Стеклокерамическое диэлектрическое покрытие для малоуглеродистых сталей

 

Использование: для эмалирования металлических электродов из малоуглеродистой стали, в частности для составов силикатных покрытий, используемых в качестве диэлектрического барьера деталей в приборах, а также электродов генераторов озона. Сущность изобретения: стеклокерамическое диэлектрическое покрытие для малоуглеродистых сталей содержит следующие компоненты, мас.%: оксид кремния 37,6 - 40,0 БФ SiO₂, оксид натрия 7,1 - 8,2 БФ Na₂O, оксид бора 1,2 - 3,6 БФ B₂O₃, оксид калия 0,7 - 3,3 БФ K₂O, оксид кальция 2,0 - 2,3 БФ CaO, оксид лития 2,9 - 3,3 БФ Li₂O, оксид стронция 2,0 - 3,6 БФ SrO, оксид циркона 1,8 - 4,9 БФ ZrO₂, кремнефтористый натрий 0,6 - 3,6 БФ Na₂SiF₆, оксид кобальта 0,6 - 1,1 БФ CoO, титанат стронция 28,6 - 41,2 БФ SrTiO₃. Стеклокерамическое покрытие получают путем нанесения на специально подготовленную поверхность изделия из малоуглеродистой стали грунтовой эмали, а затем покровной эмали, при приготовлении шликера которых на помол вводят титанат стронция. Созданное покрытие надежно в условиях эксплуатации, имеет высокие значения диэлектрической проницаемости /ε равен (20 - 27)/ и электрической прочности ≅44 кВ/мм, малые диэлектрические потери /tgδ равен (35 -40)·10^-4/ и может быть использовано для изготовления электродов генератора озона. 3 табл.

Изобретение относится к эмалированию металлических электродов из малоуглеродистой стали, в частности к составам силикатных покрытий, используемых в качестве диэлектрического барьера деталей в приборах, а также электродов генераторов озона.

Известно стеклокерамическое покрытие для малоуглеродистых сталей, имеющее состав, мас.

SiO₂ 25,75 34,3; B₂O₃ 3,5 4,7; Li₂O 2,0 - 2,7; Na₂O 5,5 7,3; K₂O 2,5 3,3; CaO 1,5 2,0; SrO 2,0 - 2,7; ZrO₂ 1,5 2,0; TiO₂ 1,5 2,0; Na₂SiF₆ 2,0 - 2,7; ZnO 1,0 1,3; Fe₂O₃ 0,75 1,0; MgO 0,5 0,7; SrTiO₃ 33,3 50,0 [1] Испытания покрытия в качестве диэлектрического барьера электродов генераторов озона показали, что через 500 ч оно теряет блеск, т.е. имеет недостаточную коррозионную стойкость, имеет электрическую прочность ≅38 кВ/мм и диэлектрическую проницаемость ≅18.

Задачей изобретения является создание покрытия, обладающего повышенными эксплуатационными свойствами: коррозионной стойкостью, диэлектрической проницаемостью и электрической прочностью.

Поставленная задача решается тем, что покрытие, включающее SiO₂, Na₂O; B₂O₃, Li₂O, K₂O; CaO; SrO; ZrO₂; Na₂SiF₆, SrTiO₃, дополнительно содержит CoO при следующем соотношении компонентов, мас.

SiO₂ 37,6 40 Na₂O 7,1 8,2 B₂O₃ 1,2 3,6 K₂O 0,7 3,3 CaO 2,0 2,3 Li₂O 2,9 3,3 SrO 2,0 3,6 ZrO₂ 1,8 4,9 Na₂SiF₆ 0,6 3,6
CoO 0,6 1,1
SrTiO₃ 28,6 41,2
Установлено, что введение оксида кобальта и остальных компонентов в указанных пределах позволяет улучшить эксплуатационные характеристики диэлектрического покрытия.

Стеклокерамическое диэлектрическое покрытие получают следующим образом.

Для приготовления шихты смешивают кварцевый песок, буру, литий углекислый, соду, селитру натриевую и калиевую, мел, стронций углекислый, цирконовый концентрат, натрий кремнефтористый. Полученную шихту плавят при 1250^oC в течение 110 120 мин с последующей грануляцией на воду полученной стеклоэмали. Затем гранулят измельчают в шаровой мельнице, причем, на помол кроме 100 мас. стеклоэмали вводят 40 70 мас. титаната стронция. Таким образом получают шликер покрывной эмали.

На предварительно подготовленную поверхность изделия из малоуглеродистой стали вначале наносят грунтовую эмаль. Грунтовую эмаль 3132 получают известным путем [2] добавляя на помол 30 50 мас. титаната стронция. Грунтовую эмаль наносят послойно до толщины 0,3 0,35 мм. Затем на загрунтованную поверхность изделия наносят послойно предварительно полученную покровную эмаль. Покровную эмаль обжигают при 850 ± 20^oC. Толщина покрытия 1,0 ± 0,1 мм.

Изобретение поясняется примерами. Стеклокерамическое покрытие получают по вышеприведенной технологии с изменением содержания компонентов в заявленных пределах (см. табл. 1), основные физические свойства эмалей представлены в табл. 2.

Сравнительные характеристики физических свойств предлагаемого диэлектрического покрытия представлены в табл. 3.

Предлагаемое диэлектрическое покрытие обладает лучшими эксплуатационными характеристиками: значение диэлектрической проницаемости повышает от 20 до 27, диэлектрические потери (tgδ) уменьшаются от (47 48)·10^-4 до (35 - 40)·10^-4, электрическая прочность увеличивается от 38 до 44 кВ/мм. Предлагаемое покрытие устойчиво в условиях электросинтеза озона.

Исследование электродов с предлагаемым стеклокерамическим покрытием в высокочастотной озонаторной установке показало, что оно повышает эксплуатационную надежность озонатора и обеспечивает высокую эффективность синтеза озона, удельный выход озона составил 60 70 г/ч на дм², что более чем в 10 раз превосходит производительность промышленных озонаторов, при малых затратах энергии 5 7 кВт на кг озона.

Таким образом, предлагаемое покрытие более надежно в условиях эксплуатации и позволяет использовать электроды из малоуглеродистых сталей в производстве высокопроизводительных озонаторных установок.

Формула изобретения

Стеклокерамическое диэлектрическое покрытие для малоуглеродистых сталей, включающее SiO₂, Na₂O, B₂O₃, K₂O, CaO, Li₂O, SrO, ZrO₂, Na₂SiF₆, SrTiO₃, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит CoO при следующем соотношении компонентов, мас.

SiO₂ 37,6 40,0
Na₂O 7,1 8,2
B₂O₃ 1,2 3,6
K₂O 0,7 3,3
CaO 2,0 2,3
Li₂O 2,9 3,3
SrO 2,0 3,6
ZrO₂ 1,8 4,9
Na₂SiF₆ 0,6 3,6
SrTiO₃ 28,6 41,2
CoO 0,6 1,1о

РИСУНКИ

Рисунок 1