СТЕКЛОЭМАЛЕВОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ
GLASS-ENAMEL COATING FOR STEEL PRODUCTS

Стеклоэмалевое покрытие для стальных изделий
Изобретение относится к области получения однослойных стеклоэмалевых покрытий для стальных изделий, и может быть использовано в производстве эмалированных стальных изделий, применяемых в химической, фармацевтической, пищевой, нефтяной, газовой промышленности, строительстве.
Известен состав однослойного стеклоэмалевого покрытия для баков автоматических и полуавтоматических стиральных машин и других изделий электробытового машиностроения (Патент РФ №2016862, опубликован 30.07.1994 МПК C03C 8/08), содержащий следующие компоненты, мас.%:
SiO<sub>2</sub>
33,0-35,0;
CuO
1,0-2,5;
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
3,0-4,5;
Na<sub>2</sub>O
25,8-26,5;
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
20,0-21,0;
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
2,5-5,0;
TiO<sub>2</sub>
1,0-3,0;
Со<sub>2</sub>О<sub>3</sub>
0,25-0,5;
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
1,0-1,95;
NiO
0,5-1,2;
MnO<sub>2</sub>
4,0-6,0;
SnO<sub>2</sub>
0,03-0,1.
Недостатком указанного покрытия является низкая химическая стойкость, а также узкая область применения.
Также известен состав стеклоэмалевого покрытия для эмалирования стали и чугуна (Патент РФ №2318755, опубликован 10.03.2008 МПК C03C 8/08), содержащий следующие компоненты мас. %:
SiO<sub>2</sub>
- 18,0-22,0;
TiO<sub>2</sub>
- 13,0-15,0;
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
- 3,0-5,0;
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
- 15,0-20,0;
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
- 15,0-17,0;
MgO
- 2,0-3,0;
CaO
- 2,0-3,0;
ZnO
- 22,0-25,0.
Недостатком указанного покрытия является его использование только в качестве покровного покрытия, а также низкая химическая стойкость к действию агрессивных средад.
Наиболее близким по составу к заявленному является однослойное стеклоэмалевое покрытие (Патент РФ №94029962, опубликован 27.05.1996 МПК C03C 8/08), содержащее в своем составе следующие компоненты, мас.%:
SiO<sub>2</sub>
44,00-47,00;
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
6,10-7,50;
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
15,40-15,90;
Na<sub>2</sub>O
16,30-16,90;
K<sub>2</sub>O
1,50-2,40;
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
0,80-1,20;
СаО
2,30-2,45;
СоО
1,20-1,40;
NiO
0,30-0,35;
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
1,20-1,30;
Na<sub>3</sub>AlF<sub>6</sub>
2,80-3,00;
MgO
1,00-1,30;
CaF<sub>2</sub>
2,00-3,40;
MnO<sub>2</sub>
0,35-0,65.
Недостатком прототипа является его высокая ресурсоемкость.
Задачей изобретения является увеличение срока службы эмалированных стальных изделий за счет повышения химической стойкости стеклоэмалевого покрытия.
Технический результат изобретения - повышение химической стойкости однослойного стеклоэмалевого покрытия для стальных изделий различного назначения, понижение температуры обжига (менее 800°C), а также увеличение прочности сцепления стеклоэмалевого покрытия с металлом.
2
2
3
2
3
2
2
2
2
2
2
Достигается это тем, что однослойное стеклоэмалевое покрытие для стальных изделий, включающее SiO, AlO, ВО, NaO, KO, CaO, NiO, MgO, CaF, MnO, дополнительно содержит оксид лития LiO, понижающий температуру обжига, оксид титана TiO, увеличивающий химическую стойкость, а также оксид меди CuO, повышающий прочность сцепления стеклоэмалевого покрытия и стальной основы изделия, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
SiO<sub>2</sub>
46,5-51,0;
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
3,5-5,0;
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
13,5-16,5;
Na<sub>2</sub>O
11,0-12,5;
K<sub>2</sub>O
1,5-3,5;
Li<sub>2</sub>O
3,5-5,0;
TiO<sub>2</sub>
4,5-6,5;
МО
0,5-2,0;
CaF<sub>2</sub>
4,5-6,5;
MnO<sub>2</sub>
1,0-3,0;
СоО
0,5-2,0;
CuO
0,1-1,0.
