10 отзывов
Индивидуальный предприниматель Ананич П. В.
Особенности и преимущества эмалированной продукции

Особенности и преимущества эмалированной продукции

Особенности и преимущества эмалированной продукции
Эмаль обеспечивает, как известно, исключительно эффективную защиту от окисления при высоких температурах.

25.07.14

< p > ЭМАЛИ - тонкие стеклообразные покрытия (финифть, стеклоэмаль), наносимые на изделия из металлов и их сплавов и закрепляемые обжигом. Характеризуются высокой твердостью, коррозионной стойкостью, износо- и жаростойкостью. По назначению эмали подразделяют на технические и художественные, по внешнему виду - на прозрачные и непрозрачные (тушеные), белые и цветные. < /p >

< p > Технические эмали наносят на изделия из чугуна, стали, алюминия и сплавов легких металлов. Подразделяют их на грунтовые и покровные. Грунтовые эмали, содержащие 50-60% SiO2, 2-8% А12О3,до 30% В2О3, 12-30% Na2О, 4-10% СаО и др. оксиды (до 10 наименований), наносят на изделия первым, грунтовым слоем, который хорошо сцепляется с металлом. Для усиления сцепления с металлом вводят так называемые оксиды сцепления - Со2Оз, Ni2O3, MoO3. < /p >

< p > Покровные эмали, наносимые на грунтовые, подразделяют на непрозрачные (белые, окрашенные) и прозрачные (бесцветные, окрашенные). Они содержат те же оксиды, что и грунтовые, и, кроме того,SnO2, Sb2O5, ZrO2, TiO2, фториды щелочных металлов, выполняющие роль глушителей (иногда эмали классифицируют именно по составу глушителей). В состав окрашенных эмалей входят также пигменты(оксиды Мn, Сu, Со, Сr, Ni), люминофоры и др. < /p >

< p > Технология производства эмалей включает: составление шихты, содержащей различные стеклообразующие материалы (кварц, кварцевый песок, сода, поташ, мел, полевой шпат, глина, каолин, бура) и специальные добавки (см.выше); плавление шихты [для фриттованных (предварительно сплавленных) эмалей] при температуре 1150-1450 °С до получения стеклянных гранул; размалывание гранул до получения пудры (помол без воды) или устойчивого шликера (помол с водой и смешивание со связующими компонентами). Устойчивый маловязкий шликер обычно содержит 30-40% по массе воды, 5-10% глины, 0,1-0,5% электролитов (сода и др.), огнеупорные наполнители, при необходимости, - 3-8% глушителей,1-5% пигментов и органических красителей. Нефтриттованные эмали получают размолом (без плавления) в воде исходных материалов. < /p >

< p > Шликер или пудру наносят на предварительно подготовленную (обезжиренную, протравленную, очищенную песком) поверхность металла погружением, обливом, пульверизацией, электростатическим напылением, электрофорезом и др. способами. Пудру часто наносят напылением с помощью вибросит на поверхность, нагретую до 600-800 °С. Изделия, покрытые грунтовой эмалью, сушат в конвейерной сушилке при 150-180 °С, после чего наносят покровную эмаль. Каждый слой эмали обжигают отдельно в камерных, туннельных и др. печах. < /p >

< p > В зависимости от исходного состава оксидов и температуры обжига эмали бывают легко- и тугоплавкими, в зависимости от фазового состава покрытия - стеклообразными и стеклокристаллическими (ситаллизированными). Оптимальные температуры обжига эмалей для изделий из чугуна и стали: грунтовых - 850-980 °С, покровных - 800-920 °С; из алюминия и его сплавов -530-580 °С; из благородных и цветных металлов -750-850 °С; из тугоплавких металлов и сплавов - до1600 °С. Для получения качественных покрытий расплавленные эмали должны хорошо смачивать металл; при этом вязкость расплавленной эмали не должна превышать 100 Па x с, а величина ее поверхностного натяжения - 300 Н/м. < /p >

