Электроизоляционная эмаль для деталей из нержавеющей стали

 

Изобретение относится к эмалированию металлических изделий из нержавеющей стали, в частности к составам силикатных эмалей, используемых в качестве покрытия электродов генератора озона и диэлектрического барьера в приборах. Диэлектрическое покрытие для нержавеющей стали содержит следующие компоненты, мас. %: оксид кремния 29,5 - 38,7, оксид лития 0,5 - 1,5, оксид натрия 2,0 - 9,0, оксид калия 9,0 - 15,0, оксид бария 15,0 - 22,0, оксид бора 9,0 - 13,0, оксид кальция 1,5 - 7,0, оксид стронция 4,0 - 10.0, оксид кадмия 2,0 - 8,0, оксид кобальта 0,1 - 1,0, оксид никеля 0,1 - 1,0, оксид марганца 0,1 - 1,0. Свойства покрытия: температура начала размягчения 495 - 505^oС, диэлектрическая проницаемость 7,1 - 7,8, ТКЛР 132 - 139 • 10^-7 1/град, электрическая прочность 27 - 33 кВ/мм, тангенс угла диэлектрических потерь 0,001 - 0,002. Технический результат изобретения - обеспечение максимального выхода озона и долговечности покрытия. 4 табл.

Область техники, к которой относится изобретение.

Изобретение относится к эмалированию металлических изделий из нержавеющей стали, в частности к составам силикатных эмалей, используемых в качестве покрытия электродов генератора озона и диэлектрического барьера в приборах.

Уровень техники.

Патент РФ 2059579, кл. С 03 С 8/10, опублик. 1996.

Аналогом является эмаль, состав которой представлен следующим соотношением компонентов, мас.%: SiO₂ - 42,0-62,7 Li₂O - 2,0-8,0 Na₂O - 7,0-16,0 К₂О - 2,0-8,0 BaO - 3,0-11,0 SrO - 3,0-7,0 B₂O₃ - 1,0-6,0 РbО - 3,0-10,0 СоO - 0,2-2,0
NiO - 0,1-1,0
Na₂SiF₆ - 0,1-4,0
Совпадение составов наблюдается по таким составляющим, как SiO₂, Li₂O, Na₂O, К₂О, BaO, SrO, B₂O₃, СоO, NiO. Однако в заявленном покрытии данные компоненты содержатся в других количественных диапазонах.

Анализ свойств, представленных в табл. 1, показывает, что использование эмали данного состава в качестве диэлектрического покрытия электродов озонаторов из нержавеющей стали не может обеспечить максимальный выход озона и долговечность покрытия.

Сущность изобретения.

Диэлектрическое покрытие для нержавеющей стали содержит следующие компоненты, мас. %: оксид кремния 29,5-38,7, оксид лития 0,5-1,5, оксид натрия 2,0-9,0, оксид калия 9,0-15,0, оксид бария 15,0-22,0, оксид бора 9,0-13,0, оксид кальция 1,5-7,0, оксид стронция 4,0-10,0, оксид кадмия 2,0-8,0, оксид кобальта 0,1-1,0, оксид никеля 0,1-1,0, оксид марганца 0,1-1,0.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является обеспечение максимального выхода озона. Для повышения производительности прибора и длительности его работы необходимо подобрать оптимальное сочетание дилатометрических свойств покрытия и подложки с комплексом диэлектрических характеристик покрытия, а именно снизить диэлектрические потери до значений tgδ, равных 0,001-0,002, и таким образом повысить диэлектрический барьер, сохранить высокое значение диэлектрической проницаемости не ниже 7, что будет благотворно влиять на повышение выхода озона, и повысить значения ТКЛР более 130•10^{-7 o}С, что позволит избежать образования трещин и сколов на покрытии в процессе его нанесения и в процессе работы озонатора.

