RU2154036C2

RU2154036C2 - Method of preparing enamel coating

Info

Publication number: RU2154036C2
Application number: RU98105771A
Authority: RU
Inventors: А.К. Поляков; В.А. Ротач; Валерий Яковлевич Иоффе; Михаил Тимофеевич Загуральский; Игорь Алексеевич Дрындин; Сергей Серафимович Бабан; Владимир Валерьевич Иоффе; Лидия Васильевна Волошина
Original assignee: Акционерное общество закрытого типа "Базальт - Мост"; Валерий Яковлевич Иоффе
Priority date: 1998-03-25
Filing date: 1998-03-25
Publication date: 2000-08-10

Abstract

FIELD: technology of silicate enameling, particularly, applying coatings onto steel components of products for domestic purposes: washing machines, gas cookers, microwave, ovens, and glassware. SUBSTANCE: basalt composed of SiO₂-Me₂O₃-RO-R₂O in amount from 10 to 60% of frit weight and nickel oxide or monoxide in amount from 0.2 to 1.5% of total weight of frit and basalt is added to slip. EFFECT: lower operating costs, wider range of raw materials used and better environmental protection. 1 tbl

Description

Изобретение относится к технологии силикатного эмалирования и может быть использовано для нанесения покрытий на стальные детали изделий бытового назначения, например, стиральных машин, газовых плит, микроволновых печей, посуды и т.д. The invention relates to silicate enameling technology and can be used for coating steel parts of household products, for example, washing machines, gas stoves, microwave ovens, dishes, etc.

Известен способ получения силикатного покрытия, включающий приготовление и нанесение шликера на металл с последующей сушкой и обжигом покрытия [1,2]. A known method of producing a silicate coating, including the preparation and application of a slip on a metal, followed by drying and firing of the coating [1,2].

Известно, что с помощью вводимых в шликер мельничных добавок (заправочных средств и тугоплавких неметаллических материалов) возможно регулировать свойства не только эмалевого шликера, но и готового покрытия: цвет, блеск, заглушенность, химическую устойчивость, коэффициент термического расширения и др. [2,3]. Так например, для расширения интервала обжига грунтового покрытия используют кварцевый песок и фторосодержащие соединения (CaF₂, Na₂SiF₆, Na₃AlF₆) в количестве 5-40% от массы фритты. Кроме того, расширение интервала обжига и улучшение качества покрытия достигается путем смешения двух или более грунтовых фритт разного химического состава и с разной температурой размягчения. Причем при размоле смешивают более тугоплавкую фритту с легкоплавкой [I, с.95-96, 131-138].It is known that with the help of mill additives (refueling agents and refractory non-metallic materials) introduced into the slip, it is possible to regulate the properties of not only enamel slip, but also the finished coating: color, gloss, muffling, chemical resistance, thermal expansion coefficient, etc. [2,3 ]. So, for example, to extend the firing interval of the primer, quartz sand and fluorine-containing compounds (CaF ₂ , Na ₂ SiF ₆ , Na ₃ AlF ₆ ) are used in an amount of 5-40% by weight of the frit. In addition, the extension of the firing interval and improving the quality of the coating is achieved by mixing two or more soil frits of different chemical composition and with a different softening temperature. Moreover, during grinding, a more refractory frit is mixed with fusible [I, p. 95-96, 131-138].

В производственной практике чаще всего в качестве тугоплавкой фритты используют грунт N 601, содержащий, мас. %: SiO₂ - 44,95; Al₂O₃-2,5; TiO₂-2,0; Na₂O-22,51; Fe₂O₃-1,5; B₂O₃-9,5; MnO₂-2,0; Ni₂O₃-0,99; CaF₂-14,17, который смешивают при помоле с легкоплавкой фриттой [l]. Способ получения эмалевого покрытия, включающий введение при помоле в шликер грунта N601, нанесение шликера, сушку и обжиг покрытия, является по своей сущности наиболее близким аналогом предложенного изобретения.In industrial practice, most often as a refractory frit, soil N 601 is used, containing, by weight. %: SiO ₂ - 44.95; Al ₂ O ₃ -2.5; TiO ₂ -2.0; Na ₂ O-22.51; Fe ₂ O ₃ -1.5; B ₂ O ₃ -9.5; MnO ₂ -2.0; Ni ₂ O ₃ -0.99; CaF ₂ -14.17, which is mixed during grinding with a low melting frit [l]. A method of obtaining an enamel coating, including introducing N601 soil during grinding into a slip, applying a slip, drying and firing the coating, is in essence the closest analogue of the proposed invention.

