ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ СТЕКЛОЭМАЛЬ Российский патент 2012 года по МПК C03C8/06 

Изобретение относится к области силикатов, в частности к электроизоляционным стеклоэмалям, которые могут быть использованы в качестве диэлектрического барьера в установках для синтеза озона при помощи барьерных разрядов.

Для обеспечения высокой производительности установок данного типа необходимо, чтобы покрытие, использующееся в качестве диэлектрического барьера, обладало определенным набором характеристик. В связи с тем, что количество озона напрямую зависит от формы получаемого разряда, диэлектрический барьер (диэлектрическая эмаль) должен иметь значения диэлектрической проницаемости на уровне 10-25, тангенса угла диэлектрических потерь менее 0,01. Кроме того, стеклоэмаль должна обладать хорошей кроющей способностью, дилатометрическими характеристиками, близкими к металлической подложке, и высокой прочностью сцепления с металлом.

Известен состав электроизоляционной эмали для нержавеющей стали, мас.%: SiO₂ 29,5-38,7; BaO 15-22; CaO 1,5-7,0; SrO 4-6; CdO 2-8; MnO 0,1-1; K₂O 9-15; Na₂O 2-9; Li₂O 0,5-1,5; B₂O₃ 9-13; SrO 4-10; MoO₃ 0,5-1; CoO 0,1-1; NiO 0,1-1 [Патент РФ №2203233, класс C03C 8/02, 2003].

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является состав, мас.%: SiO₂ 25-35; BaO 35-45; CaO 4-7; SrO 3-8; CdO 4,5-6; MnO 0,2-1; K₂O 3-5; Na₂O 1-4; B₂O₃ 3-75; МоO₃ 0,5-1; Cr₂O₃ 0,5-1; CoO 0,5-1; NiO 0,5-1 [Патент РФ №2209786, класс C03C 8/02, 2003]. Данный состав имеет диэлектрическую проницаемость 11,3-13,0; ТКЛР (142-154)·10^-7 1/°С, тангенс угла диэлектрических потерь (2,7-4,1)·10^-3, температуру обжига эмали 700-720°С. Недостатком данного состава являются недостаточно низкие диэлектрические потери.

Техническим результатом изобретения является уменьшение значений диэлектрических потерь при сохранении остальных физико-химических показателей.

Указанный технический результат достигается тем, что электроизоляционная эмаль имеет следующий состав, мас.%:

SiO₂ 20,0-25,0 CaO 4,5-12,0 SrO 1,0-2,0 CdO 2,0-3,0 MnO 0,1-0,5 K₂O 3,0-4,0 Na₂O 1,0-1,5 B₂O₃ 5,0-5,5 CaF₂ 4,0-5,0 MoO₃ 0,5-0,8 Cr₂O₃ 0,5-0,8 Co₂O₃ 0,1-0,5 NiO 0,1-1,0 Na₃AlF₆ 0,1-0,5 BaO остальное

Предлагаемый состав эмали отличается от известного определенным соотношением оксидов щелочноземельных металлов: BaO, CaO, SrO, CdO. Оставляя общую сумму щелочноземельных элементов той же, мы увеличиваем общее содержание оксида бария, вместе с тем содержание оксидов кадмия и стронция уменьшается в 2-4 раза.

Для улучшения технологических характеристик в предлагаемые составы дополнительно вводятся следующие компоненты: CaF₂ и Na₃AlF₆. Данные соединения, являясь добавками для улучшения кроющей способности, повышают прочность сцепления эмали с металлической подложкой.

В качестве сырьевых материалов использовались: кварцевый песок; борная кислота; карбонаты: бария, кальция, стронция, кадмия, калия, натрия; оксиды: марганца, никеля, молибдена, хрома, кобальта; криолит и флюорит.

Пример 1. Состав стекла содержит следующие компоненты, мас.%:

SiO₂ 25,0 СаО 4,5 SrO 1,0 CdO 2,0 MnO 0,1 K₂O 3,0 Na₂O 1,0 B₂O₃ 5,5 CaF₂ 4,0 МoО₃ 0,5 Cr₂O₃ 0,5 Co₂O₃ 0,1 NiO 0,1 Na₃AlF₆ 0,1 BaO остальное

Для приготовления сырьевые компоненты взвешивались на технических весах с точностью до 0,01 и тщательно перемешивались до получения однородной шихты. Варку стекол осуществляли в корундовых тиглях в электрической лабораторной печи с силитовыми нагревателями. Температура варки - 1200°C, выдержка при максимальной температуре - 60 минут. Выработку стекломассы осуществляли путем грануляции расплава стекломассы в воде. Гранулят измельчают в шаровой мельнице. Перед нанесением поверхность металлической подложки подвергается предварительной обработке и обезжириванию. Нанесение проводится методом электростатического осаждения. Покрытие наносится послойно до толщины 0,3-0,5 мм. Обжиг каждого слоя осуществляется при температуре 840°C.

