Склоемаль для одержання титанових покриттів

Реферат: Винахід належить до хімічної галузі промисловості, а саме складу покривних титанових емалей, які використовують як антикорозійні захисні покриття при емалюванні сталевих виробів господарчо-побутового і технічного призначення. Емаль для одержання титанових покриттів містить оксиди кремнію, бору, титану, алюмінію, натрію, калію, магнію, фосфору та додатково оксиди літію, барію, цирконію та фтору, у наступному співвідношенні, мас. %: 39,20-39,52 SiO2; 14,08-14,18 В2О3; 16,03-16,15 ТiO2; 4,85-4,89 Аl2О3; 12,06-12,13 Na2O; 2,71-2,73 K2О; 1,95-1,97 MgO; 4,56-4,60 Р2О5; 0,46-0,49 Li2O; 0,75-0,78 ВаО; 0,25-1,0 ZrO2 та 2,32-2,34 F. Застосування винаходу забезпечує отримання легкоплавких заглушених емалевих покриттів білого та світлозабарвлених кольорів з високою чистотою кольору, хорошим блиском та високими показниками водостійкості. UA 115621 C2 (12) UA 115621 C2 UA 115621 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонований винахід належить до хімічної галузі промисловості, а саме складу покривних титанових емалей, які можуть використовуватись як антикорозійні захисні покриття білого та світлозабарвлених кольорів при емалюванні сталевих виробів господарчо-побутового і технічного призначення. Білими прийнято вважати поверхні з високим коефіцієнтом дифузного відбиття (КДВ>60 %). Однак, практичні матеріали і вироби, що належать до білих, мають деякий кольоровий відтінок (жовтий, сірий та ін.), які є небажаними. Найкращим за зоровим сприйняттям вважається біле покриття з блакитним відтінком. В той же час, чим чистіший і приємніший блакитний відтінок має емалеве покриття, тим нижче значення його показника жовтизни. Известная бесфтористая титановая эмаль [А.с. 1284961 СССР, МПК С03С 8/02, С03С 8/08. Емаль для стали/ М.И. Ковнер, В.Я. Иоффе, Т.В. Миронова, А.А. Светлаков, Л.Д. Антонова и Д.Ф. Ушаков, (СССР); № 3914704/29-33; заявл. 23.05.1985 г., опубл. 23.01.1987 г; Бюл. № 3], включающая следующие компоненты, мас. %: 41,4-45,5 SiO2; 17,3-20,0 ТiO2; 16,5-17,5 В2О3; 2,02,9 Аl2О3; 0,1-1,6 K2О; 15,3-16,7 Na2O; 1,0-2,0 MgO; 1,0-3,0 Р2О5. Недоліками цієї фрити є відносно підвищена в'язкість розплаву; необхідність додаткового коригування шлікерів для поліпшення їх реологічних властивостей значний вміст діоксиду титану. Відома світлозабарвлена емаль, що включає, мас. %: 41,3-42,85 SiO2; 2,8-5,6 Аl2О3; 15,316,7 В2О3; 12,7-16,3 Na2O; 0,15 - 1,8 K2О; 1,4-1,8 MgO; 0,15-3,32 Р2О5; 17,4-17,9 ТіО2; 0,03-0,15 K2Сr2О7; 0,72-1,5 Fe2O3 [Пат. 27113 (Україна) МПК С03С 8/08, Емаль./ Білий Я.І., Пономарчук С.М., Бондар О.І., Науменко С.Ю., Терновська Л.А., Антипов Ю.М. - №93006716; заявл. 06.08.93; опубл. 