Способ получения электроизоляционной стеклоэмали


 


Владельцы патента RU 2453514:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева" (РХТУ им.Д.И. Менделеева) (RU)

Изобретение относится к способу получения электроизоляционных стеклоэмалей, которые могут быть использованы в качестве диэлектрического покрытия на металлических подложках различных типов. Технический результат изобретения заключается в повышении диэлектрической проницаемости. Осуществляют варку фритты следующего состава, мас.%: SiO2 - 20,0-25,0, CaO - 4,5-12,0, SrO - 1,0-2,0, CdO - 2,0-3,0, MnO - 0,1-0,5, K2O - 3,0-4,0, Na2O - 1,0-1,5, B2O3 - 5,0-5,5, CaF2 - 4,0-5,0, MoO3 - 0,5-0,8, Cr2O3 - 0,5-0,8, Co2O3 - 0,1-0,5, NiO - 0,1-1,0, Na3AlF6 - 0,1-0,5, BaO - остальное. Варку проводят при 1150-1200°С. Полученный продукт измельчают, после чего вводят 5-10% SrTiO3 от массы фритты. 1 пр., 3 табл.

 

Изобретение относится к области силикатов, в частности к способу получения электроизоляционных стеклоэмалей, которые применяются в качестве диэлектрического барьера электродов озонаторного оборудования, работающих в условиях барьерного разряда.

Для создания высокоэффективных установок озонаторного типа необходимо использовать диэлектрический барьер, обладающий высокими значениями диэлектрической постоянной и низкими значениями диэлектрических потерь. По справочным данным, производительность установки зависит от формы получаемого в ней барьерного разряда, которая в свою очередь имеет связь с диэлектрической постоянной используемого в генераторе озона барьера. Также стеклоэмаль должна обладать хорошей кроющей способностью, дилатометрическими характеристиками, близкими к металлической подложке, и высокой прочностью сцепления с металлом.

Известен состав электроизоляционной эмали для электродов озонатора из малоуглеродистой стали, мас.% содерж.: SiO2 37,6-40; Na2O 7,1-8,2; B2O3 1,2-3,6; K2O 0,7-3,3; CaO 2-2,3; Li2O 2,9-3,3; SrO 2,0-3,6; Zr2O 1,8-4,9; Na2SiF6 0,6-3,6; CoO 0,6-1,1; SrTiO3 28,6-41,2 [Патент РФ №2081070, класс C03C 8/06, 1997 г.].

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является состав, мас.% содерж.: SiO2 25-35; ВаО 35-45; CaO 4-7; SrO 3-8; CdO 4,5-6; MnO 0,2-1; K2O 3-5; Na2O 1-4; B2O3 3-75; МоО3 0,5-1; Cr2O3 0,5-1; CoO 0,5-1; NiO 0,5-1 [Патент РФ №2209786, класс C03C 8/02, 2003 г.]. Данный состав имеет диэлектрическую проницаемость 11,3-13,0; ТКЛР (142-154)·10-7 1/°C, тангенс угла диэлектрических потерь (2,7-4,1)·10-3, температуру варки эмали 1250°C, температуру обжига эмали 700-720°C. Недостатком такого состава являются пониженные диэлектрические характеристики, в частности низкая диэлектрическая проницаемость.

Техническим результатом изобретения является увеличение значений диэлектрической проницаемости при сохранении остальных физико-химических показателей.

Указанный технический результат достигается тем, что способ получения электроизоляционной стеклоэмали включает в себя варку фритты состава: SiO2, BaO, CaO, SrO, CdO, MnO, K2O, Na2O, B2O3, МоО3, Cr2O3, Co2O3, NiO, отличающийся тем, что состав дополнительно содержит Na3AlF6 и CaF2 при следующем соотношении компонентов в мас.%: SiO2 - 20.0-25.0, CaO - 4.5-12.0, SrO - 1.0-2,0, CdO - 2.,0-3.0, MnO - 0.1-0.5, K2O - 3.0-4.0. Na2O - 1.0-1.5, B2O3 - 5.0-5.5, CaF2 - 4.0-5.0, MoO3 - 0.5-0.8, Cr2O3 - 0.5-0.8, Co2O3 - 0.1-0.5, NiO - 0.1-1.0, Na3AlF6 - 0.1-0.5, BaO - остальное и тем, что варку проводят при 1150-1200°C; измельчение полученного продукта и введение 5-10% SrTiO3 от массы фритты.

Метатитанат стронция вводится в количестве 5; 7,5 и 10 мас.% от общей массы фритты.

В качестве сырьевых материалов использовались: кварцевый песок;

борная кислота; карбонаты: бария, кальция, стронция, кадмия, калия, натрия; оксиды: марганца, никеля, молибдена, хрома, кобальта; криолит, флюорит и метатитанат стронция.

Пример 1. Для приготовления стеклоэмалевой фритты сырьевые компоненты взвешивались на технических весах с точностью до 0,01 г согласно химическому составу, приведенному ниже, и тщательно перемешивались до получения однородной шихты.

Состав стеклоэмалевой фритты содержит следующие компоненты, мас.%: SiO2 - 25,0; CaO - 4,5; SrO - 1,0; CdO - 2,0; MnO - 0,1; K2O - 3,0; Na2O - 1,0; BrO3 - 5,5; CaF2 - 4,0; MoO3 - 0,5; Cr2O3 - 0,5; Co2O3 - 0,1; NiO - 0,1; Na3AlF6 - 0,1; BaO - 52,6.

