Титанова емаль

Реферат: Винахід належить до складів покривних силікатних емалей для антикорозійного захисту сталевих виробів господарчо-побутового призначення, що можуть бути використані у виробництві сталевого емальованого посуду та побутових водонагрівачів. Титанова емаль містить: SiO2, B2O3, P2O5, TiO2, Al2O3, Na2O, K2O, F, ZrO2, CaO, MgO при встановленому співвідношенні компонентів. Винахід забезпечує одержання білих титановмісних емалей з підвищеною водостійкістю та широким інтервалом випалу зі зменшеним вмістом шкідливих та токсичних речовин. UA 100948 C2 (12) UA 100948 C2 UA 100948 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонований винахід належить до складів покривних силікатних емалей для антикорозійного захисту сталевих виробів господарчо-побутового призначення, зокрема до білих титанових емалей з підвищеною водостійкістю. Такі покриття можуть бути використані у виробництві побутових водонагрівачів. Під час служби емалеві покриття знаходяться під впливом гарячої води тривалий час, в зв'язку з цим вони повинні мати достатньо високу водостійкість та бажано значний питомий електричний опір. Також важливо, щоб покриття не мали в своєму складі токсичних оксидів та були економічно доцільні, що може бути досягнуто зниженням температури варки емалі, випалу покриття та зменшенням кількості коштовних сировинних матеріалів у складі емалі. Відома емаль, яка містить, мас. %: SiO2 18,0-22,0; ТiO2 13,0-15,0; Р2О5 3,0-5,0; Аl2О3 15,07 20,0; В2О3 15,0-17,0; MgO 2,0-3,0; СаО 2,0-3,0; ZnO 22,0-25,0 [Пат. 2318755 Росія, МПК С 03 С 8/08. Эмаль / Щепочкина Ю.А. - № 2006127602/03; заявл. 31.07.06; опубл. 10.03.08, Бюл. № 7. 3 с.]. Недоліками цієї емалі є: висока температура випалу (950 °С); високий вміст шкідливого та дорого ZnO (до 25 мас. %). Відома також емаль, яка містить, мас. %: SiO2 44,0-45,0; ТiO2 16,0-17,0; В2О3 15,5-16,5; Аl2О3 6 4,5-5,2; MgO 1,4-2,0; K2О 1,8-2,3; Na2O 9,5-11,3; Р2О5 3,8-4,2 [А.с. 800143 СССР, МПК С 03 С 7/04. Эмаль / Ю.Д. Баринов, С.М. Пономарчук, А.П. Козлова, Г.Н. Белозуб, Л.С. Капустина, В.В. Мартыненко. - № 2672074/29-33; заявл. 09.10.78; опубл. 30.01.81, Бюл. № 4. - 2 с.]. Недоліками вказаної емалі є: висока температура варки (до 1320 °C) висока температура випалу (860 °С); високе значення вилуговуваності Na2O (до 0,08 мг). Відома фрита, яка містить, мас. %: SiO2 41,0-43,0; ТіО2 17,5-18,0; Аl2О3 2,5-4,0; В2О3 16,06 16,5; MgO 1,0-1,5; K2О 8,5-9,0; Na2O 6,5-7,5; Р2О5 2,0-3,0; СаО 0,5-2,0 [А.с. 1033463 СССР, МПК С 03 С 7/04. Фритта для эмалевого покрытия / Ю.Д. Баринов, Н.Ф. Смакота, А.П. Козлова, Г.Н. Белозуб, М.И. Степанова, В.А. Семченко, В.Г. Мищанин, А.И. Косенко, Н.И. Порублев, П.А. Гаджала, Л.Н. Иванова. - № 3389190/29-33; заявл. 05.02.82; опубл. 07.08.83, Бюл. № 29. - 3 с.]. Недоліками вказаної фрити є: високе значення вилуговуваності Na2O (до 0,08 мг); високе значення вилуговуваності В2О3 (до 2,5 мг/л); висока температура варки (до 1320 °C). Відома біла титанова покривна емаль для нанесення в електричному полі, яка містить, мас. %: SiO2 38,0-46,0; Аl2О3 3,1-6,0; В2О3 12,0-18,0; Na2O 6,0-9,0; K2О 4,0-8,0; Li2O 0,1-1,0; MgO 6 0,8-1,6; ТiO2 16,0-20,0; Р2О5 1,5-3,0; Na2SiF6 4,0-7,5 [А. с. 272995 ЧСФР, МПК С 23 D 5/04. Biely titanicity praskovy smalt pre aplikaciu za sucha v elektrickom poli / Moravcik A, Vitova L, Moravcik M.; заявл. 04.05.88; опубл. 20.12.91]. Недоліками згаданої емалі є: високий вміст шкідливого та токсичного В2О3 (до 18 мас. %); великий сумарний вміст лужних оксидів (R2О до 18 мас. %); 3 низьке значення водостійкості (0,0613 см /г); Найбільш близьким за технічною суттю та результатом, що досягається, до заявленого винаходу є емаль ЕСП-117, що включає: SiO2 41,0; В2О3 15,8; Р2О5 2,6; ТiO2 16,1; Аl2О3 6,0; Na2O 12,9; K2О 4,0; F 7,0 [Брагина Л.Л., Зубехин А.П. Технология эмали и защитных покрытий: учеб. пособие / Брагина Л.Л., Зубехин А.П. - Харьков: НТУ "ХПИ"; Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2003. - 484 с.]