Спосіб одержання світлозабарвлених емалевих покриттів на сталі

Спосіб одержання світлозабарвлених емалевих покриттів на сталі, заснований на адсорбційно Винахід, що пропонується, відноситься до способу одержання широкої гами світлозабарвлених склопокриттів на основі титанвміщуючих фрит для емалювання сталевих виробів господарчопобутового і санітарно-технічного призначення (деталей газових та електричних плит, посуду, ванн, раковин та інш ) ВІДОМІ способи одержання забарвлених покриттів з використанням фрити, суспендуючих компонентів і електролітів, в яких забарвлення склошару здійснюється - шляхом введення в шихту оксидів металів змінної валентності з послідучими варкою емалей при температурі 1250 1300°С, помелом, нанесенням покриття на сталеві вироби і випалом при температурі 800- 820°С [А с 1416461 (МКВ кл 5 СОЗС 8/08, БВ № ЗО, 1988)], шляхом введення в масу червоного пігменту з додатковим помелом, потім масу наносять на сталеві пластини, які попередньо були вкриті білою титановою емаллю, висушують і випалюють при температурі 780 - 840 °С [Ас 1440883 (МКВ 5 СОЗС 8/14, БВ № 44, 1988)] , - шляхом нанесення на покриття реагента (пасти), яка вміщує забарвлюючі компоненти KCr(SO4)2, К2СЮ4, CuCI, сушіння і термообробки при 550 - 600°С Між покриттям і пастою (реагентом) протікає іонний обмін, за рахунок якого і здійснюється забарвлення поверхні [Ас 1528751 (МКВ кл4 СОЗС 21/00, БВ № 46, 1989)] Однак, вказані способи мають ряд недоліків нестабільність якісних і оптичних характеристик склопокриттів в температурному інтервалі ви іонних процесах, який включає приготування шлікеру помелом фрити системи S1O2- R2O - RO R2O3 - Р2О5, глини, води, електролітів і забарвлювальних компонентів, нанесення, сушіння, випал склоемалевого шару, який відрізняється тим, що перед помелом змішують розчини забарвлювальних солей, які містять іони металів хрому, кобальту, МІДІ, нікелю, заліза в КІЛЬКОСТІ 0,02 - 3,5 мас ч з глинистою суспензією палу, введення підвищеної КІЛЬКОСТІ дорогокоштуючих компонентів, які використовуються як забарвлюючі добавки в шихту і в шлікер Найбільш близьким за технічною сутністю та досягнутим результатом до винаходу, що заявляється, є винахід, описаний в [А с 1310354 (SU) СОЗС 8/16, БВ №18, 1987], в якому для одержання світлозабарвлених покриттів здійснюють змішення фрити системи S1O2 - R2O - RO - R2O3 - Р2О5, що включає оксиди металів змінної валентності СГ2О3, СО2О3, МпО в КІЛЬКОСТІ 0,3 -2,0 мас %, з добавками піску, глини, електролітів і води з послідуючим нанесенням на сталеві вироби, сушкою і випалом при температурі 720 - 820 С (прототип) В прототипі для забарвлення покриття як забарвлюючий компонент використовують пігменти, які вводять в емалевий шлікер В результаті одержують покриття оранжево-коричневих і синьозелених кольорів Недоліками прототипу є - використання дорого коштуючих пігментів, синтез яких є енергоємким і пов'язаний з необхідністю точного дотримання технологічних параметрів, газового середовища, спеціального обладнання, додаткових сировинних матеріалів (окислювачів або відновлювачів) та інш Тому введення пігментів на помел в КІЛЬКОСТІ 3-12 мас ч приводить до підвищення собівартості і ціни емальованих виробів, - нестабільна якість емалевих покриттів, яка обумовлена тим, що часточки пігменту при вве о ю 51109 денні в шлікер не завжди рівномірно розподіляються по всьому об'єму і як результат на покритті з'являються розводи, нерівномірне забарвлення, знижується блиск і хімічна СТІЙКІСТЬ склоемалевого шару, - пігменти, що використовуються, дуже чутливі до зміни базових складів фрит, що також впливає на оптичні характеристики покриттів, - як ВИХІДНІ фрити використовують багатокомпонентні склади, що вміщують забарвлюючі оксиди, які вводяться в шихту Задачею винаходу є розробка більш вдосконаленого способу одержання розширеної колірної гами світлозабарвлених стабільних за кольором, а також термічно- і ХІМІЧНОСТІЙКИХ покриттів за рахунок використання адсорбцюнно-юннообмінних процесів між компонентами шлікерної композиції Поставлена задача в запропонованому способі одержання світлозабарвлених емалевих покриттів, вирішується приготуванням шлікеру, що включає фриту системи S1O2 - R2O - RO - R2O3 Р2О5, суспендуючі компоненти, електроліти, воду, нанесенням його на заґрунтовану сталеву поверхню, сушінням і випалом, згідно з винаходом на помел вводять суспензію із глини і розчинів солей в КІЛЬКОСТІ 0,02 - 3,5 мас ч (0,01 - 1,6 мас ч в пе рерахунку на оксиди), які містять забарвлюючі катіони