ЭМАЛЬ Российский патент 1997 года по МПК C03C8/06 

Изобретение относится к нанесению защитных покрытий и может быть использовано для защиты стальных изделий, в том числе трубопроводов горячего водоснабжения, от коррозии при их эксплуатации в горячей воде при температуре до 95^oC.

Известна эмаль для безгрунтового эмалирования стальных изделий, содержащая, мас. SiO₂ 30-50; ZrSiO₄ 7,5-30; TiO₂ 1-4; B₂O₃ 6-10; Na₂O 8-14; K₂O 1-3; Cr₂O₃ 1-4; CaF₂ 4-8; Li₂O 1-4; Na₂SiF₆ 2-4; Co₂O₃ 0,5-1,5; NiO 0,5-2; Cs₂O 0,1-3 [1]
Состав эмали не позволяет повысить технологичность эмали путем улучшения ее растекаемости при однослойном нанесении на поверхность изделия и получить защитное эмалевое покрытие высокого качества без вскипов на поверхности изделия, непокрытых участков, с повышенной плотностью и более дешевого. Обусловлено это тем, обстоятельством, что известный состав эмали не содержит в своем составе в необходимом соотношении NiO₂ и совсем не содержит Al₂O₃, которые повышают термомеханические свойства эмали, не снижая ее химической устойчивости, способствуют повышению качества защитного эмалевого покрытия. Кроме того, состав эмали содержит в значительных количествах дорогостоящие компоненты: NiO, ZrSiO₄, Cs₂O, Li₂O, которые значительно удорожают стоимость эмали и защитного эмалевого покрытия.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату, который принят за прототип, является состав эмали, содержащий, мас. SiO₂ 56,5-58,5; ZrSiO₄ 7-8; B₂O₃ 6,5-7,5; Na₂O 12,5-13,5; K₂O 3,8-4,2; Li₂O 3,2-3,8; Co₂O₃ 0,38-0,42; MnO₂ 1,15-1,25; CaF₂ 5-5,6; CaO 0,5-0,7 /2/.

Указанный состав эмали применяется на Украине в настоящее время для эмалирования трубопроводов горячего водоснабжения. Однако, указанный состав эмали имеет недостатки: недостаточную технологичность из-за малой растекаемости, в результате чего практически невозможно получить качественное покрытие, так как на поверхности изделия часто появляются вскипы и непокрытые участки. Поэтому за один слой практически невозможно получить качественное покрытие, необходимо наносить несколько слоев, что ведет к удорожанию защитного эмалевого покрытия. Обусловлено это тем, что известный состав эмали не содержит TiO₂ и Al₂O₃, которые способствуют повышению качестве защитного эмалевого покрытия, его химической и термоустойчивости. А содержание в известном составе эмали LiO₂ дорогостоящего дефицитного материала, получаемого по импорту за иностранную валюту, ведет к значительному удорожанию стоимости эмали и наносимого на ее основе защитного покрытия.

Техническая задача, которую решает предлагаемый состав эмали, состоит в создании эмали для безгрунтового эмалирования стальных изделий, в частности трубопроводов горячего водоснабжения, которая в качестве дополнительных компонентов содержит TiO₂ и Al₂O₃ в таких соотношениях, которые в сочетании с остальными компонентами эмали способствуют созданию однослойного защитного эмалевого покрытия высокого качества, а также способствуют удешевлению создаваемой эмали и защитного эмалевого покрытия.

Техническим результатом решения поставленной технической задачи является достижение высокого качества защитного эмалевого покрытия при однослойном его нанесении без вскипов на поверхности изделия и непокрытых участков, без снижения при этом термостойкости покрытия и его химической устойчивости, а также достижение при этом удешевления стоимости эмали и защитного эмалевого покрытия.

Технический результат достигается тем, что предлагаемая эмаль, включающая SiO₂, ZrSiO₄, B₂O₃, Na₂O, K₂O, Co₂O₃, CaO, MnO₂, CaF₂, дополнительно содержит TiO₂ и Al₂O₃ при следующим соотношении компонентов, мас. SiO₂ 52-58; ZrSiO₄ 0,5-6; B₂O₃ 2-6; Na₂O 12-18; K₂O 2-6; Co₂O₃ 0,2-0,7; CaO 1-6; MnO₂ 1-2,5; CaF₂ 5-8; TiO₂ 1-5; Al₂O₃ 2-6.

