RU2368573C1 - Масса для получения силикатного эмалевого покрытия на стали - Google Patents
Масса для получения силикатного эмалевого покрытия на стали Download PDFInfo
- Publication number
- RU2368573C1 RU2368573C1 RU2008118774/03A RU2008118774A RU2368573C1 RU 2368573 C1 RU2368573 C1 RU 2368573C1 RU 2008118774/03 A RU2008118774/03 A RU 2008118774/03A RU 2008118774 A RU2008118774 A RU 2008118774A RU 2368573 C1 RU2368573 C1 RU 2368573C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- enamel
- frit
- silicate
- mass
- ceramic
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/062—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
- C03C3/064—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области химических составов силикатных эмалевых покрытий для стали. Технический результат заключается в получении эмалевого покрытия с матовой поверхностью, высокой коррозионной устойчивостью и устойчивостью цвета под воздействием инфракрасных и ультрафиолетовых лучей. Масса для получения силикатного эмалевого покрытия на стали включает фритту стеклокерамической эмали, пигмент керамический, глину огнеупорную, фритту силикатной эмали и заправочное средство при следующем содержании компонентов, мас.%: фритта силикатной эмали - 21-26; пигмент керамический - 5,5-10; глина огнеупорная - 5-6; заправочное средство - 0,1-1,0; фритта стеклокерамической эмали - остальное. Фритта стеклокерамической эмали имеет следующий состав, мас.%: SiO2 - 32,0-34,0; Na2O - 20,0-23,0; B2O3 - 11,0-14,0; Al2O3 - 21,0-25,0; CaO - 2,0-3,5; K2O - 5,5-7,0. 2 з.п. ф-лы, 4 табл.
Description
Изобретение относится к области химических составов силикатных эмалевых покрытий для стали, преимущественно для стального листа, предназначенного для использования в качестве рабочей поверхности классных (учебных) досок, облицовочных строительных элементов, обладающих комплексом уникальных свойств: матовой поверхностью, исключающей наличие бликов как при прямом, так и боковом освещении, высокой коррозионной устойчивостью, устойчивостью цвета под воздействием инфракрасных и ультрафиолетовых лучей.
Известна фритта для получения силикатно-эмалевого покрытия, содержащая (мас.%): SiO2 49,0-54,0; Al2O3 7,0-10,0; Fe2O3 0,3-0,7; CaO 1,5-2,0; MgO 0,3-0,8; Na2O 14,0-17,5; K2O 3,5-5,5; В2О3 12,2-14,4; TiO2 0,02-0,05; F 4,4-5,5 [1].
Силикатно-эмалевое покрытие на стали, полученное на основе этой известной фритты, имеет хороший комплекс эксплуатационных свойств, но, имея высокую отражательную способность поверхности при прямом и боковом освещении и низкое сопротивление износу, оно не может быть использовано для покрытия листовой стали, используемой в качестве рабочих поверхностей классных досок.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является масса для получения стеклокерамического эмалевого покрытия [2].
Известная масса включает фритту, содержащую оксиды SiO2, Na2O, В2О3, Al2O3, CaO, К2О, а также фторид кальция - CaF2, керамические пигменты на основе оксида хрома при следующем соотношении компонентов, мас.%: фритта 46-51; керамические пигменты 46-51; глина огнеупорная 2,4-8,0, причем фритта имеет состав, мас.%: SiO2 46,0-52,0; Na2O 12,0-18,0; В2О3 10,0-16,0; Al2O3 7,0-11,0; CaO 1,0-5,0; K2O 1,0-3,0; CaF2 6,0-12,0.
Эта известная масса обеспечивает получение матовой поверхности силикатно-эмалевого покрытия преимущественно за счет высокого содержания керамического пигмента. Однако практика использования массы для получения стеклокерамического эмалевого покрытия выявила ряд значительных недостатков при формировании покрытия на листовой стали и при его эксплуатации, причем задолго до гарантийного срока, по причине недостаточной износостойкости и потере эксплуатационных характеристик. Покрытие указанного состава имеет повышенную шероховатость и пористость, что приводит к изменению цветовой гаммы и потере блеска поверхности из-за сколов микрорельефа и засорения пор. Степень блеска и коэффициент отражения не соответствует требованиям [3].
