Составы и свойства стекол для производства химически устойчивого волокна (тип С и AR)

Тип С (хим. устойчивое) – такое стекло более кислотостойкое, чем стекло типа Е. Содержит больше SiO₂ (до 60%); меньше В₂О₃, может включать до 10% R₂О. Используется для пр-ва фильтровальных материалов (тканей), стеклопластиков, которые используются в хим. пром-ти (гальванические ванны).

Тип АR (стекло с высокой щелочестойкостью) – использ. для пр-ва волокна, которое применяют для получения фибробетона. Для обеспечения устойчивости (щелочестойкости) этого стекла к раствору цемента, в его состав вводят ZrO₂ до 21,5%; SiO₂ 60-70%; R₂O до 16%. Базовая система: R₂O-ZrO₂-SiO₂. Свойства: прочность на разрыв 1500-1700 МПа; хим. стойкость по отношению к р-ру NaОH, выраженная в потерях массы, - 2-3%. Стекло дорогостоящее.

 

2. Формование эмалевых покрытий по технологии «2 слоя-2обжига»

Традиционно технология нанесения эмалевых покрытий включает нанесение и обжиг грунтовой эмали, нанесение покровной эмали на обожженный слой грунта и ее обжиг (2 слоя/2 обжига). Толщина слоев составляет до 0,2 мм. Вязкость при температуре обжига, поверхностное натяжение, температура размягчения покровных эмалей должны быть ниже, чем у грунтовых.

Возможно нанесение на слой порошка грунта покровной эмали с однократным обжигом (2 слоя/1 обжиг). При этом толщина грунтового слоя должна быть не более 0,08 мм, покровной эмали - 0,1 мм, что возможно при более тонком помоле фритты (размер частиц не более 40 мм). При однократном обжиге двух слоев грунтовая эмаль должна быть более легкоплавкой, чем покровная.

Газообразные продукты, выделяющиеся при обжиге эмалевых слоев, связаны с удалением влаги, а также связанной воды из глинистых частиц, добавляемых в шликер грунтовой эмали. При окислении углерода стали образуются СО и С0₂. Из стали также выделяется водород. Одновременно на поверхности металла происходят следующие реакции:

2Fe + 0₂ —> 2FeO

Fe + H₂O —> FeO + H₂

4FeO <—> Fe+ Fe₃0₄,

При температуре 600°C начинает размягчаться грунтовая эмаль, при 650-700°С расплав грунта смачивает поверхность металла, прекращая доступ кислорода к ней. Образующийся на поверхности металла слой окалины состоит из FeO и Fe₃0₄. Окалина растворяется в расплаве грунта, и на контакте с металлом образуется промежуточный слой. Образование промежуточного слоя происходит в результате химических и электрохимических процессов при участии оксидов сцепления - окси­дов кобальта и никеля. Наличие промежуточного слоя - обязательное условие прочного сцепления грунтовых эмалей с металлом.

Fe + CoO —> FeO + Co

Fe + NiO —> FeO + Ni

При протекании указанных реакций на пов-ти Ме оседают ч-цы Ме-го Co и Ni, при наличии электропровод-го раплава эмали возникают эл.-хим. ячейки и идет обмен между Fe и Co. В рез-те в зонах контакта Fe и Co идет микрокаррозия Ме и образ-ся микрополости. Эмаль затекает в эти полости, затем при охлаждении зажимается Ме-лом. Проц. каррозии протекает в услов. доступа О₂, идет пов-ое окисление Со. Оксид Fe расплавляется в расплаве и т. о. образ-ся промеж-ый солй эмали. Наличие такого слоя исключает резкое изменение св-в (ТКЛР).

В покровной эмали в проц. охлажд. выделяются кристаллы глушителя – это TiO₂ и соед. F. Оптимальным является выделение мелких крист-ов анатаза при Т = 620-790 С. При Т > 800 С анатаз переходит в рутил, при этом анатаз расплавляется в расплаве, а затем из расплава выделяется рутил. Рутил дает желтый оттенок., т. к. в его крист. Решетке закрепляются ионы Fe и образ. красящие шпинели.

На стадии выработки должна исключаться крист-ия фаз, в ином случае выделившиеся крист. имеют большие размары, что в последующем при формовании может привести к ухудшению кач-ва эмалевого покрытия (снижение блеска и растекаемости).

Прочное сцепление эмали с Ме обеспечивается при определенном согласовании ТКЛР: ТКЛР эмали < ТКЛР Ме, в ином случае произойдет нарушение сплошности эмалевого слоя (появ. трещины). Если ТКЛР эмали > ТКЛР Ме, то эмаль стремится увеличить свои размеры на большую величину, чем Ме.

Т.к. к моменту охлаждения достигается прочное сцепление эмали с Ме, то для согласованного размера эмаль растягивается, в рез. Появ-ся напряжения растяжения. Если ТКЛР эмали << ТКЛР Ме, то это может привести к отслаиванию эмали. Трещины, отслаивания эмали могут возникнуть, если нанесен утолщенный слой эмали либо он разнотолщинный.

Кач-во эмали определяется кач-вом Ме. Оно оценивается по кол-ву Н₂. Высокое сод-ние Н₂ может стать причиной появления рыбьей чешуи.

ПОЛУЧЕНИЕ ЭМАЛЕВОГО ПОКРЫТИЯ НА МЕТАЛЛЕ

Технологическая схема эмалирования металлов включает следующие стадии:

1) подготовка сырьевых материалов и приготовление шихты;

2) варка фритты (температура варки 1250-1350°С);

3) грануляция фритты при быстром охлаждении (в воде);

4) помол фритты (приготовление шликера эмали, сухой помол);

5) подготовка поверхности металла;

6) нанесение эмалевых покрытий;

7) сушка и обжиг покрытий.

По традиционной технологии эмалирования на металл шликерным способом наносят грунтовую эмаль, затем на обожженный слой грунта наносят шликерным способом покровную эмаль - один или несколько слоев с раздельным обжигом каждого слоя. Этот способ реализуется в лабораторных условиях.

При технологии эмалирования 2слоя/1 обжиг шликерным способом наносят грунтовую эмаль, на нее сухим способом - покровную.

В промышленности используются такие методы нанесения эмали, как электростатический шликерный, электростатический порошковый, электрофоретический.