Электроизоляционная стеклоэмаль для изделий из нержавеющей стали

Электроизоляционная стеклоэмаль для изделий из нержавеющей стали

Реферат

Изобретение относится к области технологии силикатов, а именно к электроизоляционным стеклоэмалям, и предназначено для изоляционного покрытия деталей из нержавеющей стали, в частности электродов генераторов озона. Для обеспечения работоспособности озонатора в условиях барьерного разряда необходимо, чтобы диэлектрическое покрытие обладало необходимым набором термомеханических свойств, обеспечивающих целостность покрытия и отсутствие трещин и сколов. Эффективность работы озонатора обеспечивается комплексом диэлектрических свойств стеклоэмалевого барьера.

Аналогом, наиболее близким по технической сущности, является состав, мас. %: SiO₂ 20-25; B₂O₃ 5-5,5; CaO 4,5-12; SrO 1-2; Co₂O₃ 0,1-0,5; CdO 2-3; MnO 0,1-0,5; NiO 0,1-1; Na₂O 1-1,5; K₂O 3-4; CaF₂ 4-5; Cr₂O₃ 0,5-0,8; MoO₃ 0,5-0,8; Na₃AlF₆ 0,1-0,5; BaO - остальное (Патент RU 2453513 C1, класс C03С 8/06, 2012 г.). Этот состав, по- видимому, наиболее совершенный из рассматриваемого класса эмалей, не свободен от недостатков. В частности, имеет недостаточную прочность сцепления с металлом на выпуклых участках малого радиуса и на массивных изделиях сложной формы с неоднородным температурным полем во время операции обжига эмали.

Задачей изобретения является повышение кроющей способности стеклоэмали путем улучшения прочностных характеристик системы «стекло-металл» без ухудшения ее диэлектрических свойств.

Указанный технический результат достигается тем, что электроизоляционная эмаль имеет следующий состав, мас. %: оксид кремния SiO₂ 20-35; оксид бора B₂O₃ 3-7; оксид кальция CaO 4-7; оксид стронция SrO 1,5 - 3; оксид кобальта СоО 0,5-1; оксид кадмия CdO 2,5-6; оксид марганца MnO 0,2-1; оксид никеля NiO 0,5-1; оксид натрия Na₂O 0-2; оксид калия K₂O 1-5; фторид кальция CaF₂ 0-6; оксид хрома Cr₂O₃ 0,5-1; оксид молибдена MoO₃ 0,5-1; криолит Na₃AlF₆ 5-8; оксид алюминия Al₂O₃ 0,1-1,5; оксид бария BaO 45-55. Предлагаемый состав эмали отличается от известного наличием дополнительного компонента Al₂O₃, а общие для обоих составов компоненты CdO, B₂O₃, CaF₂ и Na₃AlF₆ имеют отличительные пределы содержания. Введение Na₃AlF₆ совместно с CaF₂ (или без него) и с Al₂O₃ позволило расширить температурную зону устойчивости стекломатрицы от 700 до 900°C и выше, повысить кроющую способность эмали и устранить образование сколов на выпуклых участках малого радиуса и массивных деталях сложной формы. При этом сохранились высокие диэлектрические свойства стеклоэмали, которые подтверждаются отсутствием снижения эффективности синтеза озона в барьерном разряде повышенной частоты при испытаниях предлагаемой эмали в реальных условиях озонатора.

Примеры конкретных исполнений предлагаемого изобретения и прототипа приведены в таблице 1.

Таблица 1.
Компонент	Состав предлагаемой стеклоэмали, мас. %	Состав прототипа, мас.%
1	2	3	4	5
SiO2	20	20	20,3	20	20,6	20-25
BaO	49,2	48,7	50,1	49,5	50,8	Остальное
CaO	4	4	4,1	4	7	4,5-12
SrO	1,7	1,7	1,7	1,7	1,7	1-2
CdO	3,9	3,8	4	4	3,9	2-3
MnO	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,1-0,5
NiO	0,9	0,9	0,8	0,8	0,9	0,5-1
K2O	2,9	2,9	1,7	1,7	1,8	3-4
Na2O	1,2	1,2	-	-	-	1-1,5
B2O3	3,5	3,5	3,6	3,4	3,5	5-5,5
CaF2	3,9	3,8	4,1	4	-	4-5
Cr2O3	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,5-0,8
MoO3	0,8	0,8	0,7	0,7	0,8	0,5-0,8
Na3AlF6	6,2	6	7,1	7	7,2	0,1-0,5
CO2O3	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,1-0,5
Al2O3	0,1	0,9	0,1	1,4	0,1	-
Температура начала оплавления эмали, °C
	575	610	615	645	675	690

В качестве сырьевых материалов используют кварцевый песок, карбонаты: бария, кальция, кадмия, калия, натрия, борную кислоту, оксиды: марганца, никеля, кобальта, хрома, молибдена, алюминия, фторид кальция, криолит. Сырьевые материалы взвешивают на технических весах и тщательно перемешивают. Готовую шихту засыпают в корундовые или шамотные (высокого качества) тигли и помещают в электропечь. Варку шихты производят при температуре 1220-1250°C с выдержкой при этой температуре в течение 30 минут. Грануляция расплава происходит в воде. Полученную фритту размалывают в шаровых мельницах для нанесения методом электростатического напыления. Изделия перед эмалированием проходят этапы обезжиривания, травления в кислотном растворе, тщательной промывки и сушки. Покрытие на изделия наносят послойно до толщины 0,3-0,8 мм. Обжиг каждого слоя проводят при температуре 800-870°C.

Электроизоляционная стеклоэмаль для изделий из нержавеющей стали, включающая SiO₂; B₂O₃; CaO; SrO; CoO; CdO; MnO; NiO; Na₂O; K₂O; Cr₂O₃; MoO₃; CaF₂; Na₃AlF₆; BaO, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит Al₂O₃ при следующих соотношениях компонентов, мас.%: SiO₂ 20-35; B₂O₃ 3-7; CaO 4-7; SrO 1,5-3; CoO 0,5-1; CdO 2,5-6; MnO 0,2-1; NiO 0,5-1; Na₂O 0-2; K₂O 1-5; CaF₂ 0-6; Cr₂O₃ 0,5-1; MoO₃ 0,5-1; Na₃AlF₆ 5-8; Al₂O₃ 0,1-1,5; BaO 45-55.