В заявленном изобретении поставлена задача минимизировать недостатки известной и создать массу для получения стеклокерамического эмалевого покрытия с высоким комплексом технологических показателей в процессе формирования эмалевого слоя и эксплуатационными свойствами, устойчивыми при длительных сроках использования изделий из листовой стали с эмалированной поверхностью.
Поставленная задача достигается тем, что масса для получения силикатного эмалевого покрытия, содержащая фритту стеклокерамической эмали, пигмент керамический, глину огнеупорную, дополнительно содержит фритту силикатной эмали и заправочное средство при следующем содержании компонентов, мас.%: фритта силикатной эмали 21-26; пигмент керамический 5,5-10; глина огнеупорная 5-6; заправочное средство 0,1-1,0; основа - фритта стеклокерамической эмали следующего химического состава, мас.%: SiO2 32,0-34,0; Na2O 20,0-23,0; В2О3 11,0-14,0; Al2O3 21,0-25,0; CaO 2,0-3,5; K2O 5,5-7,0.
Заявленные интервалы содержания оксидов кремния, натрия, алюминия, кальция и калия обусловлены стабилизацией технологических параметров фритты за счет устойчивых химических связей между элементами при формировании их структурных фазовых составляющих.
Заявленный количественный и химический состав составляющих компонентов массы для получения силикатного эмалевого покрытия установлен по результатам анализа многочисленных данных испытания технологических параметров различных составов фритт и полученных из этих масс эксплуатационных характеристик покрытий.
Сущность заявленного изобретения заключается в том, что основными компонентами состава массы для получения силикатного эмалевого покрытия выбраны фритты с различными физическими свойствами кристаллов, зависящих от химического состава, сил и типа действующих между молекулами и атомами химических связей, а также от характера структуры. В кристаллических решетках действуют ионные, атомные и металлические связи, превалирование одной из которых и определяет соответствующий тип кристалла, а его структура в значительной степени зависит от термодинамических условий кристаллизации.
Значительное влияние на свойства кристаллов силикатной эмали оказывает координационное число элементов, характеризующее количество атомов или ионов противоположного знака, окружающих данный атом или ион, что позволяет оценивать склонность фритт к кристаллизации и стеклообразованию. Зависимость физико-химических свойств силикатных эмалей от структуры и пропорции составляющих фритт, а также их зависимости от тугоплавкости, термо- и химической стойкости, прочности, вязкости, удельного электрического сопротивления и склонности к расстеклованию были учтены при корректировке содержания компонентов фритт и их пропорции в массе для получения силикатного эмалевого покрытия.
Предложен новый состав основного компонента заявленной массы - фритты стеклокерамической покровной эмали, отличающийся от известной содержанием SiO2, Al2O3, Na2O и К2О и иным количественным соотношением компонентов массы в целом. Заправочное средство, например алюминат натрия (NaAlO2), нитрит натрия (NaNO2), карбонат калия (K2CO3), хлорид калия (KCl) или их смесь в равных долях, обеспечивает требуемое значение консистенции приготовляемых эмалевых шликеров и толщину покрытия.
В качестве дополнительной силикатной фритты в составе заявленной массы используют известный состав марки ЭСП-210 [4], содержащий мас.%: SiO2 47,0-53,0; Na2O 12,0-18,0; В2О3 11,0-17,0; Al2O3 4,0-11,0; CaO 3,0-10,0; K2O 1,0-3,0; F не более 6,0.
Указанная фритта в заявленных пределах (21-26%) в смеси с фриттой стеклокерамической эмали (основа) при оплавлении в процессе обжига и последующего охлаждения при определенных температурно-временных условиях кристаллизуются на границах раздела фаз, что приводит к образованию негомогенных структур, способствует более прочному сцеплению с грунтовым слоем и формированию покрытия заданного свойства: плотности, упругости, прочности, твердости, износостойкости, термостойкости.
По сравнению с известным в предлагаемом составе массы значительно уменьшено содержание керамического пигмента, что способствует формированию равномерной микрорельефной матовой поверхности эмалевого покрытия без образования бликов при освещении ее с разных ракурсов. Введение керамического пигмента интенсифицирует исключительно высокую склонность к объемной кристаллизации, существенно расширяет температурные границы кристаллизации эмалей, улучшает разлив эмали, способствует упрочнению покрытия.
