ЭМАЛЬ "СТАВАН" Российский патент 2003 года по МПК C03C8/04 C03C8/06 

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии и может быть использовано в производстве силикатных эмалей для стальных изделий бытового и технического назначения.

Как известно, эмалирование стальных изделий предусматривает, как правило, нанесение двух слоев силикатных эмалей: слоя грунтовой эмали, который обеспечивает сцепление всего эмалевого покрытия с металлом, и слоя покровной эмали, отвечающего за основные эксплуатационные свойства силикатного покрытия (химическую стойкость, термостойкость, санитарно-химические свойства и др.). Известно также безгрунтовое, однослойное эмалирование.

Широко известны грунтовые силикатные эмали, содержащие в качестве основы окислы кремния, натрия, бора, алюминия, кальция, никеля, кобальта и фтор [1] , химический состав которых находится в пределах, мас.%: 38-52 SiO₂; 16-24 Na₂O; 13-22 B₂O₃; 4-7 Al₂O₃; 3-7 CaO; 1,5-2,0 Ni₂O₃; 0,6-1,0 Co₂O₃; 2-3 F.

Особенностью этих эмалей является то, что сцепление их с металлом определяется в основном окислами кобальта. Поэтому для повышения прочности сцепления эмали с металлом необходимо увеличение содержания окислов кобальта. Однако окись кобальта является дефицитным и дорогостоящим веществом, что приводит к значительному увеличению себестоимости производимой эмали.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является эмаль [2] состава, мас.%: 35-60 SiO₂; 6-15 B₂O₃; 4-8 TiO₂; 0,1-10 Fe₂O₃; 1,5-5,0 F; 14-25 (Na₂O + K₂O + Li₂O); 4-11 (MgO + CaO + ZnO + SrO + BaO); 1,5-9 (CoO + CuO + NiO + MnO₂); 0,5-8 (Аl₂O₃ + Cr₂O₃ + ZrO₂ + SnO₂ + P₂O₅ + V₂O₅ + МоO₃ + WO₃); 0,05-1,0 S²⁺.

Эмаль обладает удовлетворительной плавкостью, растекаемостью и прочностью сцепления со сталью и широко применяется в производстве стальных эмалированных изделий. Однако в ней такие, как и в аналоге сцепление обеспечивается в основном окислами кобальта, активируемыми также присутствующими в эмали окислами железа [3].

Целью данного изобретения является создание такой эмали, которая обеспечивала бы повышенную прочность сцепления эмали со сталью по сравнению с известными, и могла бы быть использована как для двухслойного, так и однослойного эмалирования.

Поставленная задача достигается тем, что в известную эмаль, в состав которой входят окислы кремния, натрия, бора, алюминия, кальция, никеля, кобальта, железа, марганца, меди, молибдена, цинка и фтор, дополнительно вводят окислы кадмия, при следующем содержании компонентов, мас.%: 38-52 SiO₂; 16-24 Na₂O; 13-22 B₂O₃; 4-7 Al₂O₃; 2-7 CaO; 1,5-2,0 Ni₂O₃; 0,6-1,0 Co₂O₃; 2-3 F; 1-3 Fe₂O₃; 1-3 MnO; 0,25-1,0 CuO; 0,25-1,0 МоO₃; 0,25-1,0 ZnO; 0,25-1,0 CdO.

При разработке состава предлагаемой эмали были сплавлены эмали с различным содержанием окислов кадмия (от 0,1 до 1,4%).

Полученные эмали испытывали на растекаемость во время обжига при температуре 830^oС и прочность сцепления со сталью. Результаты испытаний представлены в таблице.

Из приведенных в таблице данных видно, что с увеличением в эмали содержания окислов кадмия, улучшается ее растекаемость во время обжига и увеличивается прочность сцепления эмали со сталью, по сравнению с прототипом. Это обусловлено присутствием окислов кадмия, которые повышают термодинамическую активность окислов кобальта, обеспечивая этим повышенную прочность сцепления. На основе анализа полученных результатов был выбран нижний предел содержания окислов кадмия - 0,5% и верхний предел - 1,0 CdO. Увеличение в эмали содержания окислов кадмия выше верхнего предела не дает дополнительного положительного эффекта.

