Склофрита для безґрунтового водостійкого емалевого покриття

Реферат: Легкоплавка безґрунтова склоемалева фрита для нанесення на сталеві деталі побутової техніки за порошковою електростатичною технологією з метою одержання одношарових безґрунтових захисних покриттів шляхом випалу при температурі 830-860 °C. UA 92279 U (12) UA 92279 U UA 92279 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Корисна модель належить до складів безґрунтових склоемалевих фрит і може бути використаний для отримання за порошковою електростатичною технологією водо- та хімічностійких склоемалевих захисних покриттів на деталях сталевої нагрівальної апаратури, зокрема на внутрішніх баках водонагрівачів. Склоемалеві покриття мають наступні переваги перед іншими антикорозійними захисними покриттями: характеризуються підвищеною корозійною, хімічною та водостійкістю, термостійкістю - здатністю витримувати різку зміну температур при нагріванні та охолодженні, незмінністю експлуатаційних властивостей протягом тривалого часу, повною відсутністю схильності до старіння, гладкістю поверхні, легкістю очищення, високою гігієнічністю та безпечністю для організму людини [1]. Широке застосування для захисту побутової нагрівальної апаратури, зокрема сталевих баків водонагрівачів обумовили необхідність забезпечення специфічних властивостей склоемалевих покриттів. На сьогоднішній день світові тенденції в емалювальній галузі спрямовані на енергоресурсозбереження та безвідходність технологій, підвищення якості та екологічних характеристик продукції, спрощення та автоматизацію виробничих процесів. Емалювання сталевих деталей нагрівальної апаратури і баків водонагрівачів виконується за традиційною шлікерною та порошковою електростатичною технологіями. Порошкова електростатична технологія нанесення POESTA (Powder electrostatic application) склоемалевих покриттів в найбільшій мірі забезпечує розвиток вказаних тенденцій в емалювальній галузі. Ця технологія характеризується комплексом переваг у порівнянні із традиційною шлікерною. В першу чергу - це практична безвідходність матеріалу - склоемалевих порошків. Можливість багатократної рекуперації склоемалевих порошків обумовлює мінімальні втрати, які складають менше 2 %. Однією із затратних і трудомістких операцій технологічного процесу є підготовка поверхні сталевих виробів перед емалюванням. Спеціальні властивості склоемалевого порошку для POESTA дають можливість суттєвого спрощення процесу підготовки поверхні металевих деталей перед емалюванням. При порошковому нанесенню первинна адгезія залежить від питомого електроопору склоемалевого порошку і не залежить від процесів змочування сталевої основи як у випадку застосування шлікерної технології [1,2]· Сучасні тенденції енергоресурсозбереження обумовлюють використання одношарового безґрунтового емалювання, тобто режиму один шар/один випал (1C/1F). На відміну від традиційного режиму двошарового емалювання з окремим випалом ґрунтового та покривного шарів (2C/2F), режим 1C/1F передбачає використання спеціальних безґрунтових склоемалей із комплексом властивостей, які одночасно забезпечать функції ґрунтової та покривної емалей. В цьому випадку безґрунтова емаль виконує одночасно функції ґрунтового покриття (забезпечує міцність зчеплення покриття зі сталлю) та покривного шару із необхідними експлуатаційними властивостями. Згідно з діючим європейським стандартом DIN 4753/3 "Wassererwärmer und Wassererwärmungsanlagen fur Trink-und Betriebswasser. Wasserseitieger Korrosionsschutz durch Emaillierung Anforderungen und Prüfung" ("Водонагрівачі та системи водяного опалення для питної та технічної води") склоемалеві покриття для баків водонагрівачів мають відповідати переліку вимог, які наведені в таблиці 1 [3]. Таблиця 1 Характеристика покриття Міцність на удар (за методикою DIN 51155, 1 ISO 2723) 2 Суцільність покриття 3 Товщина покриття Показники тест з пружинною напругою 10 Н- покриття без видимих руйнувань протягом 24 годин без дефектів, 0,15-0,5 мм [3] (2 