Безґрунтова емаль

Реферат: Винахід належить до хімічної галузі промисловості, а саме складу безґрунтових емалей, які використовують як антикорозійні захисні покриття. Безґрунтова емаль містить, мас. %: 51,4555,48 SiO2; 16,85-19,46 Na2O; 3,95-5,86 K2О; 5,49-7,98 В2О3; 0,84-4,63 СаО; 3,28 -6,85 ВаО; 0,450,88 CoO; 1,36-3,47 ZrO2; 0,38-0,59 CuO; 3,95-5,95 ТiO2, а також 2,69-5,28 F понад 100 %. Винахід забезпечує одержання безґрунтової емалі з підвищеною термостійкістю, луго- і водостійкістю, при цьому емалеві покриття мають підвищену міцність зчеплення з основою. UA 114833 C2 (12) UA 114833 C2 UA 114833 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Запропонований винахід належить до хімічної галузі промисловості, а саме до безґрунтових силікатних емалей, які можуть використовуватись як антикорозійні захисні покриття при емалюванні сталевих труб водо-, газопроводів та труб іншого призначення, що працюють в агресивних середовищах та при підвищеній температурі. Одношарові емалі для маловуглецевої сталі та чавуну є перспективною групою склоемалевих покриттів, завдяки поєднанню властивостей ґрунтового і покривних шарів. Окрім цього, використання вказаних емалей з пониженими температурами варки і випалу покриттів за технологією (один шар, один випал) забезпечить значну економію сировинних матеріалів та енерговитрат, що безумовно є актуальною задачею. Відома безґрунтова емаль для захисту обладнання, трубопроводів і різних металевих деталей від корозії, що працюють в агресивних середовищах при підвищених температурах 2 [А.с. 583982 СССР, МПК С03С 7/00, Эмаль. / Ковнер М.И., Паукш П.Г., Загуральский М.Т., Глушевицкая М.Д., Веретенников А.Н., Резник С.А., Иоффе В.Я., заявл. 16.05.75, опубл. 02.12.77 Бюл. № 46]. Ця емаль включає оксиди кремнію, бору, калію, натрію, титану, цирконію, алюмінію, фосфору, кобальту та фториду кальцію при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: 48-55 SiO2; 6,542,2 В2О3; 3-5 K2О; 18-20 Na2O; 2-3,8 ТіО2; 4,2-9,2 ZrO2; 3-6,2 CaF2; 3,5-5 Аl2О3; 1-2,1 Р2О5; 0,8-1,5 Со2О3. Недоліками вищезазначеної емалі є те, що до її складу входить значна кількість дорогого оксиду кобальту (до 1,5 мас. %) та покриття на її основі мають недостатню міцність зчеплення. Відома також фрита для безґрунтового емалевого покриття на основі оксидів кремнію, алюмінію, кальцію, натрію, калію, літію, бору, свинцю, кобальту, нікелю, вольфраму та фтору для захисту чорних металів від кислотної корозії при підвищених температурах і може 3 використовуватись в різних галузях промисловості. [А.с. 1004283 СССР, МПК С03С 7/04, Фритта для безґрунтового емалевого покрытия. / Никитина P.И., Вальбе Н.А., Игнатова Р.M, заявл. 08.10.81, опубл. 15.03.83, Бюл. № 10]. Ця емаль включає оксиди при наступному їх співвідношенні, мас. %: 56,0-63,5 SiO2; 1,2-1,6 Аl2О3; 5,3-6,С СаО; 15,0-16,3 Na2O; 2,8-3,5 K2О; 6,1-8,4 В2О3; 2,7-3,5 Li2O; 1,2-1,6 РbО; 0,5-0,8 CoO; 0,5-0,8 NiO; 0,3-0,4 WO3; 0,8-1,2 F'. Недоліками емалі є те, що вона містить у своєму складі токсичний РbО, крім відміченого, дещо підвищену температуру варки та незадовільну міцність зчеплення. Відома емаль для безґрунтового покриття, яка може бути використана як антикорозійне захисне покриття для емалювання сталевих водо-, газо- і нафтопровідних труб та сполучних елементів до них, хімічної апаратури та інших видів металевих виробів [Пат. № 46862 Україна, МПК(2006) С03С 8/00, С03С 8/02, Склоемаль для безґрунтового покриття, Козлова А.