Апатитове склоемалеве покриття

Апатитове склоемалеве покриття, що містить SiO2, P2O5, Na2O, Аl2О3, СаО, Na3AlF6, яке відріз 3 ційних властивостей захисного покривного склоемалевого покриття по сталі [1]. Також, відомий склад біоактивного фторапатитового склопокриття по титану складу (мас. %): SiO2 72,7 Na2O 13 CaO 8,8 MgO 4,3 Al2O3 0,6 K2O 0,3. -7 Однак, ТКЛР даного покриття 8010 1/град не відповідає до ТКЛР ґрунтової емалі по сталі [1]. Дане склопокриття також має недостатню хімічну стійкість, оскільки характеризується регульованою розчинністю для забезпечення біосумісності скломатеріалу з живим організмом [2]. Найбільш близькою за технічною сутністю є знепрозорена біла покривна апатитова емаль, яка використовується для при виробництві емальованого посуду. Вміст компонентів в складі емалі є наступним (мас. %): SiO2 47,0 Al2O3 7,0 Na2O 14,9 CaO 11 P2O5 8,5 Na3AlF6 11,6. Однак, дана емаль характеризується різким зростанням в'язкості в інтервалі склування, вузьким інтервалом формування та високим поверхневим натягом, що суттєво позначається на якості склопокриття [3]. В основу винаходу покладено завдання - розробити склад апативого емалевого покриття з високою хімічною стійкістю та температурою випалу 800-820°С, яке може використовуватися при виготовленні емалевих виробів архітектурнобудівельного призначення. Технічний результат забезпечується тим, що в рішенні, яке пропонується апатитове склоемалеве покриття включає SiO2, P2O5, Na2O, Al2O3, CaO та Na3AlF6 і відповідно до винаходу містить В2О3, K2О, ТіО2, ZnO при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: SiO2 45-55 В2О3 5-7 K2О 0-5 Na2O 10-15 Аl2О3 0,1-5 ТiO2 0,1-2 ZnO 0,1-1 Р2О5 5-10 СаО 10-15 Na3AlF6 0,1-5. Основний принцип одержання апатитового емалевого покриття полягає в забезпеченні високої водо - та кислотостійкості і високого ступеня знепрозорення за рахунок кристалізації тугоплавких фосфатів кальцію. Однак, інтенсивна кристалізація фосфатів кальцію, які не розчиняються в розплавах силікатних стекол і викликають їх знепрозорення, значно підвищує в'язкість емалевого розплаву, що негативно позначиться на фізикохімічних та експлуатаційних характеристиках емалевого покриття. Тому, важливим аспектом при 95537 4 синтезі апатитових емалей є забезпечення дрібнодисперсної об'ємної кристалізації фосфатів кальцію в процесі термообробки. Кристалізаційна здатність даних емалей визначається стехіометричним співвідношенням фазооутворюючих оксидів СаО/Р2О5 та вмістом SiO2. Введення оксиду алюмінію до складу кальційфосфатних емалей, який локалізований у тетраедрі, створює умови для утворення єдиного алюмофосфорнокисневого каркасу, що позначається на підвищенні хімічної стійкості емалі. Введення оксиду бору при B  1 також сприяє зв'язності структурної сітки скла в результаті утворення стійкого угрупування 5+ 4 [(ВО3) Ме ] . В лабораторних умовах виготовлено складів кальційфосфатних фрит (Ф), які запропоновано для одержання апатитового склоемалевого покриття та, для порівняння, склад фрити - прототипу для одержання апатитового покривного покриття для емалювання стального посуду, що наведені у таблиці 1. Фрити виготовляли за традиційною технологією, до якої входить шихтування сировинних матеріалів та варка фрити у корундових тиглях при температурі 1300°С протягом 2 годин та витримці фрити при цій температурі на протязі 0,5 годин. Помел суміші 100мас.