Декоративное каменное литье

 

Использование: для декоративных и облицовочных материалов. Сущность изобретения: декоративное комплексное литье содержит, мас.%: оксид кремния 25 - 35, БФ SiO₂; оксид натрия 3 - 10, БФ Na₂O; оксид калия 0,1 - 5, БФ K₂O; оксид кальция 8 - 15, БФ CaO; оксид алюминия 5 - 22, БФ Al₂O₃; оксид железа 0,1 - 0,4, БФ FeO; оксид железа 1 - 15, БФ Fe₂O₃; оксид титана 10 - 25, БФ TiO₂; оксид магния 0,5 - 1,0, БФ MgO; оксид бора 2 - 6, БФ B₂O₃; оксид меди 0,1 - 1,0, БФ CuO. Пределы прочности при сжатии - 720 - 900 МПа, при изгибе - 175 - 225 МПа, твердость 740 - 950 кг/мм². 1 табл.

Изобретение относится к производству товаров народного потребления и строительных материалов, преимущественно к производству стеклокристаллических материалов и каменного литья, и может быть использовано в производстве декоративных и облицовочных материалов.

Известно каменное литье следующего состава, мас.%: SiO₂ 30,55-46,55; TiO₂ 20,19-35,16; Al₂O₃ 2,15-10,49; Fe₂O₃ 0,01-10,76; FeO 0,01-0,93; CaO 16,61-28,42; MgO 0,01-7,46; Na₂O 1,97-6,92; K₂O 0,01-1,02; MnO 0,01-0,24; Li₂O 0,01-2,15; ZrO₂ 0,01-3,07, редкоземельные элементы 0,01-0,47 [1].

Наиболее близким к заявляемому литью является декоративное каменное литье состава, мас. % : SiO₂ 35,5-54,6; Al₂O₃ 3,4-22; FeO 0,1-0,4; Fe₂O₃ 0,9-16,7; CaO 7,6-17,2; MgO 0,1-1,1; Na₂O 2,8-13,5; K₂O 0,1-5,7; TiO₂ 9,5-25; B₂O₃ 0,2-6,3 [2].

Эти составы обеспечивают разнообразную цветовую гамму, глубину и интенсивность окраски изделий. Однако изделия обладают низкими механическими свойствами: прочность и твердость (прочность при сжатии 40-500 МПа, при изгибе 100-125 МПа, микротвердость 530-580 кг/мм²). Это снижает срок их службы вследствие истирания лицевой поверхности и приводит к большим потерям продукции вследствие боя при сортировке, упаковке, транспортировке и практическом применении.

Целью изобретения является повышение прочности и твердости литья и утилизация отходов апатитового и медеплавильного производства.

Предлагается состав декоративного каменного литья, включающий SiO₂; Na₂O; K₂O; CaO; Al₂O₃; TiO₂; MgO; FeO; Fe₂O₃; B₂O₃.

Каменное литье имеет следующий состав, мас.%: SiO₂ 25-35; Na₂O 3-10; K₂O 0,1-5; CaO 8-15; Al₂O₃ 5-22; FeO 0,1-0,4; Fe₂O₃ 1-15; TiO₂ 10-25; MgO 0,5-1,0; B₂O₃ 3-6; CuO 0,1-1,0. Эффект упрочнения изделий нарастает при уменьшении содержания SiO₂ примерно до 25 мас.% ,после чего начинает падать. Уменьшение содержания SiO₂ ниже 25 мас.% нецелесообразно, т.к. этот компонент наиболее дешевый и дальнейшая замена его более дорогими и В₂О₃ экономически не оправдана. Увеличение содержания более 35% ведет к уменьшению предела прочности при сжатии и при изгибе.

Эффект упрочнения за счет введения в шихту CuO сказывается уже при содержании CuO 0,10 мас. % и остается практически неизменным в диапазоне 0,1-1% . Значит рост содержания CuO выше 1% для упрочнения изделий нецелесообразен, поскольку этот компонент относительно дорог.

П р и м е р. Сравнительные плавки шихты составлены по прототипу и по изобретению. В состав шихты по прототипу вошли компоненты, мас.%: SiO₂ 38,11; Na₂O 8,52; K₂O 4,88; CaO 13,47; Al₂O₃ 10,15; TiO₂ 9,35; FeO 0,2; Fe₂O₃ 11,87; MgO 0,68; B₂O₃ 2,63. Для определения влияния SiO₂ на прочностные характеристики изделий составлена шихта, мас.%: SiO₂ 33,82; Na₂O 5,28; K₂O 3,08; CaO 7,82; Al₂O₃ 13,38; TiO₂ 23,11; FeO 0,32; Fe₂O₃ 8,73; MgO 0,67; B₂O₃ 4,99. Стеклокристаллические изделия получают следующим образом: измельченную шихту загружают в корундовые тигли емкостью до 100 мл, помещают в лабораторную горшковую печь и нагревают до температуры 1350^оС, при этой температуре выдерживают расплав в течение 2,5 ч и разливают в плоские формы размером 6х4 см², после охлаждения расплава до 700-800^оС образцы помещают в муфельную печь и отжигают для снятия напряжений. Прочность полученных образцов при сжатии и при изгибе и твердость определяют в результате испытаний серии образцов и усреднения результатов по следующим методикам: прочность при сжатии - разрушением под прессом, прочность при изгибе - разрешением на разрывной машине Гм-500, налаженной на испытания на изгиб, твердость (микротвердость) - методом вдавливания острия алмазной пирамиды. Состав и свойства образцов декоративного каменного литья, полученных по прототипу (образец - 1) и по изобретению, приведены в таблице.

Из таблицы видно, что значения прочности и твердости образцов заявляемого состава в 1,3-1,9 раза превосходят эти же показатели прототипа.

Формула изобретения

ДЕКОРАТИВНОЕ КАМЕННОЕ ЛИТЬЕ, включающее SiO₂, Na₂O, K₂O, CaO,Al₂O₃, FeO, Fe₂O₃, TiO₂, MgO, B₂O₃, отличающееся тем, что, с целью повышения прочности и твердости изделий и утилизации отходов апатитового и медеплавильного производств, оно дополнительно содержит CuO при следующем соотношении компонентов, мас.%: SiO₂ 25 - 35 Na₂O 3 - 10 K₂O 0,1 - 5 CaO 8 - 15 Al₂O₃ 5 - 22 FeO 0,1 - 0,4 Fe₂O₃ 1 - 15 TiO₂ 10 - 25
MgO 0,5 - 1,0
B₂O₃ 2 - 6
CuO 0,1 - 1,0

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2