Заявленный технический результат достигается тем, что диэлектрическое покрытие для деталей озонаторов из нержавеющей стали имеет следующий состав, мас.%:
SiO₂ - 29,5-38,7
Li₂O - 1,5-0,5
Na₂O - 2,0-9,0
К₂О - 9,0-15,0
BaO - 15,0-22,0
B₂O₃ - 9,0-13,0
SrO - 4,0-10,0
CaO - 1,5-7,0
СоO - 0,1-1,0
NiO - 0,1-1,0
MnO - 0,1-1,0
CdO - 2,0-8,0
Предложенный состав эмали отличается от прототипа наличием дополнительных компонентов CaO, CdO, МnO, а общие для обоих составов компоненты SiO₂, Li₂O, Na₂O, К₂О, ВаO, B₂O₃, CoO имеют отличительные пределы содержания, мас. %:
SiO₂ - 29,5-38,7
Li₂O - 1,5-0,5
Na₂O - 2,0-9,0
К₂О - 9,0-15,0
BaO - 15,0-22,0
B₂O₃ - 9,0-13,0
SrO - 4,0-10,0
CaO - 1,5-7,0
СоO - 0,1-1,0
NiO - 0,1-1,0
MnO - 0,1-1,0
CdO - 2,0-8,0
Совместное введение СaО и CdO в сочетании с оптимальным выбором соотношения щелочных оксидов в указанных пределах позволило снизить угол диэлектрических потерь и сохранить высокий уровень ТКЛР благодаря так называемому эффекту трех щелочей.

К описанию прилагаются четыре таблицы:
таблица 1А "Примеры эмалей предлагаемого состава";
таблица 1 "Свойства прототипа";
таблица 2 "Примеры составов предлагаемого изобретения и прототипа";
таблица 3 "Свойства различных составов предлагаемого покрытия и прототипа".

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Исследования проводились из расчета на 500 грамм стекломассы. Синтез эмали проходил при температуре 1250^oС в течение 300 мин с учетом выдержки при максимальной температуре варки 60 мин. После чего расплав выливают в воду и получают фритту. Затем ее размалывают в шаровых мельницах для нанесения методом электростатического напыления.

Подготовка поверхности изделия под эмалирования происходит за счет образования окислительной пленки путем термического обжига в окислительной атмосфере. Покрытие на изделие наносят послойно до толщины не более 0,5 мм. Обжиг каждого слоя покрытия при температуре 680^oС. Толщина одного слоя после обжига составляет 0,1 мм.

Примеры эмалей предлагаемого состава (см. табл. 1А).

Предлагаемая электроизоляционная эмаль обладает значительно более низким значением тангенса угла диэлектрических потерь по сравнению с прототипом, что дало возможность повысить электрическую прочность покрытия до 27-33 кВ/мм. Преимуществом разработанной эмали является также достаточно высокое значение диэлектрической проницаемость, что в сочетании с низким значением tgδ повышает выход озона в высокочастотных озонаторах. Кроме того, более высокое значение ТКЛР предлагаемого покрытия, безусловно, должно повысить долговечность прибора.

Свойства покрытия: температура начала размягчения 495-505^oС, диэлектрическая проницаемость 7,1-7,8, ТКЛР 132-139 • 10^-7 1/град, электрическая прочность 27-33 кВ/мм, тангенс угла диэлектрических потерь 0,001-0,002.

Формула изобретения

Электроизоляционная эмаль для деталей из нержавеющей стали, включающая SiO₂, Li₂O, Na₂О, K₂O, BaO, В₂О₃, SrO, CoO, NiO, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит CaO, CdO, MnO при следующем соотношении компонентов, мас.%:
SiO₂ - 29,5 - 38,7
Li₂O - 0,5 - 1,5
Na₂O - 2,0 - 9,0
К₂O - 9,0 - 15,0
BaO - 15,0 - 22,0
В₂O₃ - 9,0 - 13,0
SrO - 4,0 - 10,0
CaO - 1,5 - 7,0
CoO - 0,1 - 1,0
NiO - 0,1 - 1,0
MnO - 0,1 - 1,0
CdO - 2,0 - 8,0р

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4