Емалевий шлікер

Реферат: Винахід належить до складів емалевих шлікерів для сталевих виробів господарчо-побутового і технічного призначення. Задачею винаходу є одержання емалевого шлікера для отримання безфтористих безборних щільних покриттів від світло- до темно-сірого кольорів з хорошим блиском і необхідними колірними показниками при оптимальній температурі випалу 830 °C. Поставлена задача досягається тим, що шлікер містить, мас. ч.: фриту системи R 2O-RO-R2O3RO2 - 100,000; часів-ярську глину як суспендуючу добавку - 4,500-5,500; електроліти KCl - 0,2500,400 та NaNO3 - 0,050-0,100; СоСl2·6Н2О - 0,158-1,264; Cr(NO3)3·9H2O - 0,235-1,890; MnSO4·5H2O - 0,150-1,220; воду - 41,000- 44,000. UA 102954 C2 (12) UA 102954 C2 UA 102954 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Запропонований винахід належить до складів емалевих шлікерів для отримання безфтористих безборних емалевих покриттів від світло- до темно-сірих кольорів для сталевих виробів господарчо-побутового і технічного призначення. Широке використання в емалювальній галузі промисловості світло- та яскравозабарвлених емалей спонукає до розробки і ахроматичних кольорів, а саме - світло- та темно-сірих, які практично не застосовуються із-за складності їх отримання (зокрема безпігментним способом), хоч і мають досить привабливий вигляд. Ці кольори особливі, тому що вони в рівному ступені відбивають або пропускають випромінювання всіх довжин хвиль видимої частини спектра. Слід також зазначити, що на сьогодні у виробництві емальованих виробів широко застосовують емалеві покриття, які не позбавлені недоліків, серед яких - високий вміст у їх складі дорогої й дефіцитної борвмісної сировини та фтору. Ці матеріали забезпечують легкоплавкість емалевих фрит, позитивно впливають на заглушеність покриттів та водночас знижують їх хімічну стійкість і відносно легко вилуговуються з них, переходячи в харчові розчини. В зв'язку з цим є актуальною розробка саме безфтористих безборних склоемалевих покриттів нетрадиційних кольорів. Відома безпігментна кольорова силікатна емаль, яка може використовуватись для отримання склоемалевих покриттів на виробах побутового призначення, а саме господарчого посуду, яка містить мас. %: 41,6-45,6 SiO2; 4,0-8,0 Р2О5; 4,0-8,0 ТіО2; 12,0-15,5 В2О3; 6,4-10,0 Аl2О3; 0,6-1,4 MgO; 3,0-8,0 СаО; 13,0-18,2 Na2O; 0,5-0,7 К2О; 0,4-0,7 Fe2O3; 0,2-0,5 МоО3, а також як забарвлююче містить хоч би один оксид із групи: 0,01-1,0 CuO; 0,01-1,0 Со2О3; 0,01-1,0 Сr2О3; причому сума CuO, Co2O3 і Сr2О3 не перевищує 1,0 [А.с. 1815250 А1 (СРСР) С03С 8/08. Емаль / В.П. Ільїна, Н.М. Янукович, К.Х. Хачпанян, Д.Ф. Ушаков. № 4912020/33; заявл. 29.12.90; опубл. 15.05.93, Бюл. № 18]. Недоліками цієї емалі є: - вміст дорогого та дефіцитного борного ангідриду (12,0-15,5 мас. %); - вилуговування бору під час експлуатації емальованого посуду. Відома емаль, що може знайти застосування для декорування стекол або шлакоситалу переважно в чорний колір, яка містить мас. %: 45,0-55,0 SiO2; 5,0-9,0 Аl2О3; 11,0-22,0 В2О3; 9,012,5 Na2O; 1,2-4,0 MgO; 2,5-15,0 ТiO2; 2,0-8,0 ZnO; 0,03-0,1 Fe2O3, а також для розширення колірної гами додатково містить хоча б один оксид із групи: 0,1-1,5 CuO; 0,01-1,0 Со2О3; 0,03-0,5 Сr2О3 і 0,5-1,5 Мn2О3 [А.