Шликер для получения жаростойкого ситаллового покрытия

 

Изобретение относится к области синтеза жаростойких покрытий для защиты нихромовых сплавов от газовой коррозии, в частности обжигового инструмента. Шликер включает стекломатрицу состава, мас. %: SiO₂ - 35,20-38,90; СаО - 8,10-10,50; MgO - 1,50-3,20; Аl₂O₃ - 24,00-28,50; Li₂O - 6,10-9,30; ТiO₂ - 3,50-6,20; BaO - 1,30-4,00; К₂О - 3,50-6,20; ZnO - 2,10-7,50; добавки на помол (сверх 100%), мас. %: глина - 2,50-8,50; Н₃ВО₃ - 0,001-0,50; ZnO - 0,30-7,50; Р₂O₃ - 0,50-3,80 и воду 40-50% от сухой массы шликера. Покрытие имеет белый цвет и высокие термомеханические свойства: термостойкость 30-80 теплосмен и коэффициент линейного расширения - (110-120)•10^-7К^-1. Технический результат изобретения - снижение температуры обжига покрытия без ухудшения его термомеханических свойств при эксплуатации, а также светлый цвет покрытия.

Изобретение относится к области синтеза жаростойких покрытий для защиты нихромовых сплавов от газовой коррозии, в частности обжигового инструмента при производстве эмалированных изделий.

Известна стеклокристаллическая эмаль для нихромовых сплавов (А.С. 336291), состава, мас. %: SiO₂ - 57,30 - 59,50, BaO - 3,00 - 4,00; CaO - 4,50 - 5,60; MgO - 7,50 - 8,90; К₂О - 8,20 - 9,50; Li₂O - 3,00 - 4,50; Аl₂О₃ - 2,00 - 4,50; TiО₂ - 10,20 - 12,50.

Недостатком покрытия является то, что в качестве добавки на помол вводится Сr₂О₃, который при высокотемпературной эксплуатации сублимирует из покрытия и затем реагирует с белым или светлым эмалевым покрытием эмалируемых изделий. При этом на нем образуются грязновато-зеленые пятна, что вызывает брак в изделиях.

В качестве прототипа принимаем заявку WO 98/35917, кл. С 03 С 8/00, опубл. 20.08.1998. Стеклокристаллическое покрытие, описанное в этой заявке, получают из шликера, который содержит фритту, включающую все компоненты заявленной фритты в том же соотношении, глину и Н₃ВО₃ в качестве мельничных добавок и воду. Однако в заявке не указано, что такой шликер можно наносить на нихромовую подложку.

Задачей данного изобретения является снижение температуры обжига покрытия (без ухудшения его термомеханических свойств при эксплуатации), а также белый (светлый) цвет покрытия.

Данная задача решена посредством разработки шликера для получения жаростойкого ситаллового покрытия, предназначенного для защиты обжигового инструмента, содержащего оксид цинка и в жаростойкой стекломатрице покрытия, и в добавках на помол.

Шликер для получения жаростойкого ситаллового покрытия, включающий стекломатрицу следующего состава, мас. %: SiO₂ - 35,20 - 38,90; CaO - 8,10 - 10,50; MgO - 1,50 - 3,20; Аl₂О₃ - 24,00 - 28,50; Li₂O - 6,10 - 9,30; TiO₂ - 3,50 - 6,20; BaO - 1,30 - 4,00; K₂O - 3,50 - 6,20; ZnO - 2,50 - 7,50; добавки на помол, сверх 100%: глина - 2,50 - 8,50; Н₃ВО₃ - 0,001 - 0,50; ZnO - 0,30 - 7,50; Р₂O₅ - 0,50 - 3,80; вода - 40 - 50% от сухой массы шликера.

Покрытие имеет белый цвет (белизна 78%), высокие термомеханические свойства.

Для достижения данной цели в состав стекломатрицы вводится ZnO, что позволяет получить полную объемную кристаллизацию стекла. Размер зерен при этом соответствует ситалловым покрытиям, имеющим белый цвет. При этом удается снизить до минимума содержание TiO₂, ухудшающего цвет покрытия при эксплуатации.