К недостаткам известного способа можно отнести то, что для улучшения технологических свойств шликера и получения качественных покрытий в состав шликера вводят сильнотоксичные соединения фтора или тугоплавкие фторосодержащие фритты. The disadvantages of this method include the fact that in order to improve the technological properties of the slip and to obtain high-quality coatings, highly toxic fluorine compounds or refractory fluorine-containing frits are introduced into the slip composition.

Использование фторосодержащих соединений или фритт при приготовлении шликера приводит к ухудшению условий охраны окружающей среды. Кроме того, для плавки многофторосодержащих тугоплавких фритт требуется больше энергозатрат и увеличение расхода относительно дорогостоящих химикатов: буры, борной кислоты, кальцинированной соды, натриевой и калиевой селитр, оксидов алюминия, кобальта, никеля, железа и др. Это приводит к удорожанию эмалируемых изделий. The use of fluorine-containing compounds or frits in the preparation of a slip leads to a deterioration of environmental conditions. In addition, for the smelting of multifluorinated refractory frits, more energy is required and an increase in the consumption of relatively expensive chemicals: borax, boric acid, soda ash, sodium and potassium nitrate, aluminum oxides, cobalt, nickel, iron, etc. This leads to a rise in the cost of enameled products.

Задачей, которую решает предлагаемое изобретение, является снижение токсичности, тепло- и материальных затрат, расширение сырьевой базы используемых материалов в эмальпроизводстве, а также улучшение качества покрытия. The task that the invention solves is the reduction of toxicity, heat and material costs, the expansion of the raw material base of the materials used in enamel production, as well as improving the quality of the coating.

Сущность изобретения заключается в том, что согласно предлагаемому способу получения эмалевого покрытия, включающего приготовление и нанесение шликера с последующей сушкой и обжигом покрытия, в шликер дополнительно, в качестве мельничной добавки, вводят базальт системы SiO₂-Me₂O₃-RO-R₂O в количестве 10. ..60% от массы фритты и окись или закись никеля в количестве 0,2...1,5% от общей массы фритты и базальта.The essence of the invention lies in the fact that according to the proposed method for the preparation of an enamel coating, including the preparation and application of a slip followed by drying and firing of the coating, basalt of the SiO ₂ -Me ₂ O ₃ -RO-R ₂ system is added to the slip as an additional mill O in the amount of 10. ..60% by weight of the frit and oxide or nickel in the amount of 0.2 ... 1.5% of the total weight of the frit and basalt.

Базальт представляет собой распространенную изверженную горную породу, имеющую полиминеральный состав, нетугоплавкую и химически стойкую к большинству кислот и оснований. В предложенном способе был использован базальт системы SiO₂-Me₂O₃-RO-R₂O различных месторождений и различного состава. Например, базальт месторождения Иваново-Долинское (Украина) содержит, мас.%: SiO₂ - 48,87; Al₂O₃ - 14,97; Fe₂O₃ - 8,47; FeO - 6,39, CaO - 8,34; MgO - 5,83; TiO₂ - 2,79; MnO₂ - 0,80; Na₂O - 1,50; K₂O - 0,75; SO₃ - 0,25; CO₂ - 0,20; п. п. п. (потери при прокаливании) - 2,56. Базальт месторождения Берестовецкое (Украина) содержит, мас.%: SiO₂ - 49,03; Al₂О₃ - 12,59; Fe₂O₃ - 3,88; FeO - 10,15; CaO - 9,53; MgO - 5,47; TiO₂ - 2,85; MnO₂ - 0,60; Na₂O - 2,34; К₂O - 0,66; SO₃ - 0,16; CO₂ - 0,21; п.п.п. - 2,59.Basalt is a common igneous rock having a polymineral composition, non-refractory and chemically resistant to most acids and bases. In the proposed method, basalt of the SiO ₂ —Me ₂ O ₃ —RO — R ₂ O system of various deposits and various compositions was used. For example, the basalt of the Ivanovo-Dolinskoye deposit (Ukraine) contains, wt.%: SiO ₂ - 48.87; Al ₂ O ₃ - 14.97; Fe ₂ O ₃ - 8.47; FeO 6.39; CaO 8.34; MgO - 5.83; TiO ₂ - 2.79; MnO ₂ - 0.80; Na ₂ O - 1.50; K ₂ O - 0.75; SO ₃ 0.25; CO ₂ 0.20; pp (loss on ignition) - 2.56. The basalt of the Berestovetskoye deposit (Ukraine) contains, wt.%: SiO ₂ - 49.03; Al ₂ O ₃ - 12.59; Fe ₂ O ₃ - 3.88; FeO - 10.15; CaO 9.53; MgO - 5.47; TiO ₂ - 2.85; MnO ₂ 0.60; Na ₂ O - 2.34; K ₂ O - 0.66; SO ₃ 0.16; CO ₂ 0.21; p.p.p. - 2.59.

