RU2081070C1

RU2081070C1 - Glass-ceramic dielectric coating for low-carbon steels

Info

Publication number: RU2081070C1
Application number: RU95112330A
Authority: RU
Inventors: Елена Борисовна Мартынова; Валерий Васильевич Лунин; Валентина Андреевна Вобликова; Евдокия Алексеевна Шаброва
Original assignee: Химический факультет МГУ им.М.В.Ломоносова
Priority date: 1995-07-18
Filing date: 1995-07-18
Publication date: 1997-06-10

Abstract

FIELD: ceramic coatings. SUBSTANCE: invention relates to enameling low- carbon electrodes and, in particular, to compositions for silicate coatings used as dielectric barrier for parts of devices, and also for electrodes of ozone generators. Coating consists (in wt %): SiO₂, 37.6-40.0; Na₂O 7.1-8.2; B₂O₃, 1.2-3.6; K₂O, 0.7-3.3; CaO, 2.0-2.3; Li₂O, 2.9-3.3; SrO, 2.0-3.6; ZrO₂, 1.8-4.9; Na₂SiF₆, 0.6-3.6; CoO, 0.6-1.1; and SrTiO₃, 28.6-41.2. Coating is prepared by applying ground enamel onto specially treated surface of low-carbon steel object, whereupon coating enamel is applied. Strontium titanate is added to the two ceramic slurries prior to be ground. Coating is reliable in operation, possesses high value of dielectric permittivity (20-27) and electric strength (≅ 44 kV/mm), small dielectric loss (tg10^-4=35 to 40 x δ). EFFECT: improved performance characteristics. 3 tbl

Description

Изобретение относится к эмалированию металлических электродов из малоуглеродистой стали, в частности к составам силикатных покрытий, используемых в качестве диэлектрического барьера деталей в приборах, а также электродов генераторов озона. The invention relates to the enameling of metal electrodes of mild steel, in particular to compositions of silicate coatings used as a dielectric barrier of parts in devices, as well as electrodes of ozone generators.

Известно стеклокерамическое покрытие для малоуглеродистых сталей, имеющее состав, мас. Known glass-ceramic coating for mild steel, having the composition, wt.

SiO₂ 25,75 34,3; B₂O₃ 3,5 4,7; Li₂O 2,0 - 2,7; Na₂O 5,5 7,3; K₂O 2,5 3,3; CaO 1,5 2,0; SrO 2,0 - 2,7; ZrO₂ 1,5 2,0; TiO₂ 1,5 2,0; Na₂SiF₆ 2,0 - 2,7; ZnO 1,0 1,3; Fe₂O₃ 0,75 1,0; MgO 0,5 0,7; SrTiO₃ 33,3 50,0 [1]
Испытания покрытия в качестве диэлектрического барьера электродов генераторов озона показали, что через 500 ч оно теряет блеск, т.е. имеет недостаточную коррозионную стойкость, имеет электрическую прочность ≅38 кВ/мм и диэлектрическую проницаемость ≅18.SiO ₂ 25.75 34.3; B ₂ O ₃ 3.5 4.7; Li ₂ O 2.0 - 2.7; Na ₂ O 5.5 7.3; K ₂ O 2.5 3.3; CaO 1.5 2.0; SrO 2.0-2.7; ZrO ₂ 1.5 2.0; TiO ₂ 1.5 2.0; Na ₂ SiF ₆ 2.0 - 2.7; ZnO 1.0 1.3; Fe ₂ O ₃ 0.75 1.0; MgO 0.5 0.7; SrTiO ₃ 33.3 50.0 [1]
Tests of the coating as the dielectric barrier of the electrodes of ozone generators showed that after 500 hours it loses its brightness, i.e. It has insufficient corrosion resistance, has an electric strength of ≅38 kV / mm and a dielectric constant of ≅18.

Задачей изобретения является создание покрытия, обладающего повышенными эксплуатационными свойствами: коррозионной стойкостью, диэлектрической проницаемостью и электрической прочностью. The objective of the invention is to provide a coating with enhanced performance properties: corrosion resistance, dielectric constant and electrical strength.

Поставленная задача решается тем, что покрытие, включающее SiO₂, Na₂O; B₂O₃, Li₂O, K₂O; CaO; SrO; ZrO₂; Na₂SiF₆, SrTiO₃, дополнительно содержит CoO при следующем соотношении компонентов, мас.The problem is solved in that the coating, including SiO ₂ , Na ₂ O; B ₂ O ₃ , Li ₂ O, K ₂ O; CaO; SrO; ZrO ₂ ; Na ₂ SiF ₆ , SrTiO ₃ additionally contains CoO in the following ratio of components, wt.

SiO₂ 37,6 40
Na₂O 7,1 8,2
B₂O₃ 1,2 3,6
K₂O 0,7 3,3
CaO 2,0 2,3
Li₂O 2,9 3,3
SrO 2,0 3,6
ZrO₂ 1,8 4,9
Na₂SiF₆ 0,6 3,6
CoO 0,6 1,1
SrTiO₃ 28,6 41,2
Установлено, что введение оксида кобальта и остальных компонентов в указанных пределах позволяет улучшить эксплуатационные характеристики диэлектрического покрытия.SiO ₂ 37.6 40
Na ₂ O 7.1 8.2
B ₂ O ₃ 1.2 3.6
K ₂ O 0.7 3.3
CaO 2.0 2.3
Li ₂ O 2.9 3.3
SrO 2.0 3.6
ZrO ₂ 1.8 4.9
Na ₂ SiF ₆ 0.6 3.6
CoO 0.6 1.1
SrTiO ₃ 28.6 41.2
It was found that the introduction of cobalt oxide and other components within the specified limits allows to improve the operational characteristics of the dielectric coating.

