомий склад емалі для електростатичного порошкового нанесення на сталь, яка може бути використана як покривна або ґрунтова та вміщує, % S1O2 49,1 - 56,2, В2О3 6,6 - 14,8, ТЮ2 0 - 3,6, Na2O 9 13,5, К2О 0,5 - 14,2, МпО2 0 - 0,4, АІ2О3 0,14 - 1,6, Fe2O3 6,6 - 10,5, Р2О5 0 - 1,2, І_і2О 0 - 1,8, СаО 0 4,2, NiO 2,4 - 4,4, CuO 0 - 2,3, F2 0 - 1 При цьому (K20+Li2(HNa20) становить 13,9 - 25,3 [1] Однак ця емаль призначена для одержання покриття чорного кольору та вміщує велику КІЛЬКІСТЬ компонентів Відомий також склад емалі бежевого кольору, яка вміщує, % SiO2 20 - 29,1, АІ2О3 0,1 - 16,0, В2О3 15,5 - 17,3, Р2О5 5,6 - 6,0, ТЮ2 6,6 - 15,0, СаО 1,8 5,6, Na2O 16 - 17, MgO 2,0 - 3,3, Cr 2 O 3 1,3 - 1,8, О ю ю 54547 Fe2O3 1,6 - 1,9, ZnO 3,8 - 8,8 [2] Однак ця емаль призначена для традиційного шлікерного нанесення і не може бути використана для електростатичного способу через низький електричний опір Найбільш близькою за технічною сутністю та запропонованим технічним вирішенням є емаль для електростатичного нанесення, яка вмішує, % SiO2 36 - 40, В2Оз 1 2 - 1 6 , Na2O 7 - 9, К2О 7 - 9, АІ2Оз 0 - 4, Р2О5 0 - 1 , ZrO2 5 - 10, СаО 4 - 6, ВаО 4 - 6, СоО 1, NiO 1, МпО2 0 - 2, CuO 0 - 2, F2 0 - 1 [3] Вона характеризується високим електричним опором Однак ця властивість емалі забезпечується завдяки наявності в ній дорогоцінних і дефіцитних оксидів кобальту та нікелю і токсичних сполук барію При цьому вона утворює покриття темнокоричневого, а не бежевого кольору В основу винаходу покладено завдання - розробити склад емалі для електростатичного нанесення, який при меншій в порівнянні з прототипом КІЛЬКОСТІ компонентів та при відсутності багатокоштовних і токсичних компонентів забезпечив би високий електричний опір порошків емалі та бежевий колір одержаного покриття Поставлене завдання було розв'язано шляхом розробки емалі для електростатичного нанесення, що включає оксиди кремнію, бору, натрію, калію, алюмінію, марганцю і відрізняється тим, що вона додатково вміщує дюксид титану, фторид кальцію і оксид хрому при наступному співвідношенні компонентів, % SiO2 40,5 - 45,0, В2О3 16,5 - 20,0, Na2O 10,0 - 15,0, К2О 4,0 - 6,5, АІ2О3 1,0 - 3,0, ТЮ2 16,0 - 18,0, МпО2 1,5 - 3,0, CaF2 2,0 - 4,0, Сг2О3 0,1 -0,3 Запропонований склад забезпечує виконання основних умов для одержання якісного покриття за режимом "2 шару/1 випал" при електростатичному нанесенні на сталь питомий електроопір порошку емалі без спеціальних гідрофобних плівок не нижче 108Ом м, температурний інтервал випалу 800 820°С При цьому покриття відрізняється ХІМІЧНОЮ СТІЙКІСТЮ не нижче класу А і бежевим кольором, що дає змогу використати його при виготовленні високоякісних виробів побутового призначення Оксид хрому сумісно з оксидом марганцю в запропонованих межах як оксиди перехідних металів підвищують питомий електроопір порошків емалі, завдяки чому покращується їх адгезія до металу і знижується робоча напруга нанесення цих порошків Вони також забезпечують механізм іонного забарвлення запропонованої емалі за рахунок сольватаційної взаємодії ІОНІВ хрому та марганцю із скломатрицею При цьому досягається висока укривістість та рівномірне забарвлення покриття в бежевий колір Уведення дюксиду титану в емаль, згідно з винаходом, в межах, що запропоновані, забезпечує інтенсивне глушіння покриття при випалі при 800 820°С, а домішка Сг2Оз в згаданій вище КІЛЬКОСТІ забезпечує кристалізацію ТЮ2 у вигляді рутилу, що необхідно для одержання бежевого кольору покриття Уведення до складу емалі фториду кальцію в КІЛЬКОСТІ 2,0 - 4,0% при запропонованому співвідношенні останніх компонентів