Способ получения стекловидных покрытий на изделиях из неорганических материалов

 

Союз Советски к

Социалистические

Республик

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (is) 885227 (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 28.03.80 (2!) 29024)0/29-33 (51)N. Кл. с присоединением заявки Й

С 04 В 41/06!

1иулврстеанвй комитет

СССР ва данаи изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30. 1 . 81. Бюллетень Р!т 44

Дата онубляковання описания О! . 12.8! (53) УЙК 666.97 (088.8) Б. П. Тарасевич, И. !О. Хитров, О. С. Сиро ин,-.В .И. Гонют, В. В. Завьялов, Е. В. Кузнецов, Р. С. Сай уллнн, Г. Д. Ашмарин и И. С. Безденежных j, ! I

Казанский химико-технологический инстит т им. С. И. Кирова(72 ) Aempb> изобретения (7l ) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕКЛОВИДНЬИ ПОКРЫТИЙ

НА ИЗДЕЛИЯХ ИЗ НЕОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к производству изделий иэ керамики, стекла, ситаллов, асбеста, асбоцемента, металлов и .других термостойких неорганических материалов и может быть использовано при нанесении на них стекловидных saщитно-декоративных покрытий.

Известен шликерный способ получения стекловидных покрытий на изделиях из неорганических материалов в виде глазурных покрытий на керамике, змалевых - на металлах !.1.

Однако получение стекловидных покрытий по данному способу отличается большим количеством операций, длительностью и трудоемкостью.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ глаэурования керамических иэделий путем их нагрева и обработки парами нятиокиси фосфора и воды при температу-. ре стеклообразования 950-10$0оС с последующей выдержкой (термообработкой) изделий при 950-1100 С в нейтральной среде в течение 30-60 мин и охлаждением до комнатной температуры.

Известный-способ значительно унрощает процесс получения глазурного стекловидного покрытия в сравнении со шлнкерным способом 12).

Недостатком известного способа является то, что. поверхностный слой стекловидного покрытия имеет ультрафосфатный состав, т.е. обогащен Р О, так как по мере наращивания толщины покрытия диффузия к его поверхности окислов из подложки затрудняется. Это приводит к необходимости проведения дополнительной операции термообработки покрытия в нейтральной среде для выравнивания состава покртттия по толщине, что усложняет процесс. В конвейерных аппаратах непрерывного действия проведение данной операции затруднено, в аппаратах же периодического действия удлиняет процесс, что в свою очередь обуславливает в ряде случаев недостаточную химическую ус885227 4 тойчивость покрытия, снижение его микротвердости. Наряду с этим получаемое согласно известному способу стекловидное покрытие является бесцветным и прозрачным, что не дает возможности получать цветовую гамму покрытий.

Кроме -того, известный способ ограничен применением подложек, имеющих области стеклообразования с Р О>, что сужает номенклатуру покрываемых материалов, в частности затруднено получение покрытий на некоторых моноокисных, а также металлических подложках.

Цель изобретения — снижение температуры и упрощение процесса получения цветных глазурей.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения стекловидных покрытий на изделиях из неорганических.материалов путем нагрева до температуры стеклаобразования и обработки парами Р О в присутствии паров

Н20 с последующим охлаждением, при обработке дополнительно вводят пары по крайней мере одного оксида из группы В10, SiO и по крайней мере одного оксида из группы RO, R<0>, RO .

Обработка изделий парами РΠ— Н С 30 в присутствии паров стеклообра3ователя ВдО или Si02 или В О совместно с 510д и RO или R O или КО или совместно R0 R90$ К02 позволяет получать многокомпонентные стекловидные

35 покрытия, регулировать подачу в реакционную зону тех или иных окислов и варьировать их количественное соотношение в покрытии. Это дает возможность получить стекловидные покрытия с раз40 личными Физико-механическими характеристиками и химической устойчивостью к тем или иным реагентам, с улучшенными декоративными качествами и на различных подложках, включая моноокисные, металлические и т.п.; одновремен45 но упростить процесс за счет ликвидации операции термообработки изделий в нейтральной среде, а также снижения в ряде случаев температуры стеклообразования.

Получают стекловидные глазурные покрытия на керамических изделиях из различных видов глинистого сырья, химический состав которых приведен в табл. 1, а также на иэделиях из синтетической радиокерамики и асбеста, состав которых приведен в табл. 2.

Пример 1, В качестве подложки используют керамические изделия на основе глин Кошаковского месторождения следующего химического состава, мас.Ж: Si02 17,1; И20 +Т10 12,06;

Fe2Og 4,64; СаО 2,42; Hg0 1,25;

Ma2O + K20 2,86 509 0,1 п.п.п. остальное.

° Изделие помещают в реакционную ячейку, нагревают до 900-950 С, после чего осуществляют подачу паров

Р10„ -Н О. При этом одновременно — реакционну ячейку под т парь! В203- Н20 в количестве до 5-10 мол. в парогазовой фазе. Подачу паров осуществляют путем сублимации неорганического борного сырья, например, борной кислоты с водяным паром. Длительность обработки зависит от заданной толщины покрытия. После обработки изделий в парогазовой фазе Р О, -В О -Н О изделия охлаждают до комнатной температуры.

Гидролитическая устойчивость по/ лученного покрытия превосходит покрытие, получаемое по известному способу — потери массы покрытия при кипячении в воде в течении 1 ч составляют, мг/см2: соответственно 0,10-0,11 по известному способу и О, 05-0,06 по предлагаемому способу.

