БЕЛОЕ СТЕКЛОЭМАЛЕВОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ СТАЛИ Российский патент 2017 года по МПК C03C8/08 

Изобретение относится к технологии производства белых стеклоэмалевых покрытий для стали и предназначено для нанесения на изделия сложной конфигурации бытового назначения.

Известна белая эмаль (патент РФ №2318759), содержащая, мас.%: SiO₂ 40,0-47,0; В₂O₃ 1,5-3,0; Al₂O₃ 0,5-1,0; PbО 34,0-37,0; K₂O 4,5-6,5; Na₂O 0,5-1,0; As₂O₃ 4,0-5,5; MgO 3,5-5,0; ZnO 2,0-3,5.

Недостатком данной эмали является высокое содержание в ней оксида свинца (PbО), а также она не подходит для эмалирования бытовых металлических изделий вследствие того, что оксид свинца является токсичным.

Известна также однослойная легкоплавкая эмаль для стали 08 кп (патент РФ №2141458), содержащая SiO₂, TiO₂, Al₂O₃, B₂O₃, Р₂O₅, Na₂O, K₂O, Li₂O при следующем соотношении компонентов, мас.%: SiO₂ 29,1-30,9; TiO₂ 17,0-18,2; Al₂O₃ 2,5-2,9; В₂O₃ 14,0-15,0; Р₂O₅ 1,6-2,0; Na₂O 15,6-19,6; K₂O 6,0-8,0; Li₂O 8,0-9,6.

Недостатком однослойной легкоплавкой эмали для стали 08 кп является невозможность использования для защиты стальных изделий сложной конфигурации, и она не подходит для использования в агрессивных условиях эксплуатации.

Наиболее близкой по составу является белая эмаль, используемая при эмалировании бытовых стальных изделий (ГОСТ 24405-80 «Эмали силикатные (фритты)»), содержащая, мас.%: SiO₂; В₂O₃; Р₂O₅; TiO₂; Al₂O₃; MgO; Na₂O; K₂O при следующем соотношении компонентов, мас.%: SiO₂ 42-45; В₂O₃ 12-16; Р₂O₅ 1-4; TiO₂ 15-18; Al₂O₃ 3-8; MgO 1-3; Na₂O 11-15; K₂O 2-4.

Недостатком прототипа является наличие кремового или желтого оттенков, несмотря на высокий показатель белизны.

Задача изобретения - повышение показателя белизны стеклоэмалевого покрытия для стали, определение цветовых оттенков белой эмали, улучшение качественных характеристик защитных покрытий и снижение температуры их обжига. Повышение показателя белизны происходит за счет правильного подбора сырьевых компонентов, улучшение качественных характеристик защитного белого стеклоэмалевого покрытия обеспечивается повышением его кислото- и щелочестойкости. Для практики определения цветовых оттенков белых эмалевых покрытий рассмотрено применение цветовой модели RGB (red, green, blue).

Достигается это тем, что при синтезе белого стеклоэмалевого покрытия для стали, включающего SiO₂; Al₂O₃; В₂O₃; СаO; MgO; TiO₂; Na₂O; Li₂O; Р₂O₅; K₂O; МоO₃, обязательным условием является введение SiO₂; Al₂O₃; K₂O; Na₂O в виде природного комплексного сырья и присутствие компонентов, способствующих повышению показателя белизны, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

SiO₂ 41,19-41,22

Al₂O₃ 4,53-5,72

B₂O₃ 15,82-16,22

СаО 0,12-0,15

MgO 1,48-1,92

TiO₂ 15,81-15,98

Na₂O 12,30-13,50

Li₂O 0,20-0,22

Р₂O₅ 3,93-4,0

K₂O 2,48-2,63

МоO₃ 0,36-0,40

F₂ 2,36 (сверх 100%)

Белое стеклоэмалевое покрытие для стали получают следующим образом. Используют следующие сырьевые материалы: песок, борная кислота, полевой шпат, триполифосфат натрия, диоксид титана, селитра натриевая, сода кальцинированная, жженая магнезия, аммоний молибденовокислый, селитра калиевая, углекислый литий, бура, кремнефтористый натрий. Сырьевые материалы измельчают в шаровой мельнице сухого помола до прохождения через сито №006. Все компоненты шихты белого стеклоэмалевого покрытия взвешивают, засыпают в смеситель, перемешивают и подают во вращающуюся печь периодического действия, где и происходит их сплавление при температуре 1250-1300°C с выдержкой 30 минут. Сваренную стекломассу подвергают мокрой грануляции, выливая в воду.