ч фрити з доданням 40мас. частин води, 5мас.ч глини здійснювали у лабораторному шаровому млині до повного проходження крізь сито №006. Густина шлікерів дорівнювалась 1,72г/дм . Одержані шлікери наносили обливом на зразки зі сталі 08 кп з випаленим ґрунтовим покриттям, висушували при температурі 80-120°С та випалювали в електричній печі при температурі 800-820°С протягом 3-3,5 хвилин. На одержаних зразках покриттів в лабораторних умовах визначили хімічну стійкість апатитових емалевих покриттів (АЕП) за міждержавним ГОСТ 10798-93. Блиск покриттів оцінювали за допомогою фотоелектричного блискоміру ФБ-2 відносно до полірованої металевої пластинки. Одержані АЕП на основі фрит Ф характеризуються наявністю кристалічної фази Са5(РО4)3Р з різною інтенсивністю в залежності від вмісту СаО та P2O5 та їх співвідношення. Найвища хімічна стійкість спостерігається в АЕП-3 та АЕП-4. Однак, АЕП-4 має вищу температуру варки, що позначиться на собівартості продукції та високий ТКЛР. Заміна СаО на ZnO в АЕП-3 призводить до зниження температури варки скла та зниження ТКЛР покриття. АЕП-2 характеризується хімічною стійкістю класу В, що пов'язано з підвищення вмісту В2О3 до 7мас.% та зниженням співвідношення СаО/Р2О5. Відхилення від замовлених меж компонентів в композиції АЕП-5 призводить до зниження хімічної стійкості внаслідок заміни K2О на Na3AlF6 Для композиції АЕП-1 додаткове введення ТіО2 призводить до інтенсивної кристалізації фосфатів кальцію в процесі випалу з утворенням матової поверхні покриття (табл. 2). Одержане апатитове емалеве покриття на основі композицій АЕП-3 рівномірного білого кольору з блиском 70-80% характеризується високими техніко-експлуатаційними характеристиками. Одержане покриття може бути рекомендоване викорис 5 95537 таний при виготовленні емалевих виробів архітектурно-будівельного призначення. Реалізація винаходу у виробництві дозволить одержати якісні 6 емалеві покриття без використання дефіцитних матеріалів та при значному зниженні собівартості продукції. Таблиця 1 Оксидний Фрита - проФрита-1 (за межами) склад мас. % тотип SiO2 47,0 45 В2О3 5 K2О 5 Na2O 14,9 15 Аl2О3 7,0 5 Р2О5 8,5 10 СаО 11 13 ТіО2 2 ZnO Na3AlF6 11,6 фрита-2 Фрита-3 фрита-4 Фрита-5 (за межами) 48 7 3 20 3 9 10 50 6 5 15 5 5 13 50 5 5 15 5 5 15 55 5 15 7 13 1 5 Таблиця 2 Технологічні властивості Тварки, С Твипалу, °С Хімічна стійкість, клас Ступінь блиску, % Апатитова емальпрототип 1350 820 В 40 АЕП-1 (за межами) 1300 820 В 20 Джерела інформації 1. А.с. 908757 СССР, МКИ С 03 С 9/00. Глазурь / Т.М. Туник, Л.Л., Кошляк, Д.С.Нестеров. (СССР). - № 2907270/29-83; заяв. 07.04.80; опубл. 28.02.82, Бюл. №8. 2. Gradient coatings - a new use in the manufacture of implants / F.Grellner, S.Ahne, S. Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко АЕП-2 АЕП-3 АЕП-4 1320 820 В 70 1300 820 А 70 1320 820 А 70 АЕП-5 (за межами) 1300 820 В 70 Gottschling, P.Grcil [and other] // CFI; Ceram. Forum Int. - 1997.-74, №9.-С 540-542. 3. Технология эмали и защитных покрытий: Учеб. пособие / [Брагина Л.Л.,Зубехин А.П., Белый Я.И. и др.]; под ред. Л.Л. Брагиной, А.П.Зубехина. Харьков: НТУ «ХПИ»; Новочеркасск : ЮРГТУ (НПИ), 2003. - 242с. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601