цикли по 504 години) - втрати маси шах 3,5 2 г/м 3 цикли нагріву до 200 °C з охолодженням в холодній воді клас А 1 година в 10 % лимоній кислоті або соляній НСl водна витяжка з емалі не повинна містити свинцю та кадмію [3] 4 Стійкість до киплячої води і водної пари Термостійкість (за методикою ISO 2747,2723) Хімічна стійкість (кислотостійкість) (за 6 методикою DIN ISO 2722) 5 7 Фізіологічний контроль 45 1 UA 92279 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Сучасні європейські санітарно-гігієнічні норми вводять жорсткі обмеження щодо вмісту токсичних компонентів та алергенів. Це стосується зокрема одного із основних активаторів зчеплення покриття зі сталевою основою - оксиду нікелю NiO. У відповідності до нормативного документу Directive REACH 1907-2006 дозволений вміст NiO у складі склоемалей не перевищує 0,1 мас. %. Традиційні склади ґрунтових та безґрунтових склоемалевих фрит вміщують від 1 до 3 % NiO. Зазначені вище фактори обумовили актуальність розробки складу безнікелевої склоемалевої фрити для одержання за порошковою електростатичною технологією POESTA безґрунтового водостійкого одношарового захисного покриття на сталевих деталях нагрівальної апаратури, зокрема на внутрішніх баках водонагрівачів. Склоемалева фрита, що розробляється, за своїми фізико-хімічними та технологічними властивостями повинна відповідати комплексу вимог до фрит, порошків та покриттів (таблиця 1) для даного виду нагрівальної апаратури. Реалізація технології POESTA пов'язана із застосуванням спеціальних склоемалевих фрит з комплексом властивостей, що забезпечують можливість нанесення тонкодисперсних склоемалевих порошків в електростатичному полі. Емалевий порошок для нанесення в 11 електростатичному полі повинен мати питомий електроопір частинок р>10 Омм при їхньому гранулометричному складі в межах 3-100 мкм, а також характеризуватися необхідними текучими властивостями. Такий опір забезпечується шляхом капсулювання часток емалі гідрофобними речовинами. Адгезія порошку до сталевої основи повинна бути > 75 %. Необроблений склопорошок повинен мати в нормальній атмосфері максимально можливий 6 7 власний електроопір, не нижче 10 -10 Омм [4, 5, 6]. Основні експлуатаційні властивості захисного емалевого покриття баків водонагрівачів за 2 вказаними вище стандартами: водостійкість (втрати маси шах 3,5 г/м ), кислотостійкість - клас АА, термостійкість - 3 цикли до 200 °C, безпечність для організму людини, міцність зчеплення емалевого покриття з металевою основою - 4-5 балів (на удар), температурний інтервал випалу покриття - 830-860 °C. Задачею даної корисної моделі є розробка складу безнікелевої склоемалевої фрити для одержання за порошковою електростатичною технологією безґрунтових водо-, хімічно- та термостійких захисних покриттів на сталевих баках водонагрівачів. Задача розробки ускладнюється необхідністю створення безґрунтового склоемалевого покриття із необхідними комплексом властивостей (DIN 4753), не застосовуючи як активатор зчеплення оксид нікелю NiO. Відомі розробки в галузі створення безґрунтових фрит для електростатичного нанесення на сталеві деталі побутових виробів. Так, наприклад, склад склоемалевої фрити, що включає SiO 2, В2O3, Na2O, К2O, СаО, Fе2O3, MnO2, NiO, CuO та F відрізняється тим, що додатково містить оксиди кобальту СоО та барію ВаО в наступному співвідношенні компонентів, мас. %: (Na2O+K2O) - 12,0-28,0; (СаО+ВаО) - 1,1-11,6; В2O3 - 11,0-28,0; SiO2 - 36,0-52,0; (Fe2O3+MnO2+NiO+CoO+CuO) - 0,5-12,5, F - 0-4,0 при цьому (CoO+NiO) - 0,5-1,2 [7]. Використання цієї фрити можливо при застосуванні електростатичної порошкової технології нанесення склоемалевих покриттів на сталеві деталі побутової техніки. Але покриття із цієї фрити характеризуються недостатньою хімічною стійкістю для водонагрівальної апаратури. Крім того, в даній фриті вміст оксиду нікелю складає 0,5 - 0,8 мас. %, що перевищує допустиму європейськими нормами концентрацію. Згідно з Directive REACH 1907-2006 вміст NiO у фриті повинен складати