< p > Продолжительность обжига покрытия 3-4 минуты для мелких изделий и до 30-40 минут для крупных. Обычная толщина эмали 0,07-0,02мм, в случае толстостенных изделий химической аппаратуры - до 1-2 мм (2-3 слоя грунтовой эмали и до 7 слоев покровной). Наличие большого кол-ва слоев способствует релаксации возникающих при охлаждении напряжений, обусловленных различием температурного коэффициента линейного расширения эмалей и металлов. Во избежание образования дефектов эти напряжения не должны превышать 50-100 МПа для стеклообразных эмалей и 150-200 МПа для стеклокристаллических. Готовые покрытия иногда расписывают красками на основе окрашенных оксидов или солей металлов. < /p >

< p > Технические эмали предназначены для увеличения износостойкости и жаростойкости различных аппаратов в химической, пищевой и фармацевтической промышленности, эксплуатирующихся в агрессивных средах и при высоких температурах. Их наносят также на изделия бытового назначения (посуду, холодильники, различные виды нагревательных печей и их элементы, газо и дымо отводящих устройств), некоторые архитектурно-строительные облицовочные детали, дорожные знаки и пр. < /p >

< p > Эмаль известна с глубокой древности (Др.Египет), в Византии в 10-12 вв. использовалась при художественных работах по золоту, на Руси известна с 11 в. Для покрытия изделий технического назначения применяют с конца 17 в. < /p >

< p > Развитие энергетики, металлургии, космонавтики, авиастроения тесно связано с решением задачи создания новых материалов конструкционного назначения для работы в экстремальных условиях - при высоких и сверхвысоких температурах в агрессивных средах и при эрозионных воздействиях. < /p >

< p > Исследователи и материаловеды решают эту сложную задачу либо совершенствуя имеющиеся конструкционные материалы путём их легирования, оптимизации структуры, создания композиций сложного состава, либо формируя на поверхности материалов функциональные защитные покрытия. < /p >

< p > Важнейшее свойство высокотемпературных материалов и покрытий - жаростойкость, то есть способность противостоять воздействию высоких температур, в том числе стойкость к окислению в этих условиях - зависит от целого ряда факторов. Среди них - химический состав и соотношение исходных компонентов, их дисперсность, режим термообработки при формировании защитного слоя, структурное состояние компонентов и др. < /p >

< p > Эмаль обеспечивает, как известно, исключительно эффективную защиту от окисления при высоких температурах. На рис.1 показана скорость окисления чистого и эмалированного металлов на воздухе. Эмалевые покрытия и композиционный материал металл- эмаль обладают в большой степени исключительными и иногда уникальными потребительскими свойствами по сравнению с другими покрытиями материалами, например, пластиками и легированными сталями, причем эти свойства, зачастую, намного лучше, чем у названных материалов. Защита и облагораживание поверхности определяется такими свойствами, как отсутствие пор, гладкость, твердость, устойчивость к царапинам и истиранию, удельные характеристики качества поверхности, декоративность внешнего вида, стойкость к действию агрессивных сред, к действию света и облучения. < /p >

< p align="center" > < img src="/upload/medialibrary/575/575e42c54332f2db20f5a3f3958ff72f.jpg" title="graf01.jpg" border="1" alt="graf01.jpg" width="673" height="406"  / > < /p >

< p > < b > Рисунок 1 < /b > . < i > Защитное действие эмалевых покрытий против окисления: зависимость скорости окисления эмалированной и неэмалированной сталей от температуры на воздухе (Петцолд А., Пешман Г.,1990г.) 1- железо; 2 – сталь AISI 430; 3 – сталь AISI 321; 4 – сталь 08КП с однослойным эмалированием. < /i > < /p >

< p > Сюда же относятся гигиенические свойства, физиологическая безвредность и противобактериальная характеристика. Если теперь сопоставить потребительские свойства эмалевого покрытия со свойствами легированных сталей и высокополимерных материалов, то выявится (согласно многим исследованиям), что эмаль отчасти превосходит эти материалы по твердости, плотности, жаро-, атмосферо-, влаго-, и кислото- стойкости, стойкости в моющих средствах, способности сохранения окраски, блеску, гигиеничности, способности к очистке. < /p >

< p > Эмалевые покрытия в теплотехнике подвергаются лишь умеренным температурным нагрузкам, Областью их применения являются, например, стальные вытяжные трубы и дымоходы, которые, должны надежно противостоять агрессивным газам, конденсату и эрозии. Боуше и др. (1976, 1979, 1981 г.г.) указывают, что стойкость таких покрытий составляет 15-20 лет. < /p >

< p > Высокотемпературные эмали защищают металлы, например, сталь, литейный чугун, легированную сталь, жаропрочные сплавы, медь или титан от окисления в интервале 600-1200 °С. О применении таких эмалевых покрытий имеется обширная информация в литературе; обзорные статьи публиковали Петцольд (1960), Аппен, Петцольд (1984), Солнцев (1984). < /p >

< p > Пример защиты металла от окисления эмалированием представлен на рис.2 . Эмалевые покрытия защищают металл от воздействия горячих агрессивных газов содержащих SO2, СО2, или газов содержащих сероводород и кроме того они защищают от науглероживания и наводораживания. < /p >

< p > К достоинствам эмалевых покрытий относится возможность широкого варьирования составов, что позволяет получать материалы с заданными свойствами, в которых используются лучшие качества компонентов. < /p >

< p align="center" > < img src="/upload/medialibrary/ea2/ea227db9edfc887a4939c50df3bae59d.jpg" title="graf02.jpg" border="1" alt="graf02.jpg" width="488" height="321"  / > < /p >

< p > < b > Рисунок 2 < /b > . < i > Окисление (прирост массы) Δm и коррозия S(толщина слоя мкм) под действием газовой среды содержащей СО2 ≈20% и SO2 ≈10% незащищенных и эмалированных сталей (Петцолд А., Пешман Г.,1990г.). 1 – сталь 08КП, 800 < /i > °С < i > ; 2 –сталь AISI 430 900 < /i > °С < i > ; 3 – сталь AISI 321. 820 < /i > °С < i > ; 4, - сталь 08КП, эмалированная. < /i > < /p >

< p > Из приведенного графика наглядно видна разница в коррозионной стойкости эмалированной стали, выгодно отличающей ее в условиях проводимых испытаний от стойкости легированных сталей и уж тем более от незащищенной покрытием углеродистой стали. Так толщина окисного слоя на стали AISI 321 (кривая 3) после 75 часов выдержки при 820 °С в агрессивной газовой среде составляет более 150 мкм, что указывает на возможность доведения образца при его толщине 500 мкм в данных условиях до полного разрушения. < /p >

< p > < b > Литература: < /b > < /p >

< ol class="list_inherit" >
   < li > Технология эмалирования металлических изделий, 2 изд., М., Локшин В. Я., 1955;.Технология эмали и эмалирования металлов, 2 изд., М., 1965; Аппен А. А, Температуроустойчивые неорганические покрытия, 2 изд., Л.; «Химия», 1976. 296с.Никулин Н.В., Назаров А.С. ; < /li >

   < li > Эмаль и эмалирование, Петцольд А.,Пешман Г. Справ. Изд. Пер. с нем. М.; Металлургия, 1990. 576 с. < /li >

   < li > Химическая технология стекла и ситаллов, под ред. Н. М. Павлушкина, М., 1983. < /li >

   < li > Создание нового поколения высокотемпературных стеклокерамических композиций и покрытий и исследование их физико-химических свойств. Диссертация по ВАК 02.00.04, доктор химических наук Баньковская Инна Борисовна. < /li >

Предыдущие статьи