Варку стекол осуществляли в корундовых тиглях в электрической лабораторной печи с силитовыми нагревателями. Температура варки - 1150°C, выдержка при максимальной температуре - 60 минут. Выработку стекломассы осуществляли путем грануляции расплава стекломассы в воде. Гранулят измельчают в шаровой мельнице. Полученный порошок взвешивали на технических весах с точностью до 0,01 г. Навеску стеклоэмалевой фритты в количестве 500 г смешивали до однородного состояния с предварительно взвешенной добавкой метатитаната стронция в количестве 50 г (10% от массы стеклоэмалевой фритты). Перед нанесением поверхность металлической подложки подвергается предварительной обработке: пескоструйная обработка и обезжиривание. Нанесение проводится методом электростатического осаждения. Покрытие наносится послойно до толщины 0,3-0,5 мм. Обжиг каждого слоя осуществляется при температуре 840°C.

В результате были получены следующие данные: диэлектрическая проницаемость 22; тангенс угла диэлектрических потерь 0,005, прочность эмалевого покрытия на удар составляет 2,3 Дж.

Синтез остальных составов, а также нанесение эмалевых покрытий проводят аналогично вышеуказанному примеру (см. Таблицы 1 и 2).

Заданный технический результат обеспечивается совокупным влиянием добавки метатитаната стронция как материала, принадлежащего к сегнетоэлектрикам и обладающего высокими значениями диэлектрической проницаемости, и компонентов, дополнительно вводимых в состав фритты, которые улучшают плавкие свойства, обеспечивают хорошую растекаемость и прочное сцепление эмали с металлической подложкой. Таким образом, проведенный сопоставительный анализ показал, что предлагаемый способ получения электроизоляционной стеклоэмали отличается от известного более высокими значениями диэлектрической проницаемости, а также достаточной степенью сцепления эмалевого покрытия с металлической подложкой. Это свидетельствует о преимуществе предлагаемой эмали по сравнению с прототипом.

Таблица 1
Химический состав стеклоэмалевой фритты
Компоненты Составы эмалей, масс.%
Температура варки, °C 1 2 3 Прототип
1150 1150 1200 1250
SiO2 25,0 23,0 20,0 25,0-35,0
BaO 52,6 46,5 42,9 35,0-45,0
CaO 4,5 9,0 12,0 5,0-6,0
SrO 1,0 1,5 2,0 4,0-7,0
CdO 2,0 2,5 3,0 4,5-6,0
MnO 0,1 0,3 0,5 0,2-1,0
K2O 3,0 3,5 4,0 3,0-3,5
Na2O 1,0 1,3 1,5 1,0-2,0
B2O3 5,5 5,5 5,5 3,0-7,0
CaF2 4,0 4,5 5,0 -
MoO3 0,5 0,65 0,8 0,5-1,0
Cr2O3 0,5 0,65 0,8 0,5-1,0
Co2O3/CoO 0,1 0,3 0,5 /0,5-1
NiO 0,1 0,5 1,0 0,5-1,0
Na3AlF6 0,1 0,3 0,5 -
Таблица 2
Рецепт электроизоляционной стеклоэмали
Состав Количество эмалевой фритты, г. Количество SrTiO3
процент введения(в зависимости от массы фритты), масс.% масса, г
1 500,0 5,0 25,0
2 500,0 7,5 37,5
3 500,0 10,0 50,0
Таблица 3
Свойства предлагаемых стеклоэмалей
Свойства Единицы измерения Значения свойств для предлагаемых составов Прототип
1 2 3
Диэлектрическая проницаемость - 11 12,2 22 7,1-7,8
Тангенс угла диэлектрических потерь - 0,01 0,008 0,005 0,0014-0,002
Прочность на удар Дж 2,33 1,75 1,97 -

Способ получения электроизоляционной стеклоэмали путем варки фритты состава SiO2, BaO, CaO, SrO, CdO, MnO, K2O, Na2O, B2O3, MoO3, Cr2O3, Co2O3, NiO, отличающийся тем, что состав дополнительно содержит Na3AlF6 и CaF2 при следующем соотношении компонентов, мас.%: SiO2 - 20,0-25,0, CaO - 4,5-12,0, SrO - 1,0-2,0, CdO - 2,0-3,0, MnO - 0,1-0,5, K2O - 3,0-4,0, Na2O - 1,0-1,5, B2O3 - 5,0-5,5, CaF2 - 4,0-5,0, MoO3 - 0,5-0,8, Cr2O3 - 0,5-0,8, Co2O3 - 0,1-0,5, NiO - 0,1-1,0, Na3AlF6 - 0,1-0,5, BaO - остальное, и варку проводят при 1150-1200°С, полученный продукт измельчают, после чего вводят 5-10% SrTiO3 от массы фритты.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к технологии силикатов и касается составов шихты для приготовления глазурей, предназначенных для нанесения на керамику. .
Изобретение относится к области технологии силикатов, а именно к составам шликера для получения глазурного покрытия, используемого в производстве изделий из фарфора, фаянса.
Изобретение относится к технологии силикатов, в частности к составу шихты для приготовления глазури. .

Изобретение относится к способам получения окрашенной глазури, применяемой в производстве изделий декоративного, утилитарного и хозяйственного назначения. .

Изобретение относится к созданию средств защиты сплавов на никелевой основе от воздействия агрессивных сред, в частности к металлокерамическим покрытиям, используемым для защиты конструкций энергетических установок.
Наверх