28.02.2000, Бюл. № 1]. Недоліками емалі є використання токсичного шестивалентного хрому; великий вміст діоксиду титану; недостатня розтічність фрит (31,5 мм). Відома титанова емаль, що включає оксиди: SiO2, B2O3, TiO2, AI2O3, Na2O, К2О, MgO, P2O5 при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: 41,7-42,7 SiO2; 16,0-16,9 В2О3; 17,9-18,1 ТiO2; 2,8-5,6 Аl2О3; 10,4-14,0 Na2O; 0,6-1,9 K2О; 0,9-1,4 MgO; 1,8-3,6 Р2О5; 0,6 СоО. Вказана емаль входить до складу емалевого шлікеру, мас.ч.: фрита - 100,0; глина часівярська - 5,0; калій хлористий 0,1; натрій азотнокислий - 0,1; вода - 40,0 [Патент № 27114 Україна, МПК С03С 8/02, С03С 8/08. Світлозабарвлена емаль/ Я.І. Білий, С.М. Пономарчук, О.І. Бондар, С.Ю. Науменко, Л.А. Терновська, Ю.М. Антипов (Україна) - № 93006717; заявл. 06.08.93; опубл. 28.02.00, Бюл. № 1. - 3 с]. Недоліками цієї емалі є вищий вміст борного ангідриду, що від'ємно впливає на вилуговуваність бору з емальованого посуду; більша концентрація дорогокоштуючого діоксиду титану; обмеження в одержанні широкої гами сіро-блакитних покриттів через визначену конкретну концентрацію СоО (0,6 мас. %); дещо вища температура випалу склопокриттів (800820 °C). Найбільш близькою до винаходу, що заявляється, за технічною суттю і результатом, що досягається є емаль, що включає оксиди SiO2, TiO2, В2О3, Аl2О3, MgO, K2O, Na2O, Р2О5 [Патент № 78117 Україна, МПК С03С8/02, С03С 8/12. Безфториста фрита для білих та світлозабарвлених покриттів/ Я.І. Білий, Р.І. Кислична, С.Ю. Науменко, Т.І. Нагорна (Україна) № а200503829; заявл. 22.04.2005; опубл. 15.02.2007, Бюл. № 2. - 4 с] - (прототип). Недоліками найближчого аналога є наступне: - дещо нижча водостійкість емалей; - високі показники коефіцієнта дифузного відбиття (КДВ, 83,3-86,5 %), якi свідчать про жовтуватий відтінок склошару покриттів білого кольору; - в залежності від ступеня вологи змінюється концентрація забарвлюючої солі, що затрудняє відтворення кольору на об'єктивному рівні (відмічається відхилення значень показників колірних характеристик при вимірюванні їх за допомогою колориметричних приладів); - необхідність додаткового коригування шлікерів для поліпшення їх реологічних властивостей. В основу винаходу поставлена задача - розробити склад титанової емалі зі зниженим вмістом фтору для отримання легкоплавких заглушених емалевих покриттів білого та світлозабарвлених кольорів (жовто-кремового і сіро-блакитного) шляхом дослідження та коригування кількісного співвідношення компонентів у складі емалі. Поставлена задача вирішується тим, що емаль для одержання титанових покриттів містить оксиди кремнію, бору, титану, алюмінію, натрію, калію, магнію, фосфору та відповідно до винаходу додатково містить оксиди літію, барію, цирконію і фтору відповідно до винаходу містить вищевказані компоненти у наступному співвідношенні, мас. %: 39,20-39,52 SiO2; 14,0814,18 В2О3; 16,03-16,15 ТіО2; 4,85-4,89 АI2О3; 12,06-12,13 Na2O; 2,71-2,73 K2О; 1,95-1,97 MgO; 1 UA 115621 C2 5 10 15 20 25 30 4,56-4,60 Р2О5; 0,46-0,49 Li2O; 0,75-0,78 ВаО; 0,25-1,0 ZrO2 та 2,32-2,34 F. Для отримання світлозабарвлених склопокриттів до складу запропонованих емалей додатково входять