Однако при введении выше 10 мас.% керамический пигмент остается в эмали в виде микроскопических включений, разобщает зерна других кристаллических составляющих, препятствует образованию кристаллического сростка и поэтому понижает прочность покрытия, увеличивает шероховатость и пористость. Величина введения керамического пигмента определена в пределах 5,5-10%.
Заявленный состав массы дает возможность контролировать и регулировать процессы на стадии подготовки массы для нанесения на грунтовую поверхность листа (приготовление эмалевого шликера), регулировать технологические параметры (температура и продолжительность обжига и др.) при формировании эмалевого слоя, что в конечном итоге обеспечивает достижение основной задачи изобретения - высокий комплекс эксплуатационных характеристик эмалевого покрытия при длительном сроке его использования.
В таблице 1 приведены полученные составы выплавленной стеклокерамической фритты в промышленных условиях по заданной технологии синтеза с различным содержанием оксидов, SiO2, Na2O, В2О3, Al2O3, CaO, K2O в заданных интервалах, а в таблице 2 указаны физические свойства этой фритты, полученные лабораторными экспериментами.
Из таблиц 1 и 2 следует, что заданные параметры и свойства фритты, обеспечивающей необходимые параметры массы для получения силикатного эмалевого покрытия с требуемыми эксплуатационными характеристиками, могут быть получены при содержании оксидов в заявленных интервалах: SiO2 32,0-34,0; Na2O 20,0-23,0; В2О3 11,0-14,0; Al2O3 21,0-25,0; CaO 2,0-3,5, K2O 5,5-7,0.
Пример конкретного выполнения.
Для получения силикатных эмалевых покрытий на поверхности тонколистовой стали марки 08КП с толщиной листа 0,35 мм, используемой для поверхности классных досок, на основе заявленной массы были выбраны и приготовлены соответствующие шликеры в пяти вариантах в соотношении: усредненного химического состава стеклокерамической фритты, содержащей, мас.%: SiO2 33,0; Na2O 22,0; B2O3 12,5; Al2O3 23,25; CaO 3,0; K2O 6,25 (основа), усредненного химического состава силикатной эмали марки ЭСП-210 в заданных пределах (21-26), керамического пигмента (5,5-10) и усредненного состава добавок остальных составляющих заявленной массы (таблица 3).
Приготовление шликеров и подготовка поверхности эмалируемого изделия (листа) выполняется по существующим методикам, используемым в технологии эмалирования.
При мокром измельчении в барабанной мельнице вместе с стеклокерамической фриттой, фриттой силикатной эмали ЭСП-210, пигментом керамическим, огнеупорной глиной и заправочным средством в шаровую мельницу добавляют воду в количестве 45-50 мас.%.
В качестве мелющих тел применяют корундовые шары диаметром 30, 40 мм. Соотношение масс шаров и фритт - 2,4:1. Температура рабочего пространства мельницы - не более 28°C. Время измельчения - 12-14 часов до тонины помола шликера (размера частиц фритты) 35-45 мкм. Параметры готового шликера:
объемная масса 1,58-1,62 г/см3;
консистенция - 3,0-4,5 г/дм2.
Полученные шликеры эмалей перед использованием в производстве выдерживали 20-22 часа для установления равновесия между растворенными солями и огнеупорной глиной, а также прохождения процесса выщелачивания (выщелачиваются щелочи). Эмалевый шликер должен быть седиментационно устойчив, при определенных условиях имеет свойства, присущие жидкости, а после нанесения на изделия должен приобретать характеристики практически твердого тела. Для этого изделия после нанесения эмалевого шликера сушили при температуре 120-140°С и обжигали при температуре 780-800°С.
Показатели качества полученных эмалевых покрытий приведены в таблице 4, из которой следует, что более высокие качественные показатели покрытия получены с использованием стеклокерамической фритты с заявленным составом, мас.%: SiO2 32,0-34,0; Na2O 20,0-23,0; B2O3 11,0-14,0; Al2O3 21,0-25,0; CaO 2,0-3,5; K2O 5,5-7,0, фритты силикатной эмали марки ЭСП-210 в пределах (21-26%) и добавками (пигмент керамический, глина огнеупорная, заправочное вещество) в заданных пределах.
Использование массы заявленного состава не требует дефицитных и дорогостоящих материалов, оборудования для приготовления, что значительно снижает себестоимость продукции и расширяет сферу применения.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР № 1433922, 30.10.88 г., Бюл. № 40.