Достоинством предлагаемой эмали является повышенная прочность сцепления со сталью, что позволяет использовать ее не только в качестве грунтовой при двухслойном эмалировании, но и безгрунтовой при однослойном эмалировании При этом наличие в эмали вышеуказанных окислов в заявленных пределах обеспечивает высокую коррозионную стойкость защитного покрытия.

В настоящее время компоненты силикатных эмалей вводят в шихту в виде технически чистых материалов: окислов, карбонатов, нитритов, боратов, фторидов. Это обуславливает высокую стоимость получаемой эмали. Для ее снижения предлагается вводить окислы кобальта, железа, марганца, меди, натрия, кальция, алюминия, молибдена, цинка и кадмия концентратами, получаемыми из техногенных отходов, содержащих эти окислы. При этом количество вводимого концентрата определяется необходимым содержанием окиси кобальта в эмали и содержанием ее в концентрате.

С использованием концентратов техногенных отходов, содержащих 9-43 Co₂O₃; 4-35 MnO; 9-20 Fe₂O₃; 2-6 CuO; 3-30 SiO₂; 0,5-7 CdO; 1-5 ZnO; 1-15 Al₂O₃; 1-8 CaO; 2-6 МоO₃; 2-11 Na₂O были получены эмали предлагаемого состава. Они имели уровень свойств, указанный в таблице, и отвечали требованиям ГОСТ 24405-80 "Эмали силикатные. Фритты". Использование техногенных отходов значительно удешевляет производство эмалей.

Источники информации
1. ГОСТ 24405-80 "Эмаль силикатная. Фритты".

2. Карлсон К.К., Лиепиныш Я.П., Сиротинский А.А., Тимонин В.И., Эйдук Ю. Я., Асылканов С. Эмаль. Авт. св. СССР, 601242, 1976 г.

3. Перминов А.А., Родионова Г.П. Влияние состава грунтовой эмали на эффективность действия окислов кобальта и никеля. Труды УНИИЧМ, т. 21, с. 61-67, 1974, г. Свердловск.

Изобретение относится к защите металлов от коррозии и может быть использовано в производстве силикатных эмалей для стальных изделий бытового и технического назначения. Предложена эмаль, содержащая следующие компоненты в соотношении, мас.%: 38-52 SiO₂; 16-24 Na₂O; 13-22 В₂O₃; 4-7 Al₂О₃; 2-7 CaO; 1,5-2,0 Ni₂O₃; 0,6-1,0 Со₂O₃; 2-3 F; 1-3 Fе₂О₃; 1-3 MnO; 0,25-1,0 CuO; 0,25-1,0 МоО₃; 0,25-1,0 ZnO; 0,25-1,0 CdO. Для производства эмали могут быть использованы концентраты техногенных отходов, содержащие, мас.%: 9-43 Со₂О₃; 4-35 MnO; 9-20 Fe₂О₃; 2-6 CuO; 3-30 SiO₂; 0,5-7 CdO; 1-5 ZnO; 1-15 Al₂О₃; 1-8 CaO; 2-6 МоО₃; 2-11 Na₂O. Технический результат изобретения: улучшение растекаемости эмали во время обжига и повышение прочности сцепления ее с металлом, что позволяет использовать ее как грунтовую при двухслойном эмалировании и как безгрунтовую при однослойном эмалировании. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Эмаль, содержащая окислы кремния, натрия, бора, алюминия, кальция, меди, железа, марганца, никеля, кобальта, молибдена, цинка и фтора, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит окисел кадмия при следующем соотношении компонентов, мас.%: 38-52 SiO₂; 16-24 Na₂O; 13-22 B₂O₃; 4-7 Аl₂О₃; 2-7 CaO; 1,5-2,0 Ni₂О₃; 0,6-1,0 Со₂О₃; 2-3 F; 1-3 Fе₂O₃; 1-3 МnО; 0,25-1,0 CuO; 0,25-1,0 МоО₃; 0,25-1,0 ZnO; 0,25-1,0 CdO. 2. Эмаль по п.1, отличающаяся тем, что для ее производства используют концентраты из техногенных отходов, содержащие, мас.%: 9-43 Со₂О₃; 4-35 МnО; 9-20 Fе₂О₃; 2-6 CuO; 3-30 SiO₂; 0,5-7 CdO; 1-5 ZnO; 1-15 Аl₂О₃; 1-8 CaO; 2-6 МоО₃; 2-11 Na₂O.