СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕКОРАТИВНОГО ЭМАЛЕВОГО ПОКРЫТИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ИЗДЕЛИЯ
METHOD OF PRODUCING DECORATIVE ENAMEL COATING ON SURFACE OF METAL ARTICLE

Изобретение относится к эмалированию поверхности металлических изделий, в частности к эмалированию строительных облицовочных изделий из стали.
Известен способ получения изделий с эмалированным рисунком под мрамор, включающий три последовательных процесса термообработки (см., например, заявку Японии №54-66823 C23D 5/06, опубл. в 1979).
Основной недостаток известного способа состоит в том, что из-за неоднократного повторения обжига при высоких температурах металлическое изделие часто из-за деформации теряет форму, что снижает качество поверхности изделия в целом.
Известен способ получения изделий с эмалевым покрытием «под камень», согласно которому на обычное грунтовое покрытие наносят слой земли, а на него - декоративное покрытие (см., например, заявку Японии №54-162715 C23D 5/06, опубл. в 1979).
Существенный недостаток известного способа состоит в том, что наносимое покрытие имеет повышенную толщину, что увеличивает хрупкость покрытия и уменьшает его устойчивость к ударам.
Наиболее близким к предлагаемому способу получения декоративного эмалевого покрытия на поверхности металлических изделий является способ, включающий подготовку смеси, состоящей из не менее трех фритт, из которых не менее чем одна является легкоплавкой, а остальные - тугоплавкими, при соотношении их, равном 1-6, и дисперсности первых не более 20 меш, а вторых (тугоплавких) не менее 40-50 меш и нанесении ее на поверхность изделия при температуре 600-800°С с последующим обжигом при температуре 750-820°С в течение 3-6 минут (см. авторское свидетельство SU 1783001 C23D 5/06 от 23.12.1992). Указанный способ по существенным признакам наиболее близок предлагаемому, поэтому принят в качестве прототипа.
Существенным недостатком указанного способа является необходимость подогрева металлических изделий и последующего их обжига. Указанные операции повышают вероятность деформации изделий. Отмеченное повышает затраты на контрэмали, к тому же увеличивает толщину металлического изделия из-за необходимости нанесения дополнительного эмалированного покрытия. В совокупности отмеченное усложняет технологию, приводит к повышенной трудоемкости производства и увеличивает расход материальных и энергетических ресурсов.
В предлагаемом техническом решении устранены указанные недостатки благодаря применению существенно более эффективного способа получения декоративного эмалевого покрытия, в том числе «под камень».
Поставленная проблема решается благодаря тому, что в способе получения декоративного эмалевого покрытия на поверхности металлического изделия, включающем получение смесей легкоплавких и тугоплавких фритт, нанесение смесей на поверхность изделия и последующую сушку и обжиг, отличающийся тем, что получают смеси трех фритт различного состава - легкоплавкой фритты с фракцией зерна >4 меш, легкоплавкой фритты с фракцией зерна 40-50 меш и тугоплавкой фритты с фракцией зерна не менее 60-70 меш, которые смешивают с дистиллированной водой и глиной, при этом на поверхность изделия первым наносится слой смеси легкоплавкой фритты с фракцией зерна >4 меш, вторым слоем - смесь легкоплавкой фритты с фракцией зерна 40-50 меш, а третьим слоем - смесь тугоплавкие фритты с фракцией зерна не менее 60-70 меш, после нанесения указанных слоев путем проведения по поверхности изделия острым зубчатым предметом получают форму узора и осуществляют сушку при комнатной температуре в течение 20…25 минут с последующим однократным обжигом в течение 4…5 минут при температуре 800…900°С.
При этом перед нанесением смесей фритт поверхность изделия покрывают фриттой грунтовой эмали, которую обжигают при температуре до 900°С в течение двух минут. Причем смеси фритт наносят на рельефную поверхность изделия.
Перечисленная совокупность операций позволяет получать изделия с эмалевым покрытием, имитирующим природные или полудрагоценные камни, пластичным и устойчивым к ударам благодаря добавлению глины и однократному обжигу.
Таким образом, при получении указанных смесей используют не менее трех фритт различного состава, из которых не менее одной имеют температуру обжига до 920°С (тугоплавкие фритты), а остальные - низкую температуру обжига на уровне 750°С (легкоплавкие фритты). Размер зерен тугоплавких фритт должен быть не менее 60-70 меш (№ сеток 0,25-0,21), легкоплавких фритт не менее 40-50 меш (№ сеток 0,420-0,297) и более 4 меш (№ сеток >3,96-5,00). Каждая смесь смешивается с глиной и с дистиллированной водой. Используют дистиллированную очищенную воду, практически не содержащую примесей и посторонних включений. Отмеченное необходимо для того, чтобы не влиять на состав смешиваемой с водой эмали.
Консистенция образующейся жидкой сметаны создает возможность для равномерного нанесения смеси на поверхность покрываемого изделия, что положительно сказывается на качестве продукции. Кроме того, отмеченное позволяет наносить смесь на поверхность любого типа, в том числе на рельефную, с возможными выступами и углублениями.
Добавлением глины обеспечивают повышение пластичности покрытия.
При использовании двух и более легкоплавких фритт размером их зерен регулируют вид и цвет покрытия от вкраплений и пятен до разводов и узоров неправильной формы.
Для получения покрытия с разводами и (или) узорами, первым наносят слой смеси легкоплавкой фритты с фракцией зерна более 4 меш, вторым слоем наносят смесь легкоплавкой фритты с фракцией зерна 40-50 меш, третий слой - тугоплавкие фритты, с размером зерна не менее 60-70 меш.
Основная особенность предлагаемого способа заключается в том, что реализация способа уменьшает трудоемкость процесса и повышает качество цветовой гаммы благодаря отсутствию многочисленных нагревов, которые влияют на пигмент эмали и сцепление разных видов эмалей между собой. В разработанном способе декоративную эмаль обжигают один раз.
Существенным в предлагаемом способе является использование спекания порошков эмалевых фритт различной дисперсности и состава, основанного на нанесении смесей в жидком виде и последовательности их нанесения по фракциям, цветам, температурной разнице процесса спекания фритт и механическом формировании желаемой структуры. После достижения температуры кипения легкоплавкие фритты поднимаются на верхний слой, и их границы определяют границы тугоплавких фритт с более мелкой фракцией, как ловушки для определения желаемой формы и структуры.
Использование эмалированных стальных листов особенно рекомендуется в вестибюлях станций метрополитена. Эмалирование сооружений метрополитена является не только решением сложных инженерно-архитектурных задач, но и эстетически практичным решением, которое требуется на стациях метрополитена, где каждая конструкция может оказаться под воздействием подземных вод.
Покрытия получаются с разводами, узорами или вкраплениями в зависимости от соотношения фракций, порядка их нанесения, чистоты цветов фритт и вида использованного зубчатого предмета, которым придают желаемый вид структуры камня.
Предлагаемый способ обеспечивает экономию энергетических затрат благодаря соответствующему подбору тугоплавких и легкоплавких эмалей и соблюдению предложенной технологии нанесения получаемых эмалевых смесей.