Способ получения компактного слоя эмалевых покрытий на литых изделиях

Изобретение относится к получению эмалевых покрытий на литых металлических изделиях путем нанесения слоев эмали в виде порошка в электрическом поле и последующего обжига. В способе на очищенную поверхность металлического изделия наносят слой грунтовочной эмали в виде порошка в электрическом поле распылителями до тех пор, пока толщина слоя не достигнет 100-150 мкм, затем электрическое поле прерывают для снижения пространственного заряда вокруг металлического изделия и аналогичным образом наносят минимум два слоя порошка покровной эмали до тех пор, пока общая толщина слоя порошка эмали не достигнет минимум 750 мкм, при этом электрическое поле прерывают каждый раз между стадиями нанесения порошка покровной эмали, при этом прерывание электрического поля вокруг металлического изделия осуществляют посредством перемещения изделия в другое местоположение нанесения. Способ позволяет на поверхности металлических изделий в электрическом поле создать слои эмалевого порошка, обеспечивающие после обжига получение компактного слоя эмалевых покрытий на литых металлических изделиях. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 пр.

 

Область техники

Изобретение относится к способу получения компактного слоя эмалевых покрытий, также на литых изделиях, посредством нанесения эмалевых порошков в электрическом поле.

Уровень техники

В эмалевых покрытиях литых изделий, полученных способом нанесения эмалевых порошков в электрическом поле, в частности, посредством двухслойного нанесения - слой грунтовочного покрытия плюс покровный слой - эмалевого порошка в одном процессе обжига, проявляются дефекты компактности. По указанной причине изделия, предназначенные для более сильной коррозии под напряжением, такие как эмалированные ванные, тазы, бойлеры и т.п., следует снабжать еще одним покровным слоем эмалевого порошка в повторном процессе обжига.

Экспериментальным путем обнаружено, что особенно в двухслойных системах (грунтовочный слой эмалевого порошка плюс покровный слой эмалевого порошка) литых изделий компактность эмали после процесса обжига сильно зависит от толщины слоя эмалевого порошка. Следовательно, необходимо создавать достаточно толстые слои эмалевого порошка в электрическом поле для того, чтобы получить эмаль с приблизительной толщиной 250 мкм после обжига. Однако создание достаточно толстого слоя эмалевого порошка в электрическом поле затруднено образованием пространственного заряда в результате скопления заряженных частиц эмали одинаковой полярности на поверхности изделия.

При создании слоя эмали значение пространственного заряда зависит от проводимости зарядов и определяется уравнением:

Q=Q₀ e^-t/R⋅C,

где Q - заряд через время t [Кл];

Q₀ - начальный заряд [Кл];

t - время;

R - удельное электрическое сопротивление частицы [Ом⋅м];

С - емкость [Ф];

e - элементарный заряд (значение = 1,602176487(40)⋅10^-19 [Кл]).

После достижения предельного значения пространственного заряда дальнейший рост толщины слоя эмалевого порошка на изделии прекращается, даже если не достигнуто требуемое значение толщины слоя эмалевого порошка на изделии.

После обжига такого изделия в эмалевом покрытии проявляются дефекты, обусловленные недостаточным слоем эмалевого порошка. В частности, это связано с нарушением компактности эмалевого покрытия, при этом компактность эмалевого покрытия является определяющим параметром в защитной функции покрытия и является важным признаком качества.

Сущность изобретения

Указанный недостаток устраняется с помощью способа получения компактного слоя эмалевых покрытий на литых изделиях посредством нанесения слоев эмали в виде порошка в электрическом поле и последующего процесса обжига, сущность которого состоит в том, что наносят слой грунтовочной эмали в виде порошка на очищенную поверхность стального изделия в электрическом поле распылителями до тех пор, пока не достигнут толщины слоя 100-150 мкм, затем электрическое поле прерывают для того, чтобы снизить пространственный заряд вокруг металлического изделия, и таким же образом наносят минимум два слоя порошка покровной эмали до тех пор, пока не будет достигнута общая толщина слоя эмалевого порошка минимум 750 мкм, при этом электрическое поле прерывают каждый раз между всеми стадиями нанесения порошка покровной эмали.

Согласно предпочтительному варианту осуществления прерывания электрического поля вблизи от изделия можно добиться посредством перемещения изделия в другое местоположение нанесения.

Способ нанесения эмалевого порошка в электрическом поле по изобретению осуществляют посредством прерывания электрического поля через запланированные интервалы времени, причем во время указанного прерывания значение пространственного заряда снижается, посредством чего создают условие для возобновления роста толщины слоя эмалевого порошка. Посредством указанного повторного прерывания электрического поля и возобновления процесса нанесения покрытия, который можно запрограммировать в производственном оборудовании, добиваются возможности получить необычную толщину слоя эмалевого порошка, а после его обжига - ожидаемую компактность эмалевого покрытия.

Согласно предпочтительному варианту осуществления общая толщина слоя эмалевого порошка может составлять от 900 до 1000 мкм.