П., Губа M.І., Дробот І.О., Борисенко С.І., Підлужний В.М., Перуманін Ю.П, Дудник В.В., заявл. 23.03.99, опубл. 17.06.02, Бюл. № 6]. Ця емаль містить у своєму складі SiO2, ZrO2, TiO2, В2О3, Аl2О3, Na2O, K2О, СаО, МnO2, Со2О3, SrO, Ni2O3 і крім того, один оксид із групи оксидів Li2O, Fе2О3, Р2О5 при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: 56,1-61,5 SiO2; 0,01-5,0 ZrO2; 0,5-5,0 ТіО2; 7,011,5 В2О3; 0,01-5,0 Аl2О3; 9,5-14,7 Na2O; 1,5-5,5 K2О; 0,5-5,5 СаО; 0,5-4,0 МnO2; 0,01-0,7 Со2О3; 0,01-5,0 SrO; 0,2-1,0 Ni2O3 і крім того принаймні один оксид і групи оксидів в кількості 0,5-5,5 Li2O , Fe2O3, P2O5. Недоліками емалі є те, що вона має підвищену температуру варки (1280-1320 °C) та дещо знижену стійкість до дистильованої води при кип’ятінні протягом 48 год. Найбільш близькою до винаходу, що заявляється, за технічною суттю і результатом, що досягається, є емаль, яка в теперішній час використовується при емалюванні сталевих труб різного призначення на ПАТ "Емальхімпром" (м. Кременчук, Полтавської області) і КП "Сантехмонтаж" (м. Дніпропетровськ) та включає наступні компоненти у співвідношенні, мас. %: 58,08 SiO2; 4,40 В2О3; 13,31 Na2O; 2,70 K2О; 3,9С Li2O; 240 СаО; 4,15 CaF2; 2,65 Аl2О3; 2,10 ТіО2; 0,71 Со2О3; 0,74 Ni2O3; 1,50 SrO; 3,26 Na2SiF6. [Козлова А.П. Сравнительные испытания безгрунтовых эмалей для груб [Текст] / А.П. Козова, Н.И. Губа, И.А. Дробот //Стекло и керамика. - 2001. - № 2. - С. 33-35] - прототип). Недоліками прототипу є: висока температура варки эмалей (1250-1350 °C і випалу покриттів (880-920 °С); недостатня міцність зчеплення емалі з металом (2,0 Дж); низькі показники фізикохімічних властивостей безґрунтових покриттів (термостійкості, лугостійкості); незадовільна якість склошару (недостатня щільність та прогари). В основу винаходу поставлена задача розробити склад безґрунтової емалі з покращеними фізико-хімічними термостійкістю, луго- і водостійкістю) та експлуатаційними властивостями металевих покриттів (міцність зчеплення), що використовуються при емалюванні сталевих труб різного призначення, зокрема для труб гарячого водопостачання шляхом коригування кількісного співвідношення компонентів у складі фрити, а також у складі емалевого шлікеру. 1 UA 114833 C2 5 10 15 20 25 30 Поставлена задача досягається тим, що відома фрита для отримання безґрунтових покриттів, яка включає оксиди кремнію, натрію, калію, бору, кальцію, барію, кобальту, цирконію, міді, титану та фтору відповідно до винаходу містить у своєму складі вище вказані компоненти при наступному їx співвідношенні, мас. %; 51,45-55,48 SiO2; 16,85-19,46 Na2O; 3,95-5,86 K2О; 5,49-7,98 В2О3; 0,84-4,63 СаО; 3,28-6,85 BaO; 0,45-0,88 CoO, 1,36-3,47 ZrO2; 0,38-0,59 CuO; 3,955,95 ТіО2; 2,69-5,28 F'. В табл. 1 наведені хімічні склади за запропонованих безґрунтових емалей. Для одержання емалевих фрит використовують наступні сировинні матеріали: пісок кварцовий, натрієву та калієву селітри, буру, крейду, вуглекислий барій, оксиди кобальту та міді, діоксид титану, цирконовий концентрат та кремнефтористий натрій, Варку емалі проводять при температурі 1260-1280 °С протягом 52-60 хвилин і наступною грануляцією розплаву на воду. Емалеві шлікери готують за загально прийнятою технологією з доливанням на 100,0 мас.