Керамический пигмент
Владельцы патента RU 2398746:
Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU)
Изобретение относится к области производства керамических пигментов для жаростойких эмалевых и лакокрасочных покрытий, которые могут быть использованы в авиационно-космической, машиностроительной отраслях промышленности и в народном хозяйстве. Предложенный керамический пигмент имеет следующий химический состав, мас.%: CoO 3,0-12,0, Cr2O3 15,0-20,0, ZnO 0,1-1,0, TiO2 3,0-4,0, Ni2O3 10,0-15,0, 2CaO·B2O3 0,1-0,5, Al2O3 - остальное. Применение предлагаемого керамического пигмента, дающего серо-зеленый цвет, позволит создать термостойкие эмали, используемые для авиационно-космической техники и декоративных изделий народного хозяйства, а также увеличить ресурс их работы. 2 табл.
Изобретение относится к области производства керамических пигментов для жаростойких эмалевых и лакокрасочных покрытий, которые могут быть использованы в авиационно-космической, машиностроительной отраслях промышленности и в народном хозяйстве.
Известен керамический пигмент следующего химического состава, мас.%:
| CoO | 20,0-25,0 |
| Al2O3 | 40,0-45,0 |
| Cr2O3 | 20,0-25,0 |
| ZnO | 2,0-4,0 |
| CaO | 3,0-5,0 |
| K2O | 5,0-7,0 |
(патент РФ №2323168)
Цвет пигмента - коричневато-зеленый.
Недостатком известного пигмента является недостаточная термостойкость при нагреве до температуры 150°C, 200°C (после 3 циклов теплосмен происходит изменение цвета пигмента)
Известен керамический пигмент следующего химического состава, мас.%:
| SiO2 | 30,0-35,0 |
| CaO | 10,0-15,0 |
| Cr2O3 | 25,0-27,0 |
| BaO | 10,0-12,0 |
| K2O | 10,0-16,0 |
| CuO | 4,0-6,0 |
(патент РФ №2323169)
Цвет пигмента - зеленый.
Недостатком известного пигмента является недостаточная термостойкость при нагреве до температуры 150°C, 200°C (после 5 циклов теплосмен происходит изменение цвета пигмента)
Известен керамический пигмент, следующего химического состава, мас.%:
| SiO2 | 15,0-20,0 |
| Fe2O3 | 3,0-5,0 |
| Na2O | 2,0-3,0 |
| Cr2O3 | 35,0-40,0 |
| ZnO | 8,0-13,0 |
| ZrO2 | 3,0-5,0 |
| MgO | 10,0-15,0 |
| B2O3 | 5,0-10,0 |
| F | 3,0-5,0 |
(патент РФ №2334695)
Цвет пигмента - коричневато-зеленый.
Недостатком известного пигмента является недостаточная термостойкость при нагреве до температуры 150°C, 200°C (после 7 циклов теплосмен происходит изменение цвета пигмента)
Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является керамический пигмент следующего химического состава, мас.%:
| CoO | 19,0-19,5 |
| Cr2O3 | 18,0-19,0 |
| ZnO | 2,0-2,5 |
| CaO | 5,0-6,0 |
| F | 1,5-2,0 |
| Al2O3 | 52,0-53,0 |
(патент РФ №№2334690)
Цвет пигмента - сине-зеленый.
Недостатком прототипа является недостаточная термостойкость при нагреве до 150°C, 200°C (после 5,10 циклов теплосмен происходит изменение цвета пигмента).
Технической задачей изобретения является повышение термостойкости керамического пигмента.
Поставленная техническая задача достигается тем, что предложенный керамический пигмент, содержащий CoO, Cr2O3, ZnO, Al2O3, отличается тем, что дополнительно содержит TiO2, Ni2O3, 2CaO·B2O3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| CoO | 3,0-12,0 |
| Cr2O3 | 15,0-20,0 |
| ZnO | 0,1-1,0 |
| TiO2 | 3,0-4,0 |
| Ni2O3 | 10,0-15,0 |
| 2CaO·B2O3 | 0,1-0,5 |
| Al2O3 | остальное |
Экспериментально установлено, что введение TiO2, Ni2O3, 2CaO·B2O3 в шихту, а также регламентированное содержание и соотношение заявленных компонентов повышает термостойкость предлагаемого керамического пигмента.