кобальту, хрому, МІДІ, нікелю, заліза Технологія забарвлення засновується на адсорбцюнно-юннообмінних процесах, які починають протікати ще до помелу шлікеру при змішуванні окремих складаючих маси При подальших технологічних етапах (помелі і старінні шлікеру) цей процес протікає більш інтенсивно за рахунок того, що забарвлюючі компоненти знаходяться у розчиненому стані Це сприяє швидкому впровадженню ІОНІВ Со 2+ , Сг6+, Си , Fe2+, Fe3+, Ni 2+ в стуктуру, впершу чергу колоїдних часточок ГЛИНИСТИХ компонентів Іони забарвлюючих металів рівномірно розподіляються в гелі і створюються стабільні комплекси, які забезпечують рівномірне і стабільне забарвлення покриттів при випалі Наводимо приклад конкретного виконання винаходу, що пропонується Для одержання світлозабарвленого емалевого покриття беруть як забарвлюючий компонент розчин солі CoSO4 7Н2О в КІЛЬКОСТІ 0,75 мас ч в 10 мл води, змішують з глинистою суспензією (9 мас ч глини в 20 мл води) і витримують добу для протікання адсорбції у поверхневому шарі твердої фази За рахунок іонного обміну забарвлюючі катіони поступово входять до складу забарвлюючих комплексів на основі пдратованих тонкодисперсних глинистих часток Після вистоювання суспензію добавляють до 100 мас ч титанової фрити, яка не містить забарвлюючих компонентів, вводять електроліт (NaCI -до 0,2 мас ч), додатково необхідну КІЛЬКІСТЬ ВОДИ (10 мл) і розмелюють протягом однієї години Потім шлікер пропускають через сито № 02 і витримують добу (старіння) При помелі і старінні забарвлюючі катіони адсорбуються поверхнями подрібненої фрити і одночасно продовжуються процеси іонного обміну між компонентами дисперсної фази і дисперсійного середовища суспензії Під час сушіння (при 110°С) покриття, вже забарвлені частки фрити додатково стають вкритими колірним шаром, який містить глинистий компонент з катюнами-барвниками, електроліти і продукти видужування фрити При випалі (830°С) іде взаємодія цього шару з розплавом емалі і за рахунок и глушіння покриття освітлюється Тому при такій технології забарвлення склоемалевий шар має теплий колірний тон, який є стабільним в температурному інтервалі випалу Втабл 1 наведені склади фрит, які можуть бути використані як базові для одержання світлозабарвлених покриттів широкої гами ВІДТІНКІВ жовтокремових, сіро-блакитних, салатних Приклади складів шлікерної маси та властивості покриттів, які одержані на основі цих мас, показані втабл 2 Склоемалеві покриття, які одержані за способом, що пропонується, мають гарну якість і високі показники оптичних характеристик, а також не поступаються за декоративними властивостями прототипу Таким чином встановлено, що даний спосіб дозволяє використовувати як основу одну емалеву фриту і на відміну від прототипу, в якому для забарвлення на помел вводять пігмент в великій КІЛЬКОСТІ (5 мас ч ) і крім того базова фрита містить забарвлюючі оксиди (0,3 - 2,0 мас %), в нашому випадку введення при помелі суспензії глини і розчину солей із забарвлюючими іонами хрому, кобальту, МІДІ, нікелю, надає покриттю стабільне забарвлення з широкою гамою ВІДТІНКІВ Винахід, який запропоновано, випробувано у виробничих умовах емальцеху ВАТ "Новомосковський трубний завод" (Дніпропетровської області) Покриття наносились на посудні вироби і випал здійснювався на конвейєрній печі за режимом (температура в зонах, °С 700, 770, 830, 850, 840, 850, 850) Швидкість руху конвейєра 3,0 м/хв Відгуки одержані позитивні 51109 Наймену Таблиця 1 Хімічний склад фрит, мас.% Номери складів Прототип вання 1 2 3 4 компонентів SiO 2 ТІО 2 В2О3 А12Оз Na 2 O К2О MgO РгО 5 2Ю2 Fe2O3 CaO Со 2 О 3 CuO Cr 2 O 3 Li 2 O 41,1 5,0 15,5 7,5 17,0 1,5 6,3 1,3 0,5 2,5 0,4 0,3 0,3 0,8 40,0 19,5 16,9 3,0 13,0 3,0 U6 3,0 42,6 18,3 16,9 4,2 14,5 1,0 1,4 ІД 40,3 16,0 16,0 9,0 13,0 1,6 1,6 2,5 43,8 16,7 15,6 5,7 16,6 _ 1,6 51109 Таблиця 2 Приклади складів глинистої маси (масл.) та властивості покриттів Який Компоненти та властивості Прототип пропонується Фрита 100 100 Глина: 5 9 Подрібнений пісок 5 Хлористий калій (КСГ) 0,2 (NH4)3[Co(NO2)6] 2,0 Хлористий натрій (NaCl) Забарвлюючі компоненти: - пігмент блакитний - CoSo4-7H20 Вода 0,2 5,0 50 0,75 40 КЗО, % 76 93 Яскравість, % 62 66 3 5 Властивості: Чистота кольору, % Колірний тон, нм Координати кольору: 770Т X Y Z 800иС X 830уС Z X 860°С 2 X Z 479 482 65,07 59,45 25,30 73,25 68,36 27,48 75,47 67,66 26,37 78,20 70,33 28,54 69,95 56,97 25,98 70,23 64,64 27,06 72,12 66,04 26,96 73,28 66,87 26,62 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90