ч. фрити вогнетривкої глини, електролітів, кварцового піску, цирконового концентрату та води. Шлікери наносять на попередньо підготовлену металеву поверхню методом обливу; після сушіння склоемалеві покриття випалюють при температурах 840-870 °C протягом 4 хвилин. Властивості розроблених емалей визначили відповідно стандартам (ГОСТ 10134.1-82; ГОСТ 24788-2001; ТУ 1396-002-17213088-06), які представлені в табл. 2. Запропоновані емалі у порівнянні з прототипом мають наступні переваги: варка розроблених емалей та випал покриттів проводиться при нижчій температурі (12601280 та 840-870 °C відповідно); мають кращу хімічну стійкість (всі емалі відносяться до 1-го гідролітичного класу; 2 лугостійкість складає 0,02-0,12 мг/см , що є значно вищою, ніж у прототипу; емалеві покриття мають більшу ніж у 2 рази: міцність зчеплення, емалі з металом (4,0-7,0 Дж); склопокриття, на основі розроблених емалей, характеризується щільним, гладким, блискучим склошаром та мають термостійкість (320-360 °С) в порівнянні з прототипом (160 °С). Використання винаходу, в якому пропонується безґрунтова емаль, забезпечить отримання якісних одношарових емалевих покриттів з для сталевих труб водо-, газопроводів та труб, що працюють при підвищеній температурі, зниження собівартості емальованих труб за рахунок зменшення енерговитрат при варінні самих емалей і випалі покриттів та покращити властивості емальованих труб і збільшити термін їх служби. Таблиця 1 Хімічний склад запропонованих емалей, мас. % Найменування компонентів SiO2 Na2O K2О В2О3 СаО CaF2 Аl2О3 ВаО СоО ZrO2 CuO MnO2 ТіО2 Сума: F' (понад 100,0 мас. %) Прототип емаль 25Ц 52,72 18,0 4,75 5,87 2,35 7,68 3,91 0,39 1,2 1,17 1,96 100,0 1 54,14 16,85 5,26 5,93 0,84 6,85 0,84 2,75 0,59 5,95 100,0 Номери запропонованих складів емалей 2 3 4 52,98 51,45 55,48 17,46 19,46 18,15 5,57 3,95 4,28 7,98 6,92 6,72 4,63 4,25 2,68 3,28 4,91 4,42 0,45 0,56 0,88 3,28 3,47 1,36 0,42 0,38 0,65 3,95 4,65 5,38 100,0 100,0 100,0 4,85 3,65 2 2,69 3,82 5 53,42 17,28 5,86 5,49 3,86 5,47 0,64 2,68 0,48 4,82 100,0 5,28 UA 114833 C2 Таблиця 2 Властивості фрит та покриттів Властивості фрит та покриттів Водостійкість фрит за ГОСТ10134.1-82, клас Лугостійкість покриття після кип'ятіння в 4 %-ому розчині 2 NaOH протягом 4 год., мг/см Термостійкість, С Міцність зчеплення при ударі, Дж Прототип (Емаль 25Ц) Номери запропонованих складів емалей 1 2 3 4 5 2/98 1/98 1/98 1/98 1/98 1/98 0,60 0,02 0,12 0,12 0,12 0,07 160 2,0 360 5,0 320 3,6 360 4,0 330 7,0 350 5,0 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 Безґрунтова емаль, що містить оксиди кремнію, натрію, калію, бору, кальцію, барію, кобальту, міді, цирконію, титану та фтору, яка відрізняється тим, що додатково містить у своєму складі оксиди барію та міді, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: 51,45-55,48 SiO2; 16,85-19,46 Na2O; 3,95-5,86 K2O; 5,49-7,98 B2O3; 0,84-4,63 СаО; 3,28-6,85 BaO; 0,45-0,88 CoO; 1,36-3,47 ZrO2; 0,38-0,59 CuO; 3,95-5,95 TiO2, а також 2,69-5,28 F понад 100 %. 10 Комп’ютерна верстка М. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3