Технический результат изобретения заключается в снижении производственных затрат, расширении сырьевой базы и улучшении охраны окружающей среды. The technical result of the invention is to reduce production costs, expand the raw material base and improve environmental protection.

Для получения покрытия варят фритту, гранулируют ее мокрым способом, приготавливают из нее шликер, причем при помоле в шликер, кроме обычных заправочных средств, вводят базальт системы SiO₂-Me₂O₃-RO-R₂O в количестве 10. . . 60% от массы фритты и окись или закись никеля в количестве 0,2...1,5% от общей массы фритты и базальта, наносят шликер на металл, полученное покрытие сушат и обжигают. Полученный шликер, содержащий базальт и оксиды никеля, обладает хорошими реологическими свойствами и кроющей способностью. Его можно наносить как окунанием, обливом, так и пульверизацией. При сушке усадка слоя незначительна. Высушенный слой получается прочным, с хорошей адгезией к металлу. При обжиге образующаяся эмаль обладает хорошей смачиваемостью металлической поверхности, а также хорошей растекаемостью и адгезией.To obtain a coating, frit is cooked, granulated by wet method, a slip is prepared from it, and when grinding, in addition to conventional refueling agents, basalt of the SiO ₂ -Me ₂ O ₃ -RO-R ₂ O system is introduced in an amount of 10.. . 60% by weight of the frit and oxide or nickel oxide in the amount of 0.2 ... 1.5% of the total weight of the frit and basalt, apply a slip to the metal, the resulting coating is dried and fired. The resulting slip containing basalt and nickel oxides has good rheological properties and hiding power. It can be applied both by dipping, dousing, and spraying. When drying, the shrinkage of the layer is negligible. The dried layer is strong, with good adhesion to the metal. During firing, the resulting enamel has a good wettability of the metal surface, as well as good flowability and adhesion.

Примеры осуществления изобретения
Пример 1. Фритту, содержащую, мас.%: SiO₂ - 34,21; Al₂O₃ - 4,00; TiO₂ - 1,40; Na₂O - 26,14; Fe₂O₃ - 4,51; B₂O₃ - 21,00; MnO₂ - 5,58; P₂O₅ - 1,90; Co₂O₃ - 0,35; Ni₂O₃ - 0,91, размалывают мокрым способом в шаровой мельнице, причем при помоле в шликер, кроме заправочных средств, вводят базальт системы SiO₂-Me₂O₃-RO-R₂O в количестве 10% от массы фритты и окись или закись никеля в количестве 0,25 от общей массы фритты и базальта, после чего полученный шликер наносят на эмалируемое изделие, сушат и обжигают покрытие.Examples of carrying out the invention
Example 1. Frit containing, wt.%: SiO ₂ - 34,21; Al ₂ O ₃ - 4.00; TiO ₂ - 1.40; Na ₂ O - 26.14; Fe ₂ O ₃ - 4.51; B ₂ O ₃ - 21.00; MnO ₂ - 5.58; P ₂ O ₅ - 1.90; Co ₂ O ₃ 0.35; Ni ₂ O ₃ - 0.91, wet milled in a ball mill, and when grinding into the slip, in addition to refueling agents, the basalt of the SiO ₂ -Me ₂ O ₃ -RO-R ₂ O system is introduced in an amount of 10% by weight of the frit and oxide or nickel oxide in an amount of 0.25 of the total mass of frit and basalt, after which the resulting slip is applied to the enamelled product, dried and fired coating.

Пример 2. Из фритты, содержащей, мас.%: SiO₂ - 36,0; Na₂O - 20,0; Fe₂O₃ - 7,0; B₂O₃ - 22,0; MnO₂ - 2,0; K₂O - 4,0; Li₂O - 1,0; ZrO₂ - 5,0; NiO - 3,0, готовят покрытие, как в примере 1. В шликер вводят 33,4% базальта от массы фритты и окись или закись никеля в количестве 0,2% от общей массы фритты и базальта.Example 2. From a frit containing, wt.%: SiO ₂ - 36,0; Na ₂ O - 20.0; Fe ₂ O ₃ - 7.0; B ₂ O ₃ - 22.0; MnO ₂ 2.0; K ₂ O - 4.0; Li ₂ O - 1.0; ZrO ₂ - 5.0; NiO - 3.0, prepare the coating, as in example 1. 33.4% of basalt by weight of the frit and nickel oxide or oxide in the amount of 0.2% of the total mass of frit and basalt are added to the slip.

