Восстановительная глазурь

Изобретение относится к составам фриттованных глазурей, используемых для нанесения на керамику. Технический результат изобретения заключается в снижении температуры фриттования и обжига, повышении блеска, морозоустойчивости и экологичности. Восстановительная глазурь содержит следующие компоненты, мас.%: SiO2 - 37,3-43,4; Аl2O3 - 1,0-1,2; В2О3 - 21,5-28,2; Na2O - 7,7-9,0; CaO - 3,5-4,1; MgO - 2,1-2,5; Fе2O3-0,1; ZnO - 9,1-13,8; Вi2O3 - 5,9-9,2; Ag2O - 0,3-0,4; CuO - 0,7-1,1. 4 з.п. ф-лы, 2 табл.

Реферат

Изобретение относится к керамической промышленности и касается составов фриттованных глазурей, используемых для покрытия изделий декоративного, утилитарного и хозяйственного назначения.

Известна глазурь (Блюмен Л.М.Глазури. - М.: Государственное издательство литературы по строительным материалам, 1954. - С.171.), получаемая при присадке 2% углекислого серебра к фритте следующего состава, формула Зегера:

Na2O - 0,5; CaO - 0,3; MgO - 0,2; Al2O3 - 0,2; SiO2 - 2,5; B2O3 - 0,2.

Эта глазурь имеет следующие недостатки: высокую температуру фриттования (1250-1300°C), обжига (950-1050°С), начала восстановления (800°С) и необходимость в атмосфере с повышенным содержанием CO, а также низкую морозостойкость, кроме того высокий КЛТР (около 90·10-7°C-1).

Известна глазурь (Авт. свид. СССР № 537969, МПК2 C03C 9/00, 1975), содержащая, мас.%:

SiO2 37,20-43,4; B2O3 15,28-17,74; Al2O3 8,33-12,48; CaO 8,43-9,75;

Na2O 3,37-4,40; K2O 1,29-1,66; Bi2O3 4,56-5,65; ZnO 4,7-5,9; F 5,6-6,8; CuO 0,8-2,5.

К недостаткам данной глазури относится наличие в ее составе фтора, который при обжиге глазурованных покрытий оказывает разрушающее действие на термическое оборудование, ухудшает санитарно-производственные условия и оказывает вредное влияние на окружающую среду, кроме того, эта глазурь имеет высокую температуру плавления, равную 900-970°C.

Известна глазурь (Авт. свид. СССР №833631 МПК3 C03C 9/00, 1979), содержащая, мас.%:

SiO2 59,39-63,62; Al2O3 11,34-11,92; CaO 3,70-3,89; MgO 0,31-0,33;

K2O 1,66-1,74; Na2O 6,95-8,91; B2O3 7,82-11,53; CuO 1,5-2,0; Fe2O3 1,38-1,43; Ti2O 0,28-0,30.

Недостатком глазури является необходимость в длительном (2-3 ч) и высокотемпературном (1250-1300°C) фриттовании, кроме того, глазурь имеет высокую температуру обжига (850-950°С) и КЛТР (66,07-62,3·10-7°С-1).

Наиболее близкой к изобретению по максимальному количеству сходных признаков является глазурь следующего состава (Авт. свид. СССР № 597653, МПК2 С03С 9/00, 1976), мас.%:

SiO2 36,51-41,59; Al2O3 8,12-11,04; K2O 1,12-2,05; ZnO 4,15-5,86; Bi2O3 4,56-6,77; СаО 8,18-9,41; Na2O 5,18-8,29; B2O3 15,27-18,17; F 4,81-6,16; Co2O2 1,2-2,2.

Ее недостатком является: высокая температура фриттования (1250-1300°C), низкая морозостойкость и потребность в повышенной концентрации CO («угарный газ») в интервале «восстановления» и наличие в ее составе фтора, который при обжиге глазурованных покрытий оказывает разрушающее действие на термическое оборудование, ухудшает санитарно-производственные условия и оказывает вредное влияние на окружающую среду, кроме того, эта глазурь имеет высокую температуру плавления, равную 900-950°C.

Технической задачей изобретения является разработка состава окрашенной глазури «восстановительного огня», приводящего к удешевлению ее производства, обладающей ярко выраженными декоративными свойствами, имеющей золотоподобную, блестящую поверхность с повышенной равномерностью покрытия, а также плавящуюся при низкой температуре, не имеющей цека и на изделиях строительной керамики, не требующей высокой концентрации CO в печной атмосфере для восстановительного обжига и имеющей высокую морозостойкость и не оказывающей вредного экологического воздействия.

Поставленная задача достигается тем, что состав глазури, содержащий

SiO2, Al2O3, B2O3, Fe2O3, CaO, MgO, Na2O, ZnO, Bi2O3, Ag2O, CuO,

одновременно содержит соединения серебра и висмута, которые позволяют в условиях восстановительного обжига получить при гораздо меньшем количестве «восстановителя» яркую, золотистую глазурованную поверхность керамического изделия. Кроме того, большое количество в шихтовом составе боя оконного и/или тарного малоокрашенного стекла позволяет произвести фриттование при температуре 900-950°C, достаточной для получения поставленных технических задач, вместо обычных 1250-1300°C, и удешевить производство глазури как за счет энергозатрат, так и за счет снижения стоимости компонентов шихты. Относительно большое содержание в глазури B2O3 и ZnO позволило снизить температуру обжига до 700-750°C и одновременно увеличить ее морозостойкость. Кроме того, заявляемый состав при более низкой температуре плавления глазури имеет коэффициент линейного термического расширения 53-61·10-7°C-1, что позволило получить глазурованное покрытие без цека и на изделиях строительной керамики, имеющих традиционно низкий КЛТР. Отсутствие в глазури вредных, легколетучих компонентов и простота «восстановления» делают ее приготовление и использование экологически менее вредным по сравнению с прототипом.

