Центральный металлический портал РФлучшие сервисы для Вашего бизнеса

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Полезные статьи -> Защита от коррозии металла, гальваника, ЭХО -> Эмалирование -> Покрытие эмалью -> Покрытие эмалью

Покрытие эмалью

Оглавление статьи Страницы статьи:  1  2  3  4  5  6  7 

10.2.1.3. Алюминий

Для эмалирования практическое значение имеет технически чистый алюминий; правда, недавно начали эмалировать также листы и литье из алюминиевых сплавов. Эмалировать можно также алюминий с более высоким содержанием меди и магния. В последнее время применяют алюминиевые сплавы, плакированные алюминием.

10.2.2. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ЭМАЛЕЙ

Для эмали основное значение имеют прежде всего стекловидность и стекловидная структура, а также особенности силикатного расплава. Кроме того, важную роль играет состав, который должен соответствовать целям применения.

10.2.2.1. Стекловидное состояние и стекловидная структура

Учитывая, что эмали относятся к стеклам, их следует рассматривать со всех точек зрения, с которых рассматривают стекло.

Стеклом называется аморфное тело, которое получают путем переохлаждения расплава, независимо от его химического состава и температурной области затвердевания, и которое в результате постепенного увеличения вязкости обладает механическими свойствами твердого тела.

Таким образом, стекла представляют собой термодинамически метастабильные тела, стремящиеся при соответствующей термообработке (например, отжиге) перейти

в кристаллическое состояние, характеризующееся меньшим запасом энергии. Это используется при изготовлении регулируемо кристаллизуемых стекол (стеклокерамики, ситаллов) и эмалей с улучшенными свойствами. Стекла не имеют точки плавления в термодинамическом смысле, а постепенно переходят при нагреве из твердого — через вязкопластичное — в жидкое состояние; при охлаждении наоборот.

Типичные зависимости свойств кристаллов и стекол от температуры схематически представлены на рис. 10.4. В то

время как свойства кристалла резко изменяются при фазовом превращении, свойства стекла испытывают плавное изменение в зависимости от температуры. В области Tg (температура стеклообразования, стеклования или фазового превращения) стекло из упруго-хрупкого переходит в вязкопластичное состояние.

У всех стекол область перехода лежит в диапазоне вязкостей от 1012 до 1013,5 Па.с; для эмалей это соответствует температурам около 450—500 °С. Ниже этих температур стекло представляет собой типично хрупкое тело с практически бесконечным временем релаксации, т. е. выравнивания напряжений не происходит. Это возможно только при температурах выше Tg, если стекло было пластичным. Для обычного стекла, как и для эмали, этот эффект имеет как техническое, так и прикладное значение, так как с ним тесно связаны вопросы механических и термических свойств.

Подавляющее большинство эмалей относится к большой группе силикатных стекол. Соответственно представления о структуре этих стекол можно перенести также и на эмали.

По гипотезе Захариасена и Уоррена стекло представляет собой пространственную беспорядочную сетку, каркас которой образуют [SiO4] - структурные элементы. В этот каркас входят прочие составные части стекла (модификаторы сетки, такие как щелочи, щелочноземельные металлы и т. д.). Основная идея этой гипотезы может быть проиллюстрирована с помощью сравнения схематических струк

тур кристаллического Si02, стеклообразного Si02 (кварцевое стекло) и щелочно-силикатного стекла (рис. 10.5). Если стекло содержит борную кислоту В203, а в большинстве эмалей она присутствует, то, как правило, бор входит в сетку в форме групп [В04] (то же справедливо и в отношении фосфорной кислоты Р205 и частично в отношении А1203).

Гипотеза Захариасена является хорошей основой для понимания многих процессов, протекающих в стекле, и для объяснения различных зависимостей между его составом и свойствами. Однако последние исследования структуры стекла показывают, что при определенных условиях стекла могут обладать микрогетерогенной структурой. Структура, первоначально считавшаяся гомогенной, оказывается расслаивающейся на различные субмикроскопические стекловидные фазы.

10.2.2.2. Характеристика свойств силикатных расплавов и силикатных стекол

Знание свойств силикатных расплавов важно для понимания процессов обжига, протекающих в фазе плавления эмали.

Благодаря сложной сетчатой структуре и высокой полимеризационной способности тетраэдров [Si04] расплавы силикатов, стекол и эмалей характеризуются относительно высокой вязкостью. При повышении температуры сетчатая структура все более разрушается, охлаждение вызывает обратный процесс. Вследствие этого возникает большой температурный градиент вязкости, который зависит от состава эмали. Вязкость и соответствующая ей температура определяют параметры всего процесса: плавление, температуру обжига, смачивания, выхода газа и, следовательно, образования пузырей, а также затвердевания расплава. Вязкость и температура обжига всегда должны соответствовать друг другу, чтобы расплав ровным слоем и без образования пороков растекался по поверхности металла. Расплав эмали обычно имеет меньшую вязкость, чем расплав стекла. Кривые вязкости показаны на рис. 10.6.

Расплав эмали должен хорошо смачивать поверхность металла. По сравнению с нормальными жидкостями или расплавами солей силикатные расплавы имеют относительно высокое поверхностное натяжение. Так, поверхностное натяжение щелочно-силикатных стекол составляет (в Н-см-1) 2,5- 10-3-3,5- 10-3 (при 1000 °С), глазурей 2,5- 10-3-2,8- 10-3 (при 1000 °С) и эмалей 2,3- 10-3-2,8- 10-3 (при 900 °С). Борная кислота оказывает решающее значение на снижение поверхностного натяжения и улучшение смачивания. Так как смачивание также зависит от известного химического