Создание эмалевых порошковых слоев способом нанесения эмалевого порошка в электрическом поле можно осуществлять на полностью автоматизированной производственной линии, состоящей из нескольких камер нанесения. В первой камере, например, осуществляют создание достаточного слоя порошка грунтовочной эмали. Для того чтобы нанести достаточный слой грунтовочной эмали толщиной 30-40 мкм после обжига необходимо создать слой порошка грунтовочной эмали толщиной 100-150 мкм. В других, например, четырех камерах осуществляют создание достаточного слоя порошка покровной эмали. Для того чтобы получить достаточную толщину слоя покровной эмали в примерно 250 мкм после обжига необходимо создать слой порошка покровной эмали с минимальной толщиной 750 мкм. Изделие можно поместить на подвесной конвейер так, чтобы оно могло плавно проходить через указанные местоположения - камеры. Слои эмалевого порошка на поверхности изделия образуются в результате сил Кулона. Адгезионные силы в слое эмалевого порошка зависят от удельного электрического сопротивления порошка, влажности воздуха, напряженности электрического поля во время зарядки эмалевого порошка или длительности времени зарядки эмалевого порошка. Силы, которые притягивают порошок к поверхности изделия, имеют слабый характер; они исчезают со временем и ослабевают при утечке заряда с частиц. Сильную связь слоя и металла основы (подложки) достигают посредством обжига в непрерывной тоннельной печи при температуре приблизительно от 800°C до 840°C.

Примерный вариант осуществления изобретения

Пример 1: Эмалирование ванны

После отливки изделиям перед эмалированием необходима предварительная обработка поверхности. Эта фаза в основном означает очистку поверхности от масел, ржавчины и других механических остатков. Процесс очистки осуществляют полностью в автоматизированной линии, где сушка является конечной операцией.

Слои эмалевого порошка наносили на обработанную и очищенную поверхность стальной ванны в электрическом поле до тех пор, пока не достигали необходимой толщины, например 900 мкм. Создание слоя эмалевого порошка достаточной толщины способом нанесения эмалевого порошка в электрическом поле осуществляли на полностью автоматизированной линии, состоящей из пяти местоположений нанесения. Нанесение первого слоя грунтовочной эмали осуществляли в первом местоположении нанесения, а нанесение слоя покровной эмали выполняли в других четырех местоположениях нанесения. Изделие помещали на подвесной конвейер и непрерывно пропускали через указанные местоположения. В первом местоположении нанесения порошок грунтовочной эмали наносили из распылителя в электрическом поле до тех пор, пока не достигали толщины слоя порошка грунтовочной эмали приблизительно 100 мкм. После создания необходимого слоя порошка грунтовочной эмали нанесение прерывали и изделие перемещали во второе местоположение нанесения, при этом электрическое поле вокруг изделия прерывали. Во втором местоположении нанесения порошок покровной эмали наносили в электрическом поле распылителями до тех пор, пока не достигали толщины слоя порошка покровной эмали приблизительно 150-250 мкм. Создание такого слоя занимало приблизительно 60 секунд. Затем нанесение прерывали и изделие перемещали в другое местоположение нанесения. Другие слои порошка покровной эмали наносили в местоположениях с третьего по пятое таким же образом. Толщина слоя эмалевого порошка, созданного на поверхности изделия, составляла 900-950 мкм. Прочной связи слоя эмалевого порошка и металла основы добивались обжигом изделия в непрерывной тоннельной печи при температуре 820°C. После обжига толщина слоя эмали составляла приблизительно 260 мкм.

1. Способ получения компактного слоя эмалевых покрытий на литых металлических изделиях, включающий нанесение слоев эмали в виде порошка в электрическом поле и последующий обжиг, отличающийся тем, что наносят слой грунтовочной эмали в виде порошка на очищенную поверхность металлического изделия в электрическом поле распылителями до тех пор, пока толщина слоя не достигнет 100-150 мкм, затем электрическое поле прерывают для того, чтобы снизить пространственный заряд вокруг металлического изделия и аналогичным образом наносят минимум два слоя порошка покровной эмали до тех пор, пока общая толщина слоя порошка эмали не достигнет минимум 750 мкм, при этом электрическое поле прерывают каждый раз между стадиями нанесения порошка покровной эмали, при этом прерывание электрического поля вокруг металлического изделия осуществляют посредством перемещения изделия в другое местоположение нанесения.

2. Способ получения компактного слоя эмалевых покрытий на литых металлических изделиях по п. 1, отличающийся тем, что общая толщина слоя порошка эмали составляет 900-1000 мкм.

3. Способ получения компактного слоя эмалевых покрытий на литом металлическом изделии, включающий нанесение слоев эмали в виде порошка в электрическом поле и последующий обжиг, отличающийся тем, что он включает:

нанесение слоя грунтовочной эмали в виде порошка на очищенную поверхность металлического изделия в электрическом поле до тех пор, пока толщина слоя не достигнет 100-150 мкм,

последующее прерывание электрического поля для того, чтобы снизить пространственный заряд вокруг металлического изделия, при этом прерывание электрического поля вокруг металлического изделия осуществляют посредством перемещения изделия в другое местоположение нанесения,

нанесение минимум двух слоев порошка покровной эмали поверх слоя грунтовочной эмали до тех пор, пока общая толщина слоя порошка эмали не достигнет минимум 750 мкм, и при этом электрическое поле прерывают каждый раз между стадиями нанесения порошка покровной эмали, снижая величину пространственного заряда с созданием условия для возобновления роста слоя порошка эмали, с тем, чтобы получить общую минимальную толщину 900-1000 мкм слоя порошка эмали на литом металлическом изделии, и

отжиг покрытого порошком литого металлического изделия с получением компактного слоя эмали минимальной толщиной 250 мкм на литом металлическом изделии.