оксиди СоО (0,2-0,6 мас. %) або Сr2О3 (0,01-0,07 мас. %). В табл. 1 наведені хімічні склади запропонованих емалей. Для одержання емалевих фрит (для покриттів білого кольору) використовують наступні сировинні матеріали: кварцовий пісок, борну кислоту, діоксид титану глинозем, натрієву та калієву селітри, палену магнезію, триполіфосфат натрію, вуглекислі барій і літій, діоксид цирконію та кремнефтористий натрій. До шихт (для покриттів жовто-кремового та сіроблакитного кольорів) додають оксиди кобальту і хрому в кількості 0,2-0,6 та 0,01-0,07 мас. % відповідно. Варку емалі проводять при температурі 1260-1280 °C протягом 60-68 хв з наступною грануляцією розплаву на воду. Властивості фрит представлені в табл. 2. Емалеві шлікери готують за загальноприйнятою технологією з додаванням на 100,0 мас.ч. фрити вогнетривкої глини, електролітів та води. Шлікери наносять на попередньо заґрунтовану і випалену металеву поверхню шляхом обливу. Після сушіння склоемалеві покриття випалювались при температурі 780-830 °C, оптико-колірні характеристики дослідних покриттів наведені в табл. 3 та 4. Властивості отриманих емалей і покриттів досліджували відповідно ГОСТ 24405-80 та ГОСТ 24788-81. Оптико-колірні характеристики визначали на компараторі кольору КЦ-3 та блискомірі ФБ-2. Запропоновані емалі у порівнянні з прототипом мають наступні переваги: - варка розроблених емалей проводиться при дещо нижчій температурі (1250-1270 °C); 3 - вищі показники водостійкості (0,05-0,06 см /г); - покриття білого кольору мають ніжний блакитний відтінок (показник жовтизни має низькі значення (2,76-2,79 %); - отримані жовто-кремові покриття з високою чистотою кольору (38-44 %) та довжиною хвилі, яка коливається в досить вузьких межах (586-589 нм), що свідчить про стабільність кольору склошару; - сіро-блакитні емалеві покриття мають хороший блиск (70-83 %) та належать до блакитної області видимого спектра (=482-493 нм). Розроблені склади емалей для білих і світлозабарвлених покриттів випробувані на виробництві ТОВ "Новомосковський посуд" та запропоновані для емалювання сталевого посуду і інших виробів господарчо-побутового призначення на підприємствах України. Таблиця 1 Хімічний склад запропонованих емалей, мас. % Найменування компонентів SiO2 В2О3 ТіО2 АI2О3 Na2O K2О MgO Р2О5 Li2O BaO ZrO2 F Сума: Прототип по пат. № 78117 40,31-41,5 16,9-17,24 13,0-13,27 5,0-6,12 13,0-14.3 3,0-3,06 0,6-2,6 5,0-5,1 Номери запропонованих складів емалей 1 2 3 4 39,52 39,41 39,30 39,20 14,18 14,14 14,11 14,08 16,15 16,10 16,07 16,03 4,89 4,88 4,86 4,85 12,13 12,10 12,08 12,06 2,73 2,73 2,72 2,71 1,97 1,96 1,96 1,95 4,60 4,59 4,58 4,56 0,46 0,47 0,48 0,49 0,78 0,78 0,76 0,75 0,25 0,50 0,75 1,0 2,34 2,34 2,33 2,32 100,0 100,0 100,0 100,0 35 2 UA 115621 C2 Таблиця 2 Властивості дослідних емалей Властивості емалей Температура варки емалі, °C Термін варки, хв Розтічність, мм 3 Водостійкість, см /г Клас водостійкості ТКЛР Прототип