Емаль

Реферат: Винахід належить до хімічної галузі промисловості, а саме одержання безґрунтових силікатних емалей, які використовують як антикорозійні захисні покриття для сталевих труб в системах гарячого водопостачання. Емаль для отримання безґрунтових покриттів містить, мас. %: 54,957,6 SiO2; 16,9-19,22 Na2O; 4,9-6,5 К2О; 6,3-8,73 В2О3; 3,0-3,8 СаО; 0,40-0,46 СоО; 2,1-3,6 ZrO2; 0,8-1,3 МnО2; 3,52-5,3 ТiO2; 2,0-2,5 F'. Застосування винаходу забезпечує одержання безґрунтової емалі з підвищеною термостійкістю, луго- і водостійкістю, при цьому емалеві покриття мають підвищену міцність зчеплення з основою. UA 115634 C2 (12) UA 115634 C2 UA 115634 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонований винахід належить до хімічної галузі промисловості, а саме одержання безґрунтових силікатних емалей, які можуть використовуватись як антикорозійні захисні склопокриття при емалюванні сталевих труб, що використовуються в системах гарячого водопостачання. f, Склоемалеве покриття покращує гідравлічні характеристики трубопроводу та запобігає відкладенню на стінках різних речовин. Окрім цього, емальована поверхня труб дозволяє зберегти в чистоті воду та інші продукти, що транспортуються. Як захисні покриття найчастіше використовуються безґрунтові емалі, які поєднують властивості як ґрунтового, так і покривного шару емалі. Вказані емалі відрізняються підвищеною хімічною стійкістю до агресивних середовищ, газонепроникністю, механічною міцністю та зносостійкістю, а також високою гігієнічністю. Відома фрита для безґрунтового емалевого покриття для захисту чорних металів від корозії 3 кислими агресивними середовищами при підвищених температурах [А.с. 920015 СССР, МПК С03С 7/04, С03С 7/06, Фритта для безґрунтового эмалевого покрытия. / Никитина Р.И., Вальбе Н.А., Игнатова P.M., заявл 25.03.80, №2885841/29-33, опубл. 15.04.82 Бюл.№14]. Ця емаль включає оксиди кремнію, алюмінію, кальцію, бору, калію, літію, натрію, титану, кобальту, нікелю, міді, свинцю та фтору при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: 57-59 SiO2; 1,2-1,6 Аl2О3; 5-6,1 СаО; 7,8-8,5 В2О3; 1,5-2,5 К2О; 2,5-3,5 Li2O; 15-17 Na2O; 1-2,5 ТiO2; 0,6-0,8 СоО; 0,60,8 NiO; 0,1-0,3 CuO; 1,2-1,8 PbO, 1-1,1 Ḟ. Недоліками вищезазначеної емалі є те, що вона містить у своєму складі токсичний РbО, до її складу входить значна кількість дороговартісного оксиду кобальту (до 0,8 мас. %) та покриття на її основі мають недостатню міцність зчеплення. Відома також емаль для безґрунтового емалювання сталевих виробів, зокрема 3 трубопроводів гарячого водопостачання [Патент № 10991 Украйна, МПК С03С 8/06, Эмаль. / Пилипенко М.Ф., Опимах Е.Н., Малинский Л.Н., Губа Н.И., Каплюченко М.С., заявл. 13.04.94, №94041903, опубл. 25.12.96]. Ця емаль включає оксиди при наступному їх співвідношенні, мас. %: 52-58 SiO2; 0,5-6,0 ZrSiO4, 2-6 В2О3; 12-18 Na2O; 2-6 К2О; 0,2-0,7 Со2О3; 1-6 СаО; 1,0-2,5 МnО2; 5-8 CaF2; 1-5 ТіО2; 2-6 Аl2О3. Недоліками вищезазначеної емалі є те, що вона містить у своєму складі значну кількість дороговартісного оксиду кобальту (до 0,7 мас. %), низькі показники лугостійкості, водостійкості та міцності зчеплення покриттів. 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 К2О; 3,90 Li2O; 2,40 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 труб [Текст] / А.П. Козлова, Н.И. Губа, И.