Электроизоляционная стеклоэмаль

Электроизоляционная стеклоэмаль

Реферат

Изобретение относится к области силикатов, в частности к электроизоляционным стеклоэмалям, которые могут быть использованы в качестве диэлектрического барьера в установках для синтеза озона при помощи барьерных разрядов.

Для обеспечения высокой производительности установок данного типа необходимо, чтобы покрытие, использующееся в качестве диэлектрического барьера, обладало определенным набором характеристик. В связи с тем, что количество озона напрямую зависит от формы получаемого разряда, диэлектрический барьер (диэлектрическая эмаль) должен иметь значения диэлектрической проницаемости на уровне 10-25, тангенса угла диэлектрических потерь менее 0,01. Кроме того, стеклоэмаль должна обладать хорошей кроющей способностью, дилатометрическими характеристиками, близкими к металлической подложке, и высокой прочностью сцепления с металлом.

Известен состав электроизоляционной эмали для нержавеющей стали, мас.%: SiO₂ 29,5-38,7; BaO 15-22; CaO 1,5-7,0; SrO 4-6; CdO 2-8; MnO 0,1-1; K₂O 9-15; Na₂O 2-9; Li₂O 0,5-1,5; B₂O₃ 9-13; SrO 4-10; MoO₃ 0,5-1; CoO 0,1-1; NiO 0,1-1 [Патент РФ №2203233, класс C03C 8/02, 2003].

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является состав, мас.%: SiO₂ 25-35; BaO 35-45; CaO 4-7; SrO 3-8; CdO 4,5-6; MnO 0,2-1; K₂O 3-5; Na₂O 1-4; B₂O₃ 3-75; МоO₃ 0,5-1; Cr₂O₃ 0,5-1; CoO 0,5-1; NiO 0,5-1 [Патент РФ №2209786, класс C03C 8/02, 2003]. Данный состав имеет диэлектрическую проницаемость 11,3-13,0; ТКЛР (142-154)·10^-7 1/°С, тангенс угла диэлектрических потерь (2,7-4,1)·10^-3, температуру обжига эмали 700-720°С. Недостатком данного состава являются недостаточно низкие диэлектрические потери.

Техническим результатом изобретения является уменьшение значений диэлектрических потерь при сохранении остальных физико-химических показателей.

Указанный технический результат достигается тем, что электроизоляционная эмаль имеет следующий состав, мас.%:

SiO2	20,0-25,0
CaO	4,5-12,0
SrO	1,0-2,0
CdO	2,0-3,0
MnO	0,1-0,5
K2O	3,0-4,0
Na2O	1,0-1,5
B2O3	5,0-5,5
CaF2	4,0-5,0
MoO3	0,5-0,8
Cr2O3	0,5-0,8
Co2O3	0,1-0,5
NiO	0,1-1,0
Na3AlF6	0,1-0,5
BaO	остальное

Предлагаемый состав эмали отличается от известного определенным соотношением оксидов щелочноземельных металлов: BaO, CaO, SrO, CdO. Оставляя общую сумму щелочноземельных элементов той же, мы увеличиваем общее содержание оксида бария, вместе с тем содержание оксидов кадмия и стронция уменьшается в 2-4 раза.

Для улучшения технологических характеристик в предлагаемые составы дополнительно вводятся следующие компоненты: CaF₂ и Na₃AlF₆. Данные соединения, являясь добавками для улучшения кроющей способности, повышают прочность сцепления эмали с металлической подложкой.

В качестве сырьевых материалов использовались: кварцевый песок; борная кислота; карбонаты: бария, кальция, стронция, кадмия, калия, натрия; оксиды: марганца, никеля, молибдена, хрома, кобальта; криолит и флюорит.