-(прототип). Недоліками прототипу є: висока температура варки 1360-1380 °С; 3 низьке значення водостійкості (0,0436 см /г); низьке значення хімічної стійкості до 4 % оцтової кислоти (методом "плями"). Задачею винаходу є розробка складів білих покривних титановмісних емалей з підвищеною водостійкістю та широким інтервалом випалу за рахунок вдосконалення хімічного складу емалі шляхом зменшення вмісту шкідливих та токсичних речовин (борний ангідрид та сполуки фтору), які можуть шкідливо впливати на організм людини та навколишнє середовище при раціональному збалансованому вмісті лужних та вогнетривких оксидів. Поставлена задача вирішується тим, що відомий склад емалі, що включає SiO 2, В2О3, Р2О5, TiO2, Al2O3, Na2O, K2O, F відповідно до винаходу він додатково містить ZrO 2, CaO, MgO при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: 1 UA 100948 C2 5 SiO2 38,4-49,6 В2О3 7,8-13,1 Р2О5 2,0 -8,1 ТіО2 14,7-20,0 Аl2О3 0,1-8,5 MgO 0,6-1,2 Na2O 9,8-14,1 K2О 1,3-4,1 ZrO2 2,0-2,7 CaO 0,8-5,0 F 2,2-5,4. Для плавки емалей складають шихту з технічно-чистих сировинних матеріалів: кварцового піску, глинозему, натрієвої та калієвої селітри, соди, тринатрійфосфату натрію, оксиду магнію, крейди, кріоліту, діоксиду титану, циркону, які відповідають вимогам стандартів. Компоненти шихти відважують на терезах та ретельно перемішують. Емалі отримують плавленням шихт в лабораторних умовах у електричної печі при температурах 1260-1280 °С впродовж 60-70 хвилин, з наступною грануляцією розплаву на воду. Хімічні склади запропонованих емалей представлені в таблиці 1. Таблиця 1 Вміст компонентів SiO2 В2О3 Р2О5 ТіО2 Аl2О3 MgO Na2O K2О ZrO2 CaO F 10 Хімічні склади емалей, що заявляються, мас. % Номери запропонованих складів емалей Прототип 1 2 3 4 5 6 41,0 45,1 38,4 46,0 44,0 48,0 49,6 15,8 13,1 9,5 9,0 12,0 10,0 7,8 2,6 2,0 8,1 3,0 3,0 3,0 4,2 16,1 17,0 14,7 17,0 18,5 20,0 18,6 6,0 2,9 8,5 3,0 2,0 2,2 0,1 0,6 1,1 0,6 1,5 0,8 1,2 12,9 9,8 14,1 10,0 10,0 10,0 11,1 4,0 4,1 1,3 4,0 3,0 2,0 2,8 2,2 2,6 2,4 2,5 2,0 2,7 0,8 1,6 5,0 1,5 2,0 1,7 7,0 2,2 3,9 3,0 4,0 5,0 5,4 Шлікери готують мокрим помелом по загальноприйнятій в емалювальній промисловості технології відповідно до рецепту (мас. ч.): фрита 100 глина 6-7 нітрит натрію 0,2 хлористий калій 0-0,2 вода 40-50 мл. Суспензію наносили на попередньо заґрунтовану металічну поверхню методом обливу і після сушіння покриття випалювали при температурах 760-860 °С протягом 4-6 хвилин. Властивості запропонованих емалей представлені в таблиці 2. 15 2 UA 100948 C2 Таблиця 2 Властивості прототипу та розроблених емалей Назва властивостей Прототип Т варки, °С Білизна (КДВ) при 820 °C 4 хв., % Блиск (КДзВ) при 820 °С 4 хв. % Водостійкість фрити (зерновим методом), 3 см /г Хім. стійкість емалевого покриття до 4 % НАс (методом "плями")* . -7 -1 ТКЛР, 10 С Тп.р., °С Тк-100, С Lg150 Термостійкість (метод термоудару), °C 1360-1380 1 12601280 2 1260-1280 3 12601280 4 12601280 5 6 1260-1280 1260-1280 82 82 86 87 84 77 88 70 85 85 82 85 91 66 0,0436 0,0207 0,0187 0,027 0,0207 0,0208 0,0166 0 0 95 505 203 9,3 300 Режим випалу: 800 °С 4 хв. Час дії кислоти: 60 хв. + + + + + Режим випалу: 820 °С 4хв. Час дії кислоти: 60 хв. + + + + + 81,9 96 84 99 83 540 540 555 560 545 249 180 232 234 218 10,4 8,7 9,9 9,9 9,6 360 320 320 340 340 + + 89 568 235 9,9 320 *Позначення: "+" без втрати блиску; "0" слід від дії кислоти без втрати блиску. 5 10 Аналіз даних таблиці свідчить про те, що запропоновані емалі у порівнянні з прототипом характеризуються підвищеною водостійкістю емалевої фрити, яка відповідає першому гідролітичному класу, хімічною стійкістю покриття до 4 % оцтової кислоти, підвищеною термостійкістю, мають знижену температуру варки (на 100°С) в порівнянні з прототипом, мають достатньо високі значення електричних (Lg150, Тк-100) та оптичних (КДВ, КДзВ) властивостей. Таким чином, саме запропоновані емалі, які містять вище вказані компоненти, забезпечують отримання якісних білих покривних емалей з підвищеною водостійкістю. Вони можуть бути використані для отримання виробів господарчо-побутового призначення (побутових водонагрівачів та для емалювання стального посуду). ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 Титанова емаль, що містить SiO2, B2O3, P2O5, TiO2, Al2O3, Na2O, K2O, F, яка відрізняється тим, що вона додатково містить ZrO2, CaO, MgO при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: SiO2 38,4-49,6 В2О3 7,8-13,1 Р2О5 2,0-8,1 ТiO2 14,7-20,0 Аl2О3 0,1-8,5 Na2O 9,8-14,1 K2О 1,3-4,1 F 2,2-5,4 ZrO2 2,0-2,7 CaO 0,8-5,0 MgO 0,6-1,2. 3 UA 100948 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 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 4