Стеклокерамическое диэлектрическое покрытие получают следующим образом. Glass-ceramic dielectric coating is obtained as follows.

Для приготовления шихты смешивают кварцевый песок, буру, литий углекислый, соду, селитру натриевую и калиевую, мел, стронций углекислый, цирконовый концентрат, натрий кремнефтористый. Полученную шихту плавят при 1250^oC в течение 110 120 мин с последующей грануляцией на воду полученной стеклоэмали. Затем гранулят измельчают в шаровой мельнице, причем, на помол кроме 100 мас. стеклоэмали вводят 40 70 мас. титаната стронция. Таким образом получают шликер покрывной эмали.To prepare the mixture, quartz sand, borax, lithium carbonate, soda, sodium and potassium nitrate, chalk, strontium carbonate, zircon concentrate, sodium fluoride are mixed. The resulting mixture is melted at 1250 ^o C for 110 120 minutes, followed by granulation on water of the resulting glass enamel. Then the granulate is crushed in a ball mill, moreover, for grinding, in addition to 100 wt. glass enamels injected 40 to 70 wt. strontium titanate. Thus, a slip of enamel is obtained.

На предварительно подготовленную поверхность изделия из малоуглеродистой стали вначале наносят грунтовую эмаль. Грунтовую эмаль 3132 получают известным путем [2] добавляя на помол 30 50 мас. титаната стронция. Грунтовую эмаль наносят послойно до толщины 0,3 0,35 мм. Затем на загрунтованную поверхность изделия наносят послойно предварительно полученную покровную эмаль. Покровную эмаль обжигают при 850 ± 20^oC. Толщина покрытия 1,0 ± 0,1 мм.First enamel is applied to the previously prepared surface of the mild steel product. Ground enamel 3132 is obtained in a known manner [2] by adding 30 to 50 wt. strontium titanate. Primer enamel is applied layer by layer to a thickness of 0.3 0.35 mm. Then, the previously obtained coating enamel is applied in layers to the primed surface of the product. The coating enamel is fired at 850 ± 20 ^° C. The coating thickness is 1.0 ± 0.1 mm.

Изобретение поясняется примерами. Стеклокерамическое покрытие получают по вышеприведенной технологии с изменением содержания компонентов в заявленных пределах (см. табл. 1), основные физические свойства эмалей представлены в табл. 2. The invention is illustrated by examples. Glass-ceramic coating is obtained according to the above technology with a change in the content of components within the stated limits (see table. 1), the main physical properties of enamels are presented in table. 2.

Сравнительные характеристики физических свойств предлагаемого диэлектрического покрытия представлены в табл. 3. Comparative characteristics of the physical properties of the proposed dielectric coating are presented in table. 3.

Предлагаемое диэлектрическое покрытие обладает лучшими эксплуатационными характеристиками: значение диэлектрической проницаемости повышает от 20 до 27, диэлектрические потери (tgδ) уменьшаются от (47 48)•10^-4 до (35 - 40)•10^-4, электрическая прочность увеличивается от 38 до 44 кВ/мм. Предлагаемое покрытие устойчиво в условиях электросинтеза озона.The proposed dielectric coating has the best performance: the dielectric constant increases from 20 to 27, dielectric loss (tanδ) decreases from (47 48) • 10 ^-4 to (35 - 40) • 10 ^-4 , dielectric strength increases from 38 to 44 kV / mm. The proposed coating is stable under conditions of ozone electrosynthesis.

Исследование электродов с предлагаемым стеклокерамическим покрытием в высокочастотной озонаторной установке показало, что оно повышает эксплуатационную надежность озонатора и обеспечивает высокую эффективность синтеза озона, удельный выход озона составил 60 70 г/ч на дм², что более чем в 10 раз превосходит производительность промышленных озонаторов, при малых затратах энергии 5 7 кВт на кг озона.The study of the electrodes with the proposed glass-ceramic coating in a high-frequency ozonator installation showed that it increases the operational reliability of the ozonizer and ensures high efficiency of ozone synthesis, the specific yield of ozone is 60 70 g / h per dm ² , which is more than 10 times higher than the performance of industrial ozonizers, low energy consumption of 5 7 kW per kg of ozone.

Таким образом, предлагаемое покрытие более надежно в условиях эксплуатации и позволяет использовать электроды из малоуглеродистых сталей в производстве высокопроизводительных озонаторных установок. Thus, the proposed coating is more reliable under operating conditions and allows the use of mild steel electrodes in the production of high-performance ozonation plants.

Claims

Glass-ceramic dielectric coating for mild steels, including SiO ₂ , Na ₂ O, B ₂ O ₃ , K ₂ O, CaO, Li ₂ O, SrO, ZrO ₂ , Na ₂ SiF ₆ , SrTiO ₃ , characterized in that it further comprises CoO in the following ratio of components, wt.

SiO ₂ 37.6 40.0
Na ₂ O 7.1 8.2
B ₂ O ₃ 1.2 3.6
K ₂ O 0.7 3.3
CaO 2.0 2.3
Li ₂ O 2.9 3.3
SrO 2.0 3.6
ZrO ₂ 1.8 4.9
Na ₂ SiF ₆ 0.6 3.6
SrTiO ₃ 28.6 41.2
CoO 0.6 1.1 °