Однослойное стеклоэмалевое покрытие для стальных изделий получают следующим образом. Используют следующие сырьевые материалы: песок, полевой шпат, бура, селитра натриевая, оксид титана, поташ, литий углекислый, оксид марганца, оксид никеля, плавиковый шпат, оксид меди. Сырьевые материалы измельчают в шаровой мельнице сухого помола до размера частиц не более 2 мм. Все компоненты шихты однослойного стеклоэмалевого покрытия взвешивают, тщательно перемешивают и сплавляют при температуре 1300-1350°C в течение часа. Готовый расплав стеклоэмали гранулируют путем выливания в воду.
Пример 1. Для проведения испытания был принят следующий состав однослойного стеклоэмалевого покрытия для стальных изделий, мас.%:
SiO<sub>2</sub>
46,5;
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
3,5;
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
15,0;
Na<sub>2</sub>O
11,8;
K<sub>2</sub>O
2,5;
Li<sub>2</sub>O
4,5;
TiO<sub>2</sub>
5,0;
NiO
0,5;
CaF<sub>2</sub>
6,0;
MnO<sub>2</sub>
3,0;
СоО
1,0;
CuO
0,7.
Сумма:
100.
Отвешенные сырьевые материалы в соответствии с составом сплавляются при 1300-1350°C в течение часа. Обжиг однослойного стеклоэмалевого покрытия для стальных изделий осуществляется в электрической печи в диапазоне температур 750-800°C. Полученное стеклоэмалевое покрытие для стали подвергается испытаниям по определению прочности сцепления покрытия со сталью, коррозионной стойкости согласно ГОСТ 24788-81, кислото- и щелочестойкости по ГОСТ 10134,2-82, ГОСТ 10134,3-82, соответственно. В результате испытаний индекс сцепления стеклоэмалевого покрытия с металлом Н=89%, кислотостойкость стеклоэмалевого покрытия составляет 77%, а щелочестойкость 73%.
Пример 2. Для проведения испытания был принят следующий состав однослойного стеклоэмалевого покрытия для стальных изделий, мас.%:
SiO<sub>2</sub>
48,7;
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
4,2;
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
14,3;
Na<sub>2</sub>O
11,8;
K<sub>2</sub>O
2,5;
Li<sub>2</sub>O
4,0;
TiO<sub>2</sub>
4,1;
NiO
1,0;
CaF<sub>2</sub>
5,2;
MnO<sub>2</sub>
2,3;
СоО
1,2;
CuO
0,7.
Сумма:
100.
Отвешенные сырьевые материалы в соответствии с составом сплавляются при 1300-1350°C в течение часа. Обжиг однослойного стеклоэмалевого покрытия для стальных изделий осуществляется в электрической печи в диапазоне температур 750-800°C. Полученное стеклоэмалевое покрытие для стали подвергается испытаниям по определению прочности сцепления покрытия со сталью, коррозионной стойкости согласно ГОСТ 24788-81, кислото- и щелочестойкости по ГОСТ 10134,2-82, ГОСТ 10134,3-82, соответственно. В результате испытаний индекс сцепления стеклоэмалевого покрытия с металлом Н=89%, кислотостойкость стеклоэмалевого покрытия составляет 79%, а щелочестойкость 74%.
Пример 3. Для проведения испытания был принят следующий состав однослойного стеклоэмалевого покрытия для стальных изделий, мас. %:
SiO<sub>2</sub>
51,0;
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
5,0;
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
13,8;
Na<sub>2</sub>O
10,2;
K<sub>2</sub>O
2,5;
Li<sub>2</sub>O
3,5;
TiO<sub>2</sub>
3,5;
NiO
1,0;
CaF<sub>2</sub>
5,0;
MnO<sub>2</sub>
2,0;
CoO
2,0;
CuO
0,5.
Сумма:
100.
Отвешенные сырьевые материалы в соответствии с составом сплавляются при 1300-1350°C в течение часа. Обжиг однослойного стеклоэмалевого покрытия для стальных изделий осуществляется в электрической печи в диапазоне температур 750-950°C. Полученное стеклоэмалевое покрытие для стали подвергается испытаниям по определению прочности сцепления покрытия со сталью, коррозионной стойкости согласно ГОСТ 24788-81, кислото- и щелочестойкости по ГОСТ 10134,2-82, ГОСТ 10134,3-82, соответственно. В результате испытаний индекс сцепления стеклоэмалевого покрытия с металлом Н=87%, кислотостойкость стеклоэмалевого покрытия составляет 82%, а щелочестойкость 78%.