Для улучшения внешнего вида покрытия, его укрывистости, в качестве добавки на помол вводится P₂O₅.

Для улучшения реологических свойств в качестве добавок в состав шликера вводятся глина Часов-Ярская, борная кислота.

Пример 1. Стекломатрица данного покрытия может быть получена смешением компонентов в указанном соотношении и варке их в алундовых тиглях при температуре 1350-1400^oС. Время выдержки при максимальной температуре 2 ч. Выливается стекло в нихромовые желоба и остывает. Затем стекло, а также добавки на помол подвергаются измельчению до полного прохождения через сито 10000 отв/см². Шликер наносится на нихром, сушится при температуре 150^oС, обжигается при температуре 1050^oС. Для испытания взята композиция, мас.%: стекломатрица: SiО₂ - 38,9; CaO - 10,5; MgO - 1,5; Аl₂О₃ - 24,0; Li₂O - 9,3; TiO₂ - 3,5; BaO - 1,3; K₂O - 3,5; ZnO - 7,5; добавки на помол, сверх 100%: глина - 8,5; Н₃ВО₃ - 0,001; ZnO - 0,3; Р₂О₅ - 3,8; вода - 45% от сухой массы.

Полученное покрытие имеет белый цвет. Коэффициент диффузного отражения (КДО) составляет 72%. Испытание прочности сцепления покрытия с нихромом по методу изгиба образца на 180^o (ГОСТ 24405-80) позволяет присвоить покрытию 3 балла (20-30% скола). Термостойкость покрытия составляет 30 теплосмен. Температурный коэффициент линейного расширения равен 110•10^-7 К^-1.

Пример 2. Стекломатрица: SiО₂ - 37,0; CaO - 9,0; MgO - 3,0; Аl₂О₃ - 24,5; Li₂O - 7,0; TiO₂ - 5,5; BaO - 3,0; К₂O - 5,5; ZnO - 5,5; добавки на помол, сверх 100%: глина - 7,5; Н₃ВО₃ - 0,3; ZnO - 6,5; Р₂O₅ - 1,0; вода - 50% от сухой массы.

Полученное покрытие имеет белый цвет. Коэффициент диффузного отражения (КДО) составляет 76%. Прочность сцепления покрытия оцениваются 5 баллами (1-5% скола). Термостойкость покрытия составляет 80 теплосмен. Температурный коэффициент линейного расширения равен 120•10^-7 К^-1.

Пример 3. Стекломатрица: SiO₂ - 35,2; СаО - 8,1; MgO - 3,2; Аl₂O₃ - 28,5; Li₂O - 6,1; ТiO₂ - 6,2; BaO - 4,0; К₂O - 6,2; ZnO - 2,5; добавки на помол, сверх 100%: глина - 2,5; Н₃ВО₃ - 0,5; ZnO - 7,5; Р₂O₅ - 0,5; вода - 40% от сухой массы.

Полученное покрытие имеет белый цвет. Коэффициент диффузного отражения (КДО) составляет 72%. Прочность сцепления покрытия оцениваются 3 баллами. Термостойкость покрытия составляет 40 теплосмен. Температурный коэффициент линейного расширения равен 120•10^-7 К^-1.

Формула изобретения

Шликер для получения жаростойкого ситаллового покрытия, включающий стекломатрицу следующего состава, мас.%: SiO₂ - 35,20-38,90; СаО - 8,10-10,50; MgO - 1,50-3,20; Аl₂O₃ - 24,00-28,50; Li₂O - 6,10-9,30; ТiO₂ - 3,50-6,20; BaO - 1,30-4,00; К₂О - 3,50-6,20; ZnO - 2,10-7,50, добавки на помол, в число которых входят глина и Н₃ВО₃, и воду, отличающийся тем, что в качестве добавок на помол он дополнительно содержит ZnO и Р₂О₅ при следующем соотношении добавок, мас. %: глина - 2,50-8,50; Н₃ВО₃ - 0,001-0,50; ZnO - 0,30-7,50; Р₂O₃ - 0,50-3,80.