2. Авторское свидетельство СССР № 1805103, 30.03.93 г., Бюл. № 12.
3. ГОСТ 20064-86. Изменения 1-IV-90. Доски классные.
4. ГОСТ 24405-80. Изменения №1 и №2. Эмали силикатные (фритты). Технические условия.
| Таблица 1 | |||||
| Компоненты | Содержание компонентов, мас.% | ||||
| Порядковый номер состава | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| SiO2 | 31,0 | 32,0 | 33,0 | 34,0 | 35,0 |
| B2O3 | 12,5 | 13,0 | 14,0 | 13,0 | 14,0 |
| Al2O3 | 26,0 | 25,0 | 23,0 | 21,0 | 20,0 |
| СаО | 3,5 | 3,0 | 3,0 | 3,5 | 3,0 |
| Na2O | 19,0 | 20,0 | 21,0 | 23,0 | 24,0 |
| K2O | 8,0 | 7,0 | 6,0 | 5,5 | 4,0 |
| Таблица 2 | ||||||
| Показатели свойств фритты | Значения показателей физико-механических свойств | |||||
| Порядковый номер состава фритты | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | предельные допустимые показатели | |
| Плотность, кг/м3 | 2530 | 2490 | 2470 | 2440 | 2390 | 2500-2400 |
| Потеря массы, %, в 4-%-ной СН3СООН | 0,15 | 0,14 | 0,13 | 0,12 | 0,11 | 0,12-0,15 |
| Температурный коэффициент линейного расширения, α·10-7, 1/°С | 102,4 | 107,7 | 111,8 | 115,0 | 118,4 | 105-115 |
| Растекаемость эмали, мм | 5,6 | 6,2 | 8,1 | 9,8 | 11,4 | 6,0-10,0 |
| Таблица 3 | |||||
| Состав покрытия, № | Соотношение компонентов, мас.% | ||||
| Фритта стеклокерамической эмали | Фритта силикатной эмали марки ЭСП-210 | Пигмент керамический | Глина огнеупорная | Заправочное средство | |
| 1 | 70,42 | 19,0 | 5,0 | 5,5 | 0,08 |
| 2 | 67,90 | 21,0 | 5,5 | 5,5 | 0,10 |
| 3 | 62,00 | 24,0 | 8,0 | 5,5 | 0,50 |
| 4 | 57,50 | 26,0 | 10,0 | 5,5 | 1,00 |
| 5 | 54,40 | 28,0 | 11,0 | 5,5 | 1,10 |
| 6 | 46,00 | - | 46,0 | 8,0 | - |
| Таблица 4 | ||||||
| Состав покрытия, № | Свойства покрытия (показатели качества) | |||||
| Блеск, % | Коэффициент отражения, % | Истираемость, г/см2 (за 10 мин) | Твердость, ед. шкалы Mooca | Шероховатость, Ra | Ударная прочность, Дж | |
| 1 | 6,2 | 25,3 | 2,7 | 5-6 | 2,31 | 0,54 |
| 2 | 4,8 | 24,0 | 2,2 | 6-7 | 1,96 | 0,56 |
| 3 | 3,6 | 22,5 | 2,0 | 7 | 1,80 | 0,58 |
| 4 | 2,8 | 21,0 | 2,2 | 6-7 | 1,79 | 0,58 |
| 5 | 1,9 | 18,0 | 3,2 | 5-6 | 2,18 | 0,50 |
| прототип | 0*) | 12,0 | 3,5 | 5-6 | 2,49 | 0,49 |
| *)Степень блеска должна быть в пределах 2-6% (ГОСТ 20064-86, изменения I-IV-90), а коэффициент отражения не менее 20%. | ||||||
Claims (3)
1. Масса для получения силикатного эмалевого покрытия на стали, включающая фритту стеклокерамической эмали, пигмент керамический, глину огнеупорную, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит фритту силикатной эмали и заправочное средство при следующем содержании компонентов, мас.%:
Фритта силикатной эмали 21-26
Пигмент керамический 5,5-10
Глина огнеупорная 5-6
Заправочное средство 0,1-1,0
Фритта стеклокерамической эмали Остальное,
причем фритта стеклокерамической эмали имеет следующий состав, мас.%: SiO2 32,0-34,0; Na2O 20,0-23,0; B2O3 11,0-14,0; Al2O3 21,0-25,0; CaO 2,0-3,5; K2O 5,5-7,0.