Предлагаемое техническое решение основано на оптимизации состава глазури путем одновременного ввода соединений висмута и серебра, при увеличении содержания B2O3 и ZnO, снижения содержания Al2O3 и применения стеклобоя оконного и/или тарного в качестве источника: SiO2, Na2O, Al2O3, CaO, MgO. Глазурь имеет следующий химический состав, мас.%:

SiO2 37,3-43,4; Al2O3 1,0-1,2; B2O3 21,5-28,2; Na2O 7,7-9,0;

СаО 3,5-4,1; MgO 2,1-2,5; Fe2O3 0,1; ZnO 9,1-13,8; Bi2O3 5,9-9,2;

Ag2O 0,3-0,4; CuO 0,7-1,1.

Ему соответствует шихтовой состав, мас.%:

Стеклобой оконный и/или тарный 34-40
Борная кислота 46-55
Цинка оксид 6-9
Висмута (III) оксид 4-6
Меди оксид 0,5-0,7
Серебра (I) нитрат 0,5-0,8

Шихтовые составы и свойства глазурей приведены в таблице 1.

Таблица 1
Материалы и свойства глазури Составы глазурей, мас.%
1 2 3 4 5
Стеклобой 34 40 40 34 38
Борная кислота 55 46 49 50 48
Цинка оксид 6 9 6 9 8,5
Висмута (III) оксид 4 4 4 6 4
Меди оксид 0,5 0,5 0,5 0,5 0,7
Серебра (I) нитрат 0,5 0,5 0,5 0,5 0,8
Температура обжига, °С 700 750 730 700 700
Морозостойкость, цикл 54 62 65 60 58
КЛТР20-300·10-7, °C-1 55 61 53 56 54

Химические составы и свойства глазурей приведены в таблице 2.

Таблица 2
Оксиды и свойства глазури Составы глазурей, мас.%
1 2 3 4 5
SiO2 39,3 42,1 43,4 37,3 40,9
Al2O3 1,1 1,2 1,2 1,0 1,1
B2O3 28,2 21,5 23,6 24,3 22,9
Na2O 8,7 9,0 7,7 8,4
CaO 3,7 3,9 4,1 3,5 3,8
Fe2O3 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
MgO 2,2 2,4 2,5 2,3
ZnO 9,7 13,3 9,1 13,8 12,8
Bi2O3 6,5 5,9 6,1 9,2 6,0
Ag2O 0,3 0,3 0,3 0,3 0,4
CuO 0,8 0,7 0,8 0,8 1,1
Температура обжига, °C 700 750 730 700 700
Морозостойкость, цикл 54 62 65 60 58
КЛТР20-300·10-7, °С-1 55 61 53 56 54

На изделиях строительной керамики (кирпич) глазури всех составов не дают цека.

Компоненты сплавляют при 950°C с последующей грануляцией в воду. Фритту размалывают мокрым способом с добавкой 1-2% пластичной глины. Полученную суспензию наносят на керамические изделия методом окунания, распыления или кистью, обжигают при 700-750°C. При остывании изделия до 670°C, если среда, в которой находится изделие, окислительная, в печное пространство вводят любые жидкие, твердые или газообразные вещества, содержащие в своем составе C (углерод), в количестве для жидких 0,6-1,1 л/м3, для твердых 0,4-0,7 кг/м3, для газообразных 0,4-0,6 мН3.

1. Восстановительная глазурь, содержащая SiO2, Аl2О3, В2О3, СаО, Na2O, ZnO, Вi2O3, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит Fе2О3, MgO, Ag2O, CuO при следующем соотношении компонентов, мас.%: SiO2 - 37,3-43,4; Аl2О3 - 1,0-1,2; В2О3 - 21,5-28,2; Na2O - 7,7-9,0; СаО - 3,5-4,1; MgO - 2,1-2,5; Fе2O3 - 0,1; ZnO - 9,1-13,8; Вi2O3 - 5,9-9,2; Ag2O - 0,3-0,4; CuO -0,7-1,1.

2. Восстановительная глазурь по п.1, отличающаяся тем, что компоненты SiO2, Аl2О3, Na2O, СаО, MgO, Fе2O3 вводятся в форме стеклобоя оконного или тарного.

3. Восстановительная глазурь по п.2, отличающаяся тем, что компоненты SiO2, Аl2О3, Na2O, СаО, MgO, Fе2О3 вводятся в форме стеклобоя оконного и тарного.

4. Восстановительная глазурь по пп.2 и 3, отличающаяся тем, что фриттование шихты производится при температуре 900-950°С.

5. Восстановительная глазурь по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что обжиг глазурованных керамических изделий осуществляется в интервале температур 700-750°С.