В результате были получены следующие данные: ТКЛР 140·10^-7 1/°С, состав имеет диэлектрическую проницаемость 11; тангенс угла диэлектрических потерь 1,5·10^-3, прочность эмалевого покрытия на удар составляет 1,2-2,5 Дж в зависимости от вида обработки поверхности металлической подложки.

Синтез остальных составов, а также нанесение эмалевых покрытий проводят аналогично вышеуказанному примеру (см. Таблицу 1 и 2).

Таким образом, проведенный сопоставительный анализ показал, что предлагаемый состав электроизоляционной эмали отличается от известного меньшими диэлектрическими потерями и высокой прочностью сцепления эмали с металлической подложкой. Это свидетельствует о преимуществе предлагаемой эмали по сравнению с прототипом.

Таблица 1 Составы и значения основных свойств стекол Компоненты Составы эмалей, мас.% 1 2 3 Прототип SiO₂ 25,0 23,0 20,0 25,0-35,0 BaO 52,6 46,5 42,9 35,0-45,0 CaO 4,5 9,0 12,0 5,0-6,0 SrO 1,0 1,5 2,0 4,0-7,0 CdO 2,0 2,5 3,0 4,5-6,0 MnO 0,1 0,3 0,5 0,2-1,0 K₂O 3,0 3,5 4,0 3,0-3,5 Na₂O 1,0 1,3 1,5 1,0-2,0 B₂O₃ 5,5 5,5 5,5 3,0-7,0 CaF₂ 4,0 4,5 5,0 - MoO₃ 0,5 0,65 0,8 0,5-1,0 Cr₂O₃ 0,5 0,65 0,8 0,5-1,0 Co₂O₃/CoO 0,1 0,3 0,5 0,5-1 NiO 0,1 0,5 1,0 0,5-1,0 Na₃AlF₆ 0,1 0,3 0,5 -

Таблица 2 Свойства предлагаемых составов Свойства Единицы измерения Значения свойств для предлагаемых составов Прототип 1 2 3 ТКЛР 10^-7 1/°С 140 130 125 135-154 Диэлектрическая проницаемость - 11 12,2 14 10,5-13 Тангенс угла диэлектрических потерь - 1,5·10^-3 1·10^-3 1·10^-3 (2,7-4,1)·10^-3 Прочность на удар в зависимости от вида обработки поверхности подложки:           - необработанная поверхность Дж 1,2 1,1 1,4 - - дробеструйная обработка   1,6 1,9 1,7   - пескоструйная обработка   2,5 1,65 2,1

Изобретение относится к составам диэлектрических стеклоэмалей и предназначено для изоляционного покрытия подложек различных типов. Технический результат изобретения заключается в уменьшении диэлектрических потерь. Электроизоляционная стеклоэмаль для изделий из нержавеющей стали содержит следующие компоненты, мас.%: SiO₂ - 20,0-25,0; CaO - 4,5-12,0; SrO - 1,0-2,0; CdO - 2,0-3,0; MnO - 0,1-0,5; K₂O - 3,0-4,0; Na₂O - 1,0-1,5; B₂O₃ - 5,0-5,5; CaF₂ - 4,0-5,0; MoO₃ - 0,5-0,8; Cr₂O₃ - 0,5-0,8; Co₂O₃ - 0,1-0,5; NiO - 0,1-1,0; Na₃AlF₆ - 0,1-0,5; BaO - остальное. 1 пр., 2 табл.

Электроизоляционная стеклоэмаль для изделий из нержавеющей стали, включающая SiO₂, BaO, CaO, SrO, CdO, MnO, K₂O, Na₂O, B₂O₃, MoO₃, Cr₂O₃, Co₂O₃, NiO, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит Na₃AlF₆ и CaF₂ при следующем соотношении компонентов, мас.%:
SiO₂ 20,0-25,0 CaO 4,5-12,0 SrO 1,0-2,0 CdO 2,0-3,0 MnO 0,1-0,5 K₂O 3,0-4,0 Na₂O 1,0-1,5 B₂O₃ 5,0-5,5 CaF₂ 4,0-5,0 MoO₃ 0,5-0,8 Cr₂O₃ 0,5-0,8 Co₂O₃ 0,1-0,5 NiO 0,1-1,0 Na₃AlF₆ 0,1-0,5 BaO остальное