А. Дробот // Стекло и керамика. - 2001. - № 2. - С. 33-35] - (найближчий аналог). Недоліками найближчого аналога є: висока температура варки емалей (1250-1350 °C) і випалу покриттів (880-920 С); недостатня міцність зчеплення емалі з металом (2,0 Дж); низькі показники фізико-хімічних 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 емалевих 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. Поставлена задача вирішується тим, що відома емаль для отримання· безґрунтових покриттів, яка включає оксиди кремнію, натрію, калію, бору, кальцію, кобальту, цирконію, марганцю, титану та, відповідно до винаходу, містить у своєму складі вище вказані компоненти при наступному їх співвідношенні, мас. %: 54,9-57,6 SiO2; 16,9-19,22 Na2O; 4,9-6,5 К2О; 6,3-8,73 В2О3; 3,0-3,8 СаО; 0,40-0,46 СоО; 2,1-3,6 ZrO2; 0,8-1,3 МnО2; 3,52-5,3 ТіО2; 2,0-2,5 F". В табл.1 наведені хімічні склади запропонованих безґрунтових емалей. Для одержання емалевих фрит використовують наступні сировинні матеріали: пісок кварцовий, натрієву та калієву селітри, буру, крейду, оксид кобальту, цирконовий концентрат, марганцеву руду, діоксид титану та плавиковий шпат. Варку емалі проводять при температурі 1260-1280 °C протягом 65-67 хвилин з наступною грануляцією розплаву на воду. Емалеві шлікери готують за загальноприйнятою технологією з додаванням на 100,0 мас.ч. фрити вогнетривкої глини, електролітів, кварцового піску та води. Шлікери наносять на 1 UA 115634 C2 5 10 15 попередньо підготовлену металеву поверхню методом поливання; після сушіння склоемалеві покриття випалюють при температурах: металеві зразки при 860 °C протягом 4 хвилин, елементи труб при 860 °C протягом 6 хвилин. Властивості розроблених емалей визначали 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 860 °C відповідно), що сприятиме економії енерговитрат; 2 - всі емалі належать до 1-го гідролітичного класу; лугостійкість складає 0,12-0,21 мг/см год., що є значно вищою, ніж у прототипі; - емалеві покриття мають більшу міцність зчеплення емалі з металом (4,0-5,0 Дж); - склопокриття, на основі розроблених емалей, характеризується щільним, гладким, блискучим склошаром та мають кращу термостійкість (340-360 °C) в порівнянні з прототипом (160 °C). Використання винаходу, в якому пропонується безґрунтова емаль, забезпечує отримання якісних одношарових емалевих покриттів 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 покращує властивості емальованих труб і збільшує термін їх служби. 20 Таблиця 1 Хімічний склад запропонованих емалей, мас. % Найменування компонентів SiO2 Na2O К2О В2О3 СаО CaF2 Аl2О3 СоО ZrO2 МnО2 ТіО2 Сума: F' Найближчий аналог емаль 25 Ц 52,72 18,0 4,75 5,87 2,35 7,68 3,91 0,39 1,2 1,17 1,96 100,0 Номери запропонованих складів емалей 1 2 3 4 56,8 16,9 4,9 7,8 3,0 0,40 3,6 1,3 5,3 100,0 2,0 57,6 19,22 6,1 6,3 3,8 0,46 2,1 0,9 3,52 100,0 2,5 54,9 18,4 6,5 8,3 3,2 0,42 2,63 1,0 4,65 100,0 2,1 55,6 17,5 5,63 8,73 3,5 0,44 2,9 0,8 4,9 100,0 2,3 Таблиця 2 Властивості фрит та покриттів Властивості фрит та покриттів Властивості фрит Водостійкість фрит за ГОСТ10134.1-82, клас Розтічність, мм Втрати маси зерна емалі після кип'ятіння в 20 %-ій НСl протягом 2 год., % Властивості покриттів Режим випалу елементів труб (°С/хв) Водостійкість покриття після 48 год. кип'ятіння в дист. воді, Найближчий аналог Номери запропонованих складів емалей (Емаль 25Ц) 1 2 3 4 2/98 1/98 1/98 1/98 1/98 43,0 32,0 35,0 32,0 33,0 1,32 3,4 3,2 3,5 3,6 890/10 0,5 860/6 0,008 0,005 0,006 2 0,009 UA 115634 C2 Таблиця 2 Властивості фрит та покриттів мг/см год. Лугостійкість покриття після 4 год. кип'ятіння в 4 %-му NaOH, 2 мг/см год. Кислотостійкість покриття після 4 год. кип'ятіння в 20 %-ій НСl, 2 мг/см год. Термостійкість, С Міцність зчеплення при ударі, Дж 2 0,60 0,21 0,12 0,13 0,12 0,52 0,56 0,48 0,51 0,47 160 2,0 360 4,0 340 5,0 360 4,0 350 4,2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 Емаль для отримання безґрунтових покриттів, що включає оксиди кремнію, натрію, калію, бору, кальцію, кобальту, цирконію, марганцю, титану та фтору, яка відрізняється тим, що містить у своєму складі вищевказані компоненти при наступному їх співвідношенні, мас. %: 54,9-57,6 SiO2; 16,9-19,22 Na2O; 4,9-6,5 K2О; 6,3-8,73 В2О3; 3,0-3,8 СаО; 0,40-0,46 СоО; 2,1-3,6 ZrO2; 0,81,3 МnО2; 3,52-5,3 ТiO2; 2,0-2,5 F'. Комп’ютерна верстка О. Рябко 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