Пример 1

Для испытания был взят состав белого стеклоэмалевого покрытия, мас.%:

SiO₂ 41,19

Al₂O₃ 5,72

B₂O₃ 15,82

СаО 0,15

MgO 1,92

TiO₂ 15,98

Na₂O 12,30

Li₂O 0,2

P₂O₅ 3,93

K₂O 2,48

MoO₃ 0,40

Сумма: 100

F₂ 2,36 (сверх 100%)

Отвешенные сырьевые материалы в соответствии с составом сплавляются при 1250-1300°C с выдержкой 30 минут. Приготовление эмалевой шликерной суспензии с влажностью 45% производится в фарфоровых барабанах на шаровой мельнице. Нанесение готовой шликерной суспензии покровной белой эмали производится методом облива на предварительно загрунтованные образцы стали марки 08 кп. Обжиг белого стеклоэмалевого покрытия на стали осуществляется в электрической печи в диапазоне температур 750-820°С в течение 3 минут. Полученное белое стеклоэмалевое покрытие для стали подвергается испытаниям с целью определения прочности сцепления покрытия со сталью, коррозионной стойкости согласно ГОСТ 24788-81, коэффициента диффузного отражения согласно ГОСТ 18297-80, показателя цветности оттенка белого цвета, определяемого с помощью цветовой модели измерения цвета RGB, кислото- и щелочестойкости по ГОСТ 10134,2-82, ГОСТ 10134,3-82 соответственно.

По окончании испытаний было выявлено, что белое стеклоэмалевое покрытие имеет голубоватый оттенок (R222; G229; B237), что наиболее предпочтительно в производстве белой эмали, коэффициент диффузного отражения 85,5%, кислотостойкость эмалевого покрытия составляет 80%, а щелочестойкость 78%.

Пример 2

Для испытания был взят состав белого стеклоэмалевого покрытия, мас.%:

SiO₂ 41,22

Al₂O₃ 4,53

В₂O₃ 16,22

СаO 0,12

MgO 1,48

TiO₂ 15,81

Na₂O 13,50

Li₂O 0,21

Р₂O₅ 3,95

K₂O 2,63

МоO₃ 0,36

Сумма: 100

F₂ 2,36 (сверх 100%)

По окончании испытаний, проведенных аналогично описанным в примере 1, было выявлено, что белое стеклоэмалевое покрытие имеет сероватый оттенок (R218; G222; B224), что недопустимо в производстве белой эмали, коэффициент диффузного отражения 86,0%, кислотостойкость эмалевого покрытия составляет 80%, а щелочестойкость 78%.

Пример 3

Для испытания был взят состав белого стеклоэмалевого покрытия, мас.%:

SiO₂ 41,0

Al₂O₃ 5,6

В₂O₃ 16,01

СаO 0,14

MgO 1,8

TiO₂ 15,7

Na₂O 13,0

Li₂O 0,22

Р₂O₅ 4,0

K₂O 2,5

МоO₃ 0,40

Сумма: 100

F₂ 2,36 (сверх 100%)

По окончании испытаний, проведенных аналогично описанным в примере 1, было выявлено, что белое стеклоэмалевое покрытие имеет желтоватый оттенок (R230; G233; B221), что недопустимо в производстве белых эмалированных стальных изделий, коэффициент диффузного отражения 88,5%, кислотостойкость эмалевого покрытия составляет 80%, а щелочестойкость 78%.

Изобретение относится к составам белых покровных стеклоэмалевых защитных покрытий для сталей. Технический результат – повышение показателя белизны и качества защитных покрытий, снижение температуры обжига эмалей. Эмаль имеет следующий состав, мас.%: SiO₂ 41,19-41,22; Al₂O₃ 4,53-5,72; В₂O₃ 15,82-16,22; СаО 0,12-0,15; MgO 1,48-1,92; ТiO₂ 15,81-15,98; Na₂O 12,30-13,50; Li₂O 0,20-0,22; Р₂О₅ 3,93-4,0; K₂O 2,48-2,63; МoО₃ 0,36-0,40; F₂ 2,36 (сверх 100%). 3 пр.

Белое стеклоэмалевое покрытие для стали, включающее SiO₂; Al₂O₃; B₂O₃; MgO; Na₂O; Li₂O; P₂O₅; CaO; TiO₂; K₂O; MoO₃, отличающееся тем, что введение SiO₂; Al₂O₃; K₂O; Na₂O производится в виде природного комплексного сырья, а также присутствием компонентов Li₂O и MoO₃, способствующих повышению показателя белизны эмалевого покрытия и снижению температуры обжига, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

SiO₂ 41,19-41,22 Al₂O₃ 4,53-5,72 B₂O₃ 15,82-16,22 CaO 0,12-0,15 MgO 1,48-1,92 TiO₂ 15,81-15,98 Na₂O 12,30-13,50 Li₂O 0,20-0,22 P₂O₅ 3,93-4,0 K₂O 2,48-2,63 MoO₃ 0,36-0,40 F₂ 2,36 (сверх 100%)