Керамический пигмент

Керамический пигмент

Реферат

Изобретение относится к области производства керамических пигментов для жаростойких эмалевых и лакокрасочных покрытий, которые могут быть использованы в авиационно-космической, машиностроительной отраслях промышленности и в народном хозяйстве.

Известен керамический пигмент следующего химического состава, мас.%:

CoO	20,0-25,0
Al2O3	40,0-45,0
Cr2O3	20,0-25,0
ZnO	2,0-4,0
CaO	3,0-5,0
K2O	5,0-7,0

(патент РФ №2323168)

Цвет пигмента - коричневато-зеленый.

Недостатком известного пигмента является недостаточная термостойкость при нагреве до температуры 150°C, 200°C (после 3 циклов теплосмен происходит изменение цвета пигмента)

Известен керамический пигмент следующего химического состава, мас.%:

SiO2	30,0-35,0
CaO	10,0-15,0
Cr2O3	25,0-27,0
BaO	10,0-12,0
K2O	10,0-16,0
CuO	4,0-6,0

(патент РФ №2323169)

Цвет пигмента - зеленый.

Недостатком известного пигмента является недостаточная термостойкость при нагреве до температуры 150°C, 200°C (после 5 циклов теплосмен происходит изменение цвета пигмента)

Известен керамический пигмент, следующего химического состава, мас.%:

SiO2	15,0-20,0
Fe2O3	3,0-5,0
Na2O	2,0-3,0
Cr2O3	35,0-40,0
ZnO	8,0-13,0
ZrO2	3,0-5,0
MgO	10,0-15,0
B2O3	5,0-10,0
F	3,0-5,0

(патент РФ №2334695)

Цвет пигмента - коричневато-зеленый.

Недостатком известного пигмента является недостаточная термостойкость при нагреве до температуры 150°C, 200°C (после 7 циклов теплосмен происходит изменение цвета пигмента)

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является керамический пигмент следующего химического состава, мас.%:

CoO	19,0-19,5
Cr2O3	18,0-19,0
ZnO	2,0-2,5
CaO	5,0-6,0
F	1,5-2,0
Al2O3	52,0-53,0

(патент РФ №№2334690)

Цвет пигмента - сине-зеленый.

Недостатком прототипа является недостаточная термостойкость при нагреве до 150°C, 200°C (после 5,10 циклов теплосмен происходит изменение цвета пигмента).

Технической задачей изобретения является повышение термостойкости керамического пигмента.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложенный керамический пигмент, содержащий CoO, Cr₂O₃, ZnO, Al₂O₃, отличается тем, что дополнительно содержит TiO₂, Ni₂O₃, 2CaO·B₂O₃ при следующем соотношении компонентов, мас.%:

CoO	3,0-12,0
Cr2O3	15,0-20,0
ZnO	0,1-1,0
TiO2	3,0-4,0
Ni2O3	10,0-15,0
2CaO·B2O3	0,1-0,5
Al2O3	остальное

Экспериментально установлено, что введение TiO₂, Ni₂O₃, 2CaO·B₂O₃ в шихту, а также регламентированное содержание и соотношение заявленных компонентов повышает термостойкость предлагаемого керамического пигмента.

Рентгеноструктурный анализ показал, что в процессе технологических нагревов и при испытании на термостойкость в предлагаемом керамическом пигменте образуются температуроустойчивые фазы Al₂O₃·3CaO, обеспечивающие повышение термостойкости при повышенных температурах испытания (150°C, 200°C).

Примеры осуществления

Пример 1

Для приготовления керамического пигмента взяты компоненты пигмента в соответствующих мас.%: CoO - 3,0, Cr₂O₃ - 15,0, ZnO - 1,0, TiO₂ - 3,0, Ni₂O₃ - 10,0, 2CaO·B₂O₃ - 0,5, Al₂O₃ - 67,5, их размалывали мокрым способом. Массу сушили и подвергали термической обработке при температуре 950±10°C, охлаждали и размалывали до прохождения через сито №0056. Цвет пигмента серо-зеленый.

Примеры 2, 3 получения керамического пигмента осуществляли аналогично примеру 1.

Составы предлагаемого керамического пигмента приведены в таблице 1, свойства керамического пигмента представлены в таблице 2.

Термостойкость образцов керамического пигмента определяли по количеству теплосмен до первого изменения цвета пигмента в сравнении с образцом-эталоном, который не подвергался нагреву.

Предлагаемый керамический пигмент и керамический пигмент-прототип в количестве по 10 г помещали в фарфоровые лодочки, которые одновременно загружались в электропечь, и подвергали испытанию на термостойкость по режиму 20°C-150°C-20°C, 20°C-200°C-20°C, выдержка при 150°C и 200°C составляла 1 час. Цвет керамического пигмента после испытания на термостойкость определяли визуально в сравнении с цветом пигмента эталона.

Из таблицы 2 видно, что термостойкость керамического пигмента, имеющего серо-зеленый цвет, при испытании на термостойкость по режимам 20°C-150°C-20°C, 20°C-200°C-20°C в 5 и 10 раз соответственно выше по сравнению с прототипом.

Применение предлагаемого керамического пигмента, дающего серо-зеленый цвет, позволит создать термостойкие эмали, используемые для авиационно-космической техники и декоративных изделий народного хозяйства, и увеличить ресурс их работы.

Таблица 1
Номера составов покрытий	Компоненты, мас.%
CoO	Cr2O3	ZnO	TiO2	Ni2O3	2CaO·B2O3	CaO	F	Al2O3
Предлагаемые
1	3,0	15,0	1,0	3,0	10,0	0,5	-	-	Ост.
2	12,0	18,0	0,1	4,0	15,0	0,1	-	-	Ост.
3	7,0	20,0	0,5	3,5	12,5	0,3	-	-	Ост.
4 прототип	19,0	18,0	2,0	-	-	-	6,0	2,0	53,0

Таблица 2
№ п/п	Режим испытания на термостойкость	Цвет предлагаемого пигмента в сравнении с эталоном после испытания на термостойкость, °C
20°С-150°С-20°С	20°С-200°С-20°С	50 теплосмен	50 теплосмен
Количество теплосмен	20-150-20	20-200-20
Предлагаемые пигменты			эталон серо-зеленый
1	50	50	серо-зеленый	серо-зеленый
2	50	50	серо-зеленый	серо-зеленый
3	50	50	серо-зеленый	серо-зеленый
			Изменения цвета нет
			эталон сине-зеленый
Пигмент-прототип	10	5	темно сине-зеленый	темно сине-зеленый
			наблюдается изменение цвета

Керамический пигмент, содержащий CoO, Cr₂O₃, ZnO, Al₂O₃, отличающийся тем, что он дополнительно содержит TiO₂, Ni₂O₃, 2CaO·B₂O₃ при следующем соотношении компонентов, мас.%:

CoO	3,0-12,0
Cr2O3	15,0-20,0
ZnO	0,1-1,0
TiO2	3,0-4,0
Ni2O3	10,0-15,0
2CaO·B2O3	0,1-0,5
Al2O3	остальное