Введение в состав эмали TiO₂ и Al₂O₃, а также предлагаемое соотношение компонентов позволяют обеспечивать высокую химическую стойкость, термостойкость и механическую прочность покрытия, улучшая при этом технологичность эмали. Вводимые оксиды TiO₂ и Al₂O₃ не являются токсичными и канцерогенными материалами, что позволяет применить эмаль в системе горячего водоснабжения.

Для приготовления эмали в качестве сырья используются кварцевый песок, циркониевый концентрат, бура, сода кальцинированная, калиевая селитра, мел, плавиковый шпат, полевой шпат, оксид марганца, оксид кобальта. Варку эмали производят в газовой печи при температуре 1250-1300^oC в течение 2,5-3,5 ч с последующей грануляцией в воду.

Изобретение поясняется следующими конкретными составами эмали, которые приведены в табл. 1.

Эмаль размалывают в шаровых мельницах с добавлением воды, глины, песка и других мельничных добавок указанных в табл. 2.

Эмаль наносится на рабочую поверхность трубопроводов методом заполнения при помощи пневматики с последующим сливом при спуске воздуха. Эмаль может также наноситься окунанием, пульверизацией и другими известными методами в зависимости от конфигурации изделия. Сушат изделие при температуре 60-100^oC до полного удаления влаги. Обжиг эмалевого покрытия производится при температурах 800-920^oC.

Свойства составов предлагаемого эмалевого покрытия приведены в табл. 3.

Использование предлагаемого состава эмали позволяет повысить ее технологичность и получить высококачественное защитное покрытие на стальных изделиях в том числе и на трубопроводах горячего водоснабжения при их однослойном эмалировании.

В настоящее время на дату подачи предлагаемого изобретения стоимость оксида лития, содержащегося в известном составе эмали, превышает стоимость оксида титана, вводимого в предлагаемый состав эмали, в десятки раз. А стоимость оксида алюминия, также вводимого в предлагаемый состав эмали, в сотни тысяч раз. Кроме того, сравнение известного по ТУ 21 УССР 476-89 состава эмали с предлагаемым показывает, что максимальное соотношение по массовому проценту оксида титана, вводимого в предлагаемый состав эмали, превышает соответствующий массовый процент оксида лития, вводимого в известный состав эмали, всего лишь в 1,25-1,6 раза. Учитывая сказанное, использование в предлагаемом составе эмали вместо дорогостоящего компонента-оксида лития более дешевых материалов: оксида титана и оксида алюминия при указанных выше соотношениях остальных компонентов в составе предлагаемой эмали позволяет удешевить предлагаемую эмаль и защитное эмалевое покрытие на ее основе без снижения термомеханических свойств защитного эмалевого покрытия и его химической устойчивости.

Использование: для нанесения защитных покрытий, в частности для эмалирования стальных изделий, в том числе трубопроводов горячего водоснабжения. Сущность изобретения: эмаль содержит следующие компоненты, мас.%: оксид кремния 52-58 БФ SiO₂, силикат циркония 0,5-6 БФ ZrSiO₄, оксид бора 2-6 БФ B₂O₃, оксид кобальта 0,2-0,7 БФ Co₂O₃, оксид кальция 1-6 БФ CaO, оксид марганца 1-2,5 БФ MnO₂, фторид кальция 5-8 БФ CaF₂, оксид титана 1-5 БФ TiO₂, оксид алюминия 2-6 БФ Al₂O₃. Свойства эмали: термостойкость 300-330^oC, потери веса после кипячения: в дистиллированной воде за 48 ч 0,02-0,05 мг/см², в 0,1 N растворе NaOH за 24 ч 0,25-0,30 мг/см², в 20% HCl за 4 ч (зерна) 0,35-0,7 мг/см². Эмаль обеспечивает получение покрытия высокого качества для трубопроводов горячего и холодного питьевого водоснабжения при однослойном нанесении (толщина до 400 мкм). 3 табл.

Эмаль, включающая SiO₂, ZrSiO₄, B₂O₃, Na₂O, K₂O, Co₂O₃, CaO, MnO₂, CaF₂, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит TiO₂ и Al₂O₃ при следующем соотношении компонентов, мас.

SiO₂ 52 58
ZrSiO₄ 0,5 6,0
B₂O₃ 2 6
Na₂O 12 18
K₂O 2 6
Co₂O₃ 0,2 0,7
CaO 1 6
MnO₂ 1,0 2,5
CaF₂ 5 8
TiO₂ 1 5
Al₂O₃ 2 6