Пример 3. Из фритты, содержащей, мас.%: SiO₂ - 33,8; B₂O₃ - 24,2; Al₂O₃ - 5,1; CaO - 7,9; Na₂O - 21,8; CoO - 0,2; NiO - 1,8; F - 5,0 и фритты, содержащей, мас. %: SiO₂ - 38,6; B₂O₃ - 20,2; Al₂O₃ - 6,8; CaO - 8,0; Na₂O - 21,1; CoO - 0,2; NiO - 1,5; Mn₂O₃ - 0,4; F - 3,2, взятых в соотношении 1:1, готовят покрытие, как в примере 1. В шликер вводят 50% базальта от массы фритты и 1% окиси или закиси никеля от общей массы фритты и базальта.Example 3. From a frit containing, wt.%: SiO ₂ - 33.8; B ₂ O ₃ - 24.2; Al ₂ O ₃ - 5.1; CaO - 7.9; Na ₂ O - 21.8; CoO - 0.2; NiO - 1.8; F - 5.0 and frits containing, by weight. %: SiO ₂ - 38.6; B ₂ O ₃ - 20.2; Al ₂ O ₃ - 6.8; CaO - 8.0; Na ₂ O - 21.1; CoO - 0.2; NiO - 1.5; Mn ₂ O ₃ - 0.4; F - 3.2, taken in a 1: 1 ratio, prepare the coating, as in example 1. 50% of basalt by weight of the frit and 1% of nickel oxide or nitrous oxide of the total mass of frit and basalt are introduced into the slip.

Пример 4. Из фритты состава по примеру 2 готовят покрытие согласно примеру 1. В шликер вводят 60% базальта от массы фритты и 1,5% окиси или закиси никеля от общей массы фритты и базальта. Example 4. From the frit of the composition according to example 2, a coating is prepared according to example 1. 60% of basalt by weight of the frit and 1.5% of nickel oxide or nitrous oxide of the total mass of frit and basalt are introduced into the slip.

Пример 5. Из фритты состава по примеру 2 готовят покрытие согласно примеру 1. В шликер вводят 10% базальта от массы фритты и 0,2% окиси или закиси никеля от общей массы фритты и базальта. Example 5. From the frit of the composition of Example 2, a coating is prepared according to Example 1. 10% of basalt by weight of the frit and 0.2% of nickel oxide or nitrous oxide of the total mass of frit and basalt are introduced into the slip.

Свойства полученных покрытий представлены в нижеследующей таблице. The properties of the resulting coatings are presented in the table below.

Экспериментальные данные показывают, что после обжига покрытия, полученные путем введения в шликер эмалей 10...60% базальта от массы фритты и 0,2. . . 1,5% окиси или закиси никеля от общей массы фритты и базальта, характеризуются удовлетворительным внешним видом, сплошностью и улучшенными физико-химическими свойствами. Experimental data show that after firing, coatings obtained by introducing enamels of 10 ... 60% basalt by weight of frit and 0.2 into the slip enamels. . . 1.5% of nickel oxide or nitrous oxide of the total mass of frit and basalt are characterized by a satisfactory appearance, continuity and improved physicochemical properties.

Использование предлагаемого способа позволяет получить качественные покрытия, снизить производственные затраты, расширить сырьевую базу эмальпроизводства и улучшить условия охраны окружающей среды. Using the proposed method allows to obtain high-quality coatings, reduce production costs, expand the raw material base of enamel production and improve environmental conditions.

Источники информации
1. Эмалирование металлических изделий. Под редакцией В.В.Варгина, М.-Л.: Гос. научно-техническое издательство машиностроительной литературы. 1962, стр.93-101, 131-138, 147-171,189-198.Sources of information
1. Enameling of metal products. Edited by V.V. Vargin, M.-L .: State. scientific and technical publishing house of engineering literature. 1962, pp. 93-101, 131-138, 147-171,189-198.

2. Эмалирование металлических изделий, 2-е изд. дополненное и переработанное под общей редакцией В.В.Варгина. Л.: Машиностроение, 1972, стр. 495 с илл. 2. Enameling of metal products, 2nd ed. supplemented and revised under the general editorship of VVVargin. L .: Engineering, 1972, p. 495 with ill.

3. А.Петцольд и П.Пешманн. Эмаль и эмалирование. Справочник. Пер. с нем. М.: Металлургия, 1990, стр.99-101, 133, 150-160. 3. A. Petzold and P. Peshmann. Enamel and enamel. Directory. Per. with him. M .: Metallurgy, 1990, pp. 99-101, 133, 150-160.

Claims

A method of obtaining an enamel coating, including the preparation and application of a slip, followed by drying and firing of the coating, characterized in that the basalt of the SiO ₂ - Me ₂ O ₃ - RO - R ₂ O system is introduced into the slip in an amount of 10-60% by weight of frit and oxide or nickel oxide in an amount of 0.2 - 1.5% of the total mass of frit and basalt.