Hp и м е р 2. В условиях, аналогичных примеру 1, получают стекловидные глазурные покрытия на керамике и асбесте в присутствии паров СоО. Последний получается в парогазовой фазе пйролитическим разложением соединений кобальта, котррые предварительно пульверизируют в реакционную ячейку, например:

Со(ЙО ) — Co0 -2lhog+ Opia

Т100 С

В результате получают прозрачное глазуриое покрытие, окрашенное в синий цвет.

Пример 3. В условиях, аналогичных примерам 1 и 2, получают стекловидные глазурные покрытия в присутствии паров оксидов металлов, представленных в табл. 3, получая при этом покрытия, окрашенные в различные цвета либо заглушенные (непрозрачные).

Пример 4. В условиях, аналогичных примеру 1, получают также стекловидные покрытия на волокне из чистого кварцевого стекла. В результате получают волокно, у которого показатель преломления наружной оболочки изменяется от внутреннего к наружному слою от 1,458 до 1,536.

Таблица 1

Хииический состав, мас.X

Месторождение .глинистого

Nag0

HgO

АЮз

Й Т10 сырья

Ге,0 Са0 п.п.п.

1 35

0,2

2,3 б5-67 — 5-7

l9,4-22

0,81

0,72

Остальное

Николаевское

0,3

1.33

57-65 — 59-11

20-21

12,08

То же

0,45

Никифоровское

69,18 13,54 5,96

70э36 13,45 2112

2,20 0,20 2,83 0,27

3,85 1,75 2,50 0,30

Агрызское

Ивановское

Горномарийское

75,9 10,11 3,64 2,10 0,87 2,48 0,04

Йошкар-Олинское

75,31 11,50 3,46 1,25 1,17 2,42 0,48

Таблица 2

Химический состав, мас.Х

Ре 0 Са0 Ид0 8аО

Керамическая масса — ИпО

Ма 0

Ко

Si 0 AWlos

2 Т02 с,,а

54,22 0,99 0,76

CK-1

14,25 73,83/ 0,38 . /0,25

УФ-46

1,85 0,15 3,13 0,53 !

5 885

Пример 5. В качестве подложки используют трансформаторную сталь марок А-340, 3-310 (.в виде ленты, предназначенной для изготовления магнитопроводов). Подложку нагревают в реакционной ячейке до 800-850 С и осущесто вляют подачу паров РΠ—  Π— К О, .как описано в примере 1. При этом в реакционную ячейку одновременно подают пары стеклообразоватсля 510, в ка- 1о честве паров ЙО вводят 5g0, а Й O Al 0> и Со О>, поддерживая соотношения между окислами в парогазовой фазе в следующих пропорциях, иас.Ж:

PZ0g 15,24; В20 26,16; 5i0s 5,16; д р О 38,93; А120g 10,95; Со О 3,56, и используя в качестве исходных веществ соответствующие пиролитически разлагаемые соединения. Например, для получения паров gi0g используют 5iQ 5jClp, Я(ОСЛАНД. или другие кремнеорганические соединения.

227 6

Полученное стекловидное эмалевое !

1 покрытие имеет КТР а = 87 10 град тангенс угла диэлектрических потерь

tf(@ 0,018, диэлектрическую проницаемость = 6,0, хорошую химическую устойчизость (потеря массы в воде, определяемая порошковым методом, со» ставляет 0,8Ж) и может быть использовано при изготовлении магнитопроводов..

Предлагаеиьп1 способ позволяет упростить процесс получения стекловидных покрьггий, расширить цветовую гамму покрытий и номенклатуру покрываемых материалов, например, производить нанесение покрытий на кварц, осуществлять эмалирование металлов и, кроме того, имеет место дополнительный положительный эффект, вь.ражающийся в улучшении отдельных физико-механических показателей, повышение химической устойчивости получаемых покрытий. !

28,6 15,4 0,03 г

885227

SI 0

Керамическая масса

F+ ОВ Са0

Вас Й

А1 0

Г(02

Мп0 Сг О

Mg О

2,1

3,7 94,2

2,76 94,4

42 05 15

М-7

2,35 0,49

22 ХС

Асбест

Таблица 3

Схема реакции перевода соответствующего окисла в парогазовую фазу

Окисел

Исходное сырьевое вещество

Внешний вид получаемого глазурного покрытия металла

Cu(N0>g — + СиО+2ЙО +О 7320 С

СиО

Нитрат меди

Cu (NO )2 3Н20

Светло-зеленое 400 С

Иа Сг20 Сг 0 +Na 0+3$02

Темно-зеленое

Cr> О

Бихромат натрия

Иа Сг20, 2Н О

2КИп04 — ъ 2йп02+К20 + 390 200 С

Ип02

Перманганат калия

Фиолетовое

Уранил-ацетат UO (СН СОО ОО +С02 +Н20, 275о

u02(ÑÍ СОО) - н О

Золотистое

Zr(504/ в Zr02 +200

)450оС

Молочное глушение

Zr02

Сульфат циркония

2г (S04)>-g H20 т((ос н ) †т(о + н о + со

)600 С

TI02

То же

Тетраэтоксититан

Т 1, ОС2Н )+

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 10442/32 Тираж 663 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ получения стекловидных покрытий на изделиях иэ неорганических материалов путем нагрева до температуры стеклообразования и обработки нарами Р 0 - s присутствии паров НО с последующим охлаждением, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью снижения температуры н упрощения процесса получения цветных глазурей, при обработке дополнительно вводят пары

Продолжение табл. 2.

Химический состав, мас.%

43 Следы п.п.п. Остальное по крайней мере одного оксида из группы В О>, Sion и по крайней мере одно го оксида металла иэ группы Ro, R O -, ROz.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I, Энциклопедия неорганических материалов. Киев, .1977, т. 1, с.. 29050 291, т. 2, с. 795-796.

2. Авторское свидетельство СССР

И 600119, кл. С 04 В 41/06, 1975.