Пример 1. Состав стекла содержит следующие компоненты, мас.%:

SiO2	25,0
СаО	4,5
SrO	1,0
CdO	2,0
MnO	0,1
K2O	3,0
Na2O	1,0
B2O3	5,5
CaF2	4,0
МoО3	0,5
Cr2O3	0,5
Co2O3	0,1
NiO	0,1
Na3AlF6	0,1
BaO	остальное

Для приготовления сырьевые компоненты взвешивались на технических весах с точностью до 0,01 и тщательно перемешивались до получения однородной шихты. Варку стекол осуществляли в корундовых тиглях в электрической лабораторной печи с силитовыми нагревателями. Температура варки - 1200°C, выдержка при максимальной температуре - 60 минут. Выработку стекломассы осуществляли путем грануляции расплава стекломассы в воде. Гранулят измельчают в шаровой мельнице. Перед нанесением поверхность металлической подложки подвергается предварительной обработке и обезжириванию. Нанесение проводится методом электростатического осаждения. Покрытие наносится послойно до толщины 0,3-0,5 мм. Обжиг каждого слоя осуществляется при температуре 840°C.

В результате были получены следующие данные: ТКЛР 140·10^-7 1/°С, состав имеет диэлектрическую проницаемость 11; тангенс угла диэлектрических потерь 1,5·10^-3, прочность эмалевого покрытия на удар составляет 1,2-2,5 Дж в зависимости от вида обработки поверхности металлической подложки.

Синтез остальных составов, а также нанесение эмалевых покрытий проводят аналогично вышеуказанному примеру (см. Таблицу 1 и 2).

Таким образом, проведенный сопоставительный анализ показал, что предлагаемый состав электроизоляционной эмали отличается от известного меньшими диэлектрическими потерями и высокой прочностью сцепления эмали с металлической подложкой. Это свидетельствует о преимуществе предлагаемой эмали по сравнению с прототипом.

Таблица 1
Составы и значения основных свойств стекол
Компоненты	Составы эмалей, мас.%
1	2	3	Прототип
SiO2	25,0	23,0	20,0	25,0-35,0
BaO	52,6	46,5	42,9	35,0-45,0
CaO	4,5	9,0	12,0	5,0-6,0
SrO	1,0	1,5	2,0	4,0-7,0
CdO	2,0	2,5	3,0	4,5-6,0
MnO	0,1	0,3	0,5	0,2-1,0
K2O	3,0	3,5	4,0	3,0-3,5
Na2O	1,0	1,3	1,5	1,0-2,0
B2O3	5,5	5,5	5,5	3,0-7,0
CaF2	4,0	4,5	5,0	-
MoO3	0,5	0,65	0,8	0,5-1,0
Cr2O3	0,5	0,65	0,8	0,5-1,0
Co2O3/CoO	0,1	0,3	0,5	0,5-1
NiO	0,1	0,5	1,0	0,5-1,0
Na3AlF6	0,1	0,3	0,5	-

Таблица 2
Свойства предлагаемых составов
Свойства	Единицы измерения	Значения свойств для предлагаемых составов	Прототип
1	2	3
ТКЛР	10-7 1/°С	140	130	125	135-154
Диэлектрическая проницаемость	-	11	12,2	14	10,5-13
Тангенс угла диэлектрических потерь	-	1,5·10-3	1·10-3	1·10-3	(2,7-4,1)·10-3
Прочность на удар в зависимости от вида обработки поверхности подложки:
- необработанная поверхность	Дж	1,2	1,1	1,4	-
- дробеструйная обработка		1,6	1,9	1,7
- пескоструйная обработка		2,5	1,65	2,1

Электроизоляционная стеклоэмаль для изделий из нержавеющей стали, включающая SiO₂, BaO, CaO, SrO, CdO, MnO, K₂O, Na₂O, B₂O₃, MoO₃, Cr₂O₃, Co₂O₃, NiO, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит Na₃AlF₆ и CaF₂ при следующем соотношении компонентов, мас.%:

SiO2	20,0-25,0
CaO	4,5-12,0
SrO	1,0-2,0
CdO	2,0-3,0
MnO	0,1-0,5
K2O	3,0-4,0
Na2O	1,0-1,5
B2O3	5,0-5,5
CaF2	4,0-5,0
MoO3	0,5-0,8
Cr2O3	0,5-0,8
Co2O3	0,1-0,5
NiO	0,1-1,0
Na3AlF6	0,1-0,5
BaO	остальное