по пат. № 78117 1 Номери запропонованих складів емалей 2 3 4 1260-1280 52-65 34,0 0,098 1/98 98,9 1250-1270 60-68 32,0 0,06 1/98 88,9 33,0 0,06 1/98 85,4 32,0 0,06 1/98 82,8 30,0 0,05* 1/98 78,6 Таблиця 3 Оптичні характеристики запропонованих емалевих покриттів білого кольору (температура випалу 800 °C) Характеристики покриттів Коефіцієнт дифузного відбиття, % (КДВ) Коефіцієнт дзеркального відбиття, % (КДзВ) Ступінь жовтизни, % Номери запропонованих складів емалей 1 2 3 4 Прототип по пат. № 78117 82,72 76,15 76,18 75,34 78,56 76 65 67 68 67 3,52 2,76 4,79 4,04 3 UA 115621 C2 Таблиця 4 Оптико-колірні характеристики жовто-кремових та сіро-блакитних емалевих покриттів на основі запропонованих складів емалей, випалених при оптимальній температурі 800 °C Колір покриття Сіроблакитний Жовтокремовий Сіроблакитний Жовтокремовий Сіроблакитний Жовтокремовий Сіроблакитний Жовтокремовий Вміст Вміст СоО, Сr2О3, мас. % мас. % 0,2 0,4 0,6 0,01 0,04 0,07 0,2 0,4 0,6 0,01 0,04 0,07 0,2 0,4 0,6 0,01 0,04 0,07 0,2 0,4 0,6 0,01 0,04 0,07 Координати Чистота КолірКДзВ, колірності кольору, ний тон, % % нм X Y Z X У Покриття на основі емалі № 1 77,08 70,19 26,79 0,4428 0,4032 83 1 490 62,50 57,91 24,39 0,4316 0,3999 77 2 486 61,72 56,13 24,41 0,4338 0,3945 78 1 484 84,27 73,72 16,52 0,4828 0,4223 75 38 588 72,38 63,14 14,07 0,4838 0,4221 75 38 568 68,14 58,47 12,42 0,4900 0,4205 72 43 587 Покриття на основі емалі № 2 63,91 58,73 24,80 0,4381 0,4008 71 3 482 58,82 53,95 22,83 0,4384 0,4012 72 3 484 58,12 53.36 22,71 0,4372 0,3996 78 1 482 71,36 65,83 12,96 0,4824 0,4126 69 38 589 73,83 64,49 12,61 0,4897 0,4275 71 42 586 77,41 67,94 13,18 0,4908 0,4265 73 44 587 Покриття на основі емалі № 3 61,92 56,95 25,93 0,4375 0,4008 80 3 482 64,08 58,63 23,72 0,4421 0,4015 77 1 482 63,21 58,61 23,55 0,4382 0,4045 75 1 489 76,88 66,96 13,30 0,4898 0,4275 70 41 587 72,65 67,36 12,00 0,4835 0,4122 74 38 588 75,68 65,94 12,78 0,4896 0,4275 71 42 586 Покриття на основі емалі № 4 63,85 59,08 23,44 0,4386 0,4052 74 3 493 64,97 60,22 25,83 0,4435 0,4183 73 2 490 64,07 60,00 24,85 0,4388 0,4197 70 1 491 76,21 67,32 13,29 0,4869 0,4213 75 39 586 77,56 67,38 13,05 0,4927 0,4271 72 43 587 77,25 67,48 13,79 0,4865 0,4259 70 42 588 Координати кольору ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 1. Емаль для одержання титанових покриттів, яка містить оксиди кремнію, бору, титану, алюмінію, натрію, калію, магнію, фосфору, яка відрізняється тим, що додатково містить оксиди літію, барію, цирконію і фтору, у наступному співвідношенні, мас. %: 39,20-39,52 SiO2; 14,0814,18 В2О3; 16,03-16,15 ТіО2; 4,85-4,89 Аl2О3; 12,06-12,13 Na2O; 2,71-2,73 K2О; 1,95-1,97 MgO; 4,56-4,60 Р2О5; 0,46-0,49 Li2O; 0,75-0,78 ВаО; 0,25-1,0 ZrO2 та 2,32-2,34 F. 2. Емаль за п. 1, яка відрізняється тим, що додатково містить оксид СоО (0,2-0,6 мас. %) або Сr2О3 (0,01-0,07 мас. %). 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 4