причем фритта стеклокерамической эмали имеет следующий состав, мас.%: SiO2 32,0-34,0; Na2O 20,0-23,0; B2O3 11,0-14,0; Al2O3 21,0-25,0; CaO 2,0-3,5; K2O 5,5-7,0.
2. Масса для получения силикатного эмалевого покрытия по п.1, отличающаяся тем, что используют фритту силикатной эмали марки ЭСП-210 состава, мас.%: SiO2 47,0-53,0; Na2O 12,0-18,0; B2O3 11,0-17,0; Al2O3 4,0-11,0; CaO 3,0-10,0; K2O 1,0-3,0; F не более 6,0.
3. Масса для получения силикатного эмалевого покрытия по п.1, отличающаяся тем, что в качестве заправочного средства используют либо один из электролитов: хлорид калия KCl; нитрит натрия NaNO2; алюминат натрия NaAlO2; карбонат калия K2CO3 или их смесь в равных долях.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008118774/03A RU2368573C1 (ru) | 2008-05-12 | 2008-05-12 | Масса для получения силикатного эмалевого покрытия на стали |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008118774/03A RU2368573C1 (ru) | 2008-05-12 | 2008-05-12 | Масса для получения силикатного эмалевого покрытия на стали |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2368573C1 true RU2368573C1 (ru) | 2009-09-27 |
Family
ID=41169519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008118774/03A RU2368573C1 (ru) | 2008-05-12 | 2008-05-12 | Масса для получения силикатного эмалевого покрытия на стали |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2368573C1 (ru) |
-
2008
- 2008-05-12 RU RU2008118774/03A patent/RU2368573C1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Rasteiro et al. | Crystalline phase characterization of glass-ceramic glazes | |
| CN111807704B (zh) | 应用于卫生陶瓷的亚光釉及应用其的卫生陶瓷和制备方法 | |
| US6132832A (en) | Tile glaze | |
| CN103964900B (zh) | 一种天蓝色窑变釉配方及其制备方法 | |
| JP5365975B2 (ja) | 結晶化ガラス物品及びその製造方法 | |
| JP2000211942A (ja) | アルカリ金属を含まない鉛不含のガラス組成物 | |
| CN112340994B (zh) | 耐磨防污熔块及其制备方法、釉料和大理石瓷砖 | |
| US6881690B2 (en) | Compositions for the decoration of ceramic materials | |
| ES2360781A1 (es) | Composición y procedimiento para la obtención de materiales para el recubrimiento de cuerpos cerámicos y los artículos así obtenidos. | |
| WO2016038447A1 (en) | Glaze composition for treating ceramics, method of glazing ceramic articles and glazed ceramic articles | |
| CN113429130B (zh) | 一种闪光超耐磨钻石釉、瓷砖及其制备方法 | |
| Pekkan | The thermal and microstructural behavior of a R2O–RO–(ZnO)–Al2O3–(TiO2)–SiO2 based macro-crystalline raw glaze system | |
| Gajek et al. | Microstructure and mechanical properties of diopside and anorthite glazes with high abrasion resistance | |
| BR102017001023A2 (pt) | Ceramic pigment used for decoration of ceramic and ink objects | |
| RU2368573C1 (ru) | Масса для получения силикатного эмалевого покрытия на стали | |
| EP3584233A1 (en) | Composition and shaping of a ceramic material with low thermal expansion coefficient and high resistance to thermal shock | |
| EP3327092B1 (en) | Transparent matt ink for the protection of ceramic coatings | |
| KR20200009179A (ko) | 본차이나 도자기용 화학강화 유약 조성물을 이용한 본차이나 도자기의 제조방법 | |
| US3404027A (en) | Satin finish vitrifiable enamels | |
| JP2017095286A (ja) | アルミニウムほうろう用釉薬 | |
| Güngör et al. | Development of scratch resistance of soft porcelain opaque glazes | |
| Hossain et al. | Vitreous enamel coating on mild steel substrate: characterization and evaluation | |
| RU2769688C2 (ru) | Силикатное эмалевое покрытие для внутренней защиты стальных трубопроводов | |
| TR2022019667A1 (tr) | Aşınma direnci arttırılmış emaye kaplama | |
| Sundari et al. | The high-hardness ceramic glazes based on basalt from Bali Province for ceramic body coatings |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180513 |