необхідне для забезпечення розтікання розплаву емалі та її змочувальної здатності (0=15-20град, в межах температур 800 - 820°С) Таблиця 1 Оксидний склад SiO 2 В2О3 Na 2 O К2О АІ 2 Оз ТЮ2 CaF 2 МпО2 Сг 2 О 3 За межами 34,95 15,0 17,0 8,0 4,0 19,0 1,0 1,0 0,05 Адгезія сухо- 75,0 го порошку до металу, % Укривістість, 300 мкм Питомий 1,5 електричний опір, рх10 Ом м Колір сірокоричн Хімічна СТІЙВ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Прототип 43,0 18,0 10,0 4,0 1,0 16,7 4,0 3,0 0,3 За межами 46,0 21,0 8,0 2,0 0,5 13,0 5,0 4,0 0,5 40,5 16,5 15,0 6,5 1,8 16,0 2,1 1,5 0,1 41,0 17,0 13,5 6,0 2,5 16,1 2,0 1,75 0,15 41,5 17,5 13,0 5,5 2, 16,0 2,05 1,75 0,2 42,0 18,0 12,5 4,6 2,2 16,0 2,5 2,0 0,2 42,5 17,5 12,0 4,5 2,0 16,25 3,0 2,0 0,25 41,0 19,0 11,5 4,0 1,5 18,0 3,0 1,75 0,25 43,5 18,5 10,0 4,0 1,5 17,2 2,5 2,5 0,3 43,0 19,0 10,5 4,0 1,0 16,95 3,5 1,75 0,3 80,0 84,5 83,0 86,7 91,5 88,1 92,0 90 78,0 91,0 200 190 190 184 188 176 178 180 175 270 176 4,8 6,0 5,0 6,6 8,2 8,7 7,5 9,0 8,4 1,8 8,8 бежевий бежевий бежевий бежевий бежевий бежевий бежевий бежевий бежевий темнокоричн А А А А А А А А А Властивості 90,0 КІСТЬ, клас В лабораторних умовах було виготовлено 9 складів запропонованої емалі, два складу емалі за вказаними межами та, для порівняння, склад емалі-прототипу Емаль готували за традиційною технологією приготування, що включає шихтування в 39,0 16,0 9,0 9,0 4,0 ZrO 2 -8,0 СаО-5,0 0,5 СоО-1,0 NiO-1,0 Р 2 О 5 -0,5 ВаО-5,0 темнокоричн А сировинних матеріалів та варку емалевої фрити у корундових тигелях при температурі 1250°С впродовж 1 години Помел здійснювали у вібромлині з одночасним зволоженням її зернин полісилоксаном Розмір зернин після помелу знаходився в 54547 межах 10 - 40мкм Одержані порошки наносили електростатичним методом на зразки із сталі 08КП поверх шару ґрунтової емалі з послідуючим одноразовим випалом обох шарів при температурі 800 - 820°С в електричній печі На одержаних зразках визначали якість покриттів колір, хімічну СТІЙКІСТЬ пробою на пляму за міждержавним стандартом ГОСТ 10798-93 "Плити газові побутові", укривістість, тобто мінімальну товщину покриття після випалу, при якій зберігалася їх суцільність та одно кольоровість Крім того, визначали адгезію емалевих порошків до металу та їх питомий електроопір Показники цих властивостей зведені в таблицю 1 3 неї видно, що запропонований склад емалі при ВМІСТІ в ьому оксидів титану, хрому та фтористого кальцію, а також завдяки сумісній присутності двох іонних барвників-катюнів перехідних металів хрому та марганцю забезпечує стійкий бежевий колір покриттів, їх хімічну СТІЙКІСТЬ не нижче класу "А", достатню укривістість, а також високі значення питомого електроопору та повязаної з ним адгезії порошків емалі Порівняння з прототипом свідчить, що запропонована емаль, незважаючи на відсутність в її складі багатокоштовних, дефіцитних оксидів кобальту і нікелю, токсичного оксиду барію та значно меншу КІЛЬКІСТЬ компонентів має такий же високий рівень фізико-хімічних властивостей, як і прототип, та ще й відповідає меті винаходу - одержання з неї покриттів бежевого кольору Відхилення від заданих меж вмісту компонентів призводить до зниження адгезії, питомого електроопору порошків та класу хімічної СТІЙКОСТІ, включаючи зміну кольору покриттів до темнокоричневого Реалізація винаходу у виробництві дозволить одержати ВИСОКОЯКІСНІ бежеві емалеві покриття без використання дефіцитних матеріалів та при суттєвому зниженні собівартості продукції побутового призначення Підписано до друку 03 04 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24