с. 1381089 А1 (СРСР) С03С 8/04. Емаль / Н.Г. Кисиленко, В.В. Виноградова, O.A. Голозубов, Б.Г. Варшал № 4010671/29-33; заявл. 22.01.86; опубл. 15.03.88, Бюл. № 10]. Недоліками цієї емалі є: - висока температура варки (1320-1350 °C), - значний вміст борного ангідриду (11,0-22,0 мас. %); - вміст керамічних пігментів у складі емалевого шлікера. Найбільш близькою до винаходу, що заявляється, за технічною суттю і результатом, що досягається, є емаль, що включає фриту системи R 2O-RO-R2O3-RO2-R2O5, суспендуючу добавку, електроліт, воду та один компонент із групи: CoSO 4·7H2O, СоСl2·6Н2О, Co(NO3)2·6H2O при наступному співвідношенні компонентів емалевого шлікера, мас. ч.: 100,0 - фрита; 5,0-9,0 суспендуюча добавка; 0,1-0,2 - електроліт; 40,0-45,0 - вода; 0,75-0,98 - один компонент із групи: CoSO4·7H2O, СоСl2·6Н2О, Со(NO3)2·6Н2О [Патент № 52310 Україна, МПК С03С 8/00, С03С 1/04, Маса для одержання склоемалевих покриттів сіро-блакитних тонів / Я.І. Білий, С.М. Пономарчук, С.Ю. Науменко, Р.I. Кислична, І.В. Комелькова (Україна); № 2002042732; заявл. 05.04.02; опубл. 15.09.05. Бюл. № 9.-4с. - прототип]. Недоліками прототипу є: - вміст дорогого та дефіцитного борного ангідриду (16,9 мас. %); - леткість борного ангідриду під час варки емалевої шихти; - вилуговування бору під час експлуатації емальованого посуду; недостатня щільність склошару, В основу винаходу поставлена задача - розробити склад шлікера для отримання безфтористих безборних щільних покриттів світло- та темно-сірого кольорів з високим блиском і необхідними колірними показниками при оптимальній температурі випалу (830 °C) шляхом дослідження та коригування кількісного співвідношення компонентів у складі емалевого шлікера. Поставлена задача досягається тим, що відомий шлікер, який включає фриту системи R 2ORO-R2O3-RO2, часів-ярську глину як суспендуючу добавку, електроліти KCl та NaNO 3, хлорид кобальту гідрат СoСІ2·6Н2O і воду, відповідно до винаходу, він додатково містить нітрат хрому 1 UA 102954 C2 5 10 гідрат Cr(NO3)3·9H2O та сульфат марганцю гідрат MnSO4·5H2O при наступному співвідношенні компонентів, мас. ч.: фрита 100,000 глина часів-ярська 4,500-5,500 KСl 0,250-0,400 NaNO3 0,050-0,100 CoCl2·6H2O 0,158-1,264 Сr(NO3)3·9Н2О 0,235-1,800 MnSO4·5H2O 0,150-1,220 41,000вода 44,000. Як базову використовують безфтористу безборну титанову фриту системи R 2O-RO-R2O3RO2, для отримання якої використовують наступні сировинні матеріали: пісок кварцовий, діоксид титану, глинозем, кальциновану соду, натрієву і калієву селітри та крейду. Варку емалей проводять при температурі 1260-1280 °C протягом 65-72 хвилин. Випал покриттів проводять в інтервалі 800-860 °C. Приводимо приклад конкретного виконання винаходу, що пропонується. Безборні емалеві покриття сірого кольору отримують приготуванням шлікера, що включає базову фриту, суспендуючий компонент, електроліти, воду, та нанесенням його на заґрунтовану поверхню маловуглецевої сталі з наступним сушінням і випалом. Емалеві шлікери готують за наступними рецептами (табл. 1). Таблиця 1 Склади емалевих шлікерів, мас. ч. Компоненти Безфториста фрита Безборна фрита Глина полозька NaCl Глина часів-ярськa KСl NaNO3 СоСl2·6Н2О (СоО) Cr(NO3)3·9H2O (Сr2О3) MnSO4·5H2O (Мn2О3) Н2О, мл 15 Прототип по пат. № 52310 (№ 7) 100,0 ~ 7,0 0,2 0,68 (0,22) 40,0 1 100,0 5,0 0,3 0,05 1,264 (0,4) 1,89 (0,45) 1,22 (0,4) 44,0 Номери складів 2 3 100,0 100,0 4,5 4,5 0,35 0,4 0,1 0,1 0,632 0,316 (0,2) (0,1) 0,94 0,47 (0,23) (0,11) 0,6 0,3 (0,2) (0,1) 43,0 42,0 4 100,0 5,5 0,25 0,05 0,158 (0,05) 0,235 (0,06) 0,15 (0,05) 41,0 До складу запропонованого емалевого шлікера не входять дорогі керамічні пігменти в порівнянні з виробничими покриттями сірого кольору. Оптико-колірні характеристики безфтористих безборних емалевих покриттів сірого кольору визначались на компараторі кольору КЦ-3 при джерелі світла "А", значення яких приведені в табл. 2. 20 2 UA 102954 C2 Таблиця 2 Оптико-колірні характеристики розроблених склопокриттів, випалених при температурі 830 °C № Колір покриття покриття Прототип 1 2 3 4 Темносірий з бузковим відтінком -/Сірий Світлосірий Координати колірності х у 0,438 0,404 75 Чистота КДВ, Колірний кольору, 2) % тон, нм % 1 489 13,98 5,246 0,4519 0,3985 48 11,51 1 562' 20,62 29,26 18,27 6,831 0,4509 0,3996 26,79 9,946 0,4475 0,4028 71 74 16,39 24,40 1 1 566' 450 37,72 34,09 12,62 0,4467 0,4037 76 31,96 1 462 Координати кольору V 66,9 Y 61,8 15,86 Z 24,1 КДзВ, 1) % 1) - коефіцієнт дзеркального відбиття (КДзВ); - коефіцієнт дифузного відбиття (КДВ). 562' і 566' нм - покриття, які на графіку колірності знаходяться на лінії пурпурних кольорів. 2) 5 10 15 20 Наведені результати характеристик покриттів (табл. 2) та візуальна їх оцінка свідчать, що розроблені безфтористі безборні емалеві покриття мають якісний склошар (без уколів та віспин, хороші щільність та блиск, приємний колір для зорового сприйняття від світло- до темно-сірого кольорів, про що свідчать показники КДВ та колірний тон). За фізико-хімічними властивостями вони відповідають вимогам ГОСТ 24405-80 до покривних емалей (за хімічною стійкістю базова емаль відноситься до ІІ-го гідролітичного класу, розтічність знаходиться в межах 24,0-24,8 мм), отримані покриття витримують дію 4-%-ї оцтової кислоти протягом 10-ти хвилин. Запропоновані склади емалевих шлікерів можуть бути використані при емалюванні сталевих виробів господарчо-побутового призначення, для оздоблення транспортних засобів, для виготовлення ювелірних та художніх виробів і т.і. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Емалевий шлікер, який містить фриту системи R2O-RO-R2O3-RO2, часів-ярську глину як суспендуючу добавку, електроліти KCl і NaNO3, хлорид кобальту гідрат (СоСl2·6Н2О) і воду, який відрізняється тим, що він додатково містить нітрат хрому гідрат (Cr(NO3)3·9H2O) та сульфат марганцю гідрат (MnSO4·5H2O) при наступному співвідношенні компонентів, мас. ч.: фрита 100,000 глина часів-ярська 4,500-5,500 KСl 0,250-0,400 NaNO3 0,050-0,100 СоСl2·6Н2О 0,158-1,264 Cr(NO3)3·9H2O 0,235-1,890 MnSO4·5H2O 0,150-1,220 вода 41,000-44,000. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3