Рентгеноструктурный анализ показал, что в процессе технологических нагревов и при испытании на термостойкость в предлагаемом керамическом пигменте образуются температуроустойчивые фазы Al2O3·3CaO, обеспечивающие повышение термостойкости при повышенных температурах испытания (150°C, 200°C).
Примеры осуществления
Пример 1
Для приготовления керамического пигмента взяты компоненты пигмента в соответствующих мас.%: CoO - 3,0, Cr2O3 - 15,0, ZnO - 1,0, TiO2 - 3,0, Ni2O3 - 10,0, 2CaO·B2O3 - 0,5, Al2O3 - 67,5, их размалывали мокрым способом. Массу сушили и подвергали термической обработке при температуре 950±10°C, охлаждали и размалывали до прохождения через сито №0056. Цвет пигмента серо-зеленый.
Примеры 2, 3 получения керамического пигмента осуществляли аналогично примеру 1.
Составы предлагаемого керамического пигмента приведены в таблице 1, свойства керамического пигмента представлены в таблице 2.
Термостойкость образцов керамического пигмента определяли по количеству теплосмен до первого изменения цвета пигмента в сравнении с образцом-эталоном, который не подвергался нагреву.
Предлагаемый керамический пигмент и керамический пигмент-прототип в количестве по 10 г помещали в фарфоровые лодочки, которые одновременно загружались в электропечь, и подвергали испытанию на термостойкость по режиму 20°C-150°C-20°C, 20°C-200°C-20°C, выдержка при 150°C и 200°C составляла 1 час. Цвет керамического пигмента после испытания на термостойкость определяли визуально в сравнении с цветом пигмента эталона.
Из таблицы 2 видно, что термостойкость керамического пигмента, имеющего серо-зеленый цвет, при испытании на термостойкость по режимам 20°C-150°C-20°C, 20°C-200°C-20°C в 5 и 10 раз соответственно выше по сравнению с прототипом.
Применение предлагаемого керамического пигмента, дающего серо-зеленый цвет, позволит создать термостойкие эмали, используемые для авиационно-космической техники и декоративных изделий народного хозяйства, и увеличить ресурс их работы.
| Таблица 1 | |||||||||
| Номера составов покрытий | Компоненты, мас.% | ||||||||
| CoO | Cr2O3 | ZnO | TiO2 | Ni2O3 | 2CaO·B2O3 | CaO | F | Al2O3 | |
| Предлагаемые | |||||||||
| 1 | 3,0 | 15,0 | 1,0 | 3,0 | 10,0 | 0,5 | - | - | Ост. |
| 2 | 12,0 | 18,0 | 0,1 | 4,0 | 15,0 | 0,1 | - | - | Ост. |
| 3 | 7,0 | 20,0 | 0,5 | 3,5 | 12,5 | 0,3 | - | - | Ост. |
| 4 прототип | 19,0 | 18,0 | 2,0 | - | - | - | 6,0 | 2,0 | 53,0 |
| Таблица 2 | ||||
| № п/п | Режим испытания на термостойкость | Цвет предлагаемого пигмента в сравнении с эталоном после испытания на термостойкость, °C | ||
| 20°С-150°С-20°С | 20°С-200°С-20°С | 50 теплосмен | 50 теплосмен | |
| Количество теплосмен | 20-150-20 | 20-200-20 | ||
| Предлагаемые пигменты | эталон серо-зеленый | |||
| 1 | 50 | 50 | серо-зеленый | серо-зеленый |
| 2 | 50 | 50 | серо-зеленый | серо-зеленый |
| 3 | 50 | 50 | серо-зеленый | серо-зеленый |
| Изменения цвета нет | ||||
| эталон сине-зеленый | ||||
| Пигмент-прототип | 10 | 5 | темно сине-зеленый | темно сине-зеленый |
| наблюдается изменение цвета |
Керамический пигмент, содержащий CoO, Cr2O3, ZnO, Al2O3, отличающийся тем, что он дополнительно содержит TiO2, Ni2O3, 2CaO·B2O3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| CoO | 3,0-12,0 |
| Cr2O3 | 15,0-20,0 |
| ZnO | 0,1-1,0 |
| TiO2 | 3,0-4,0 |
| Ni2O3 | 10,0-15,0 |
| 2CaO·B2O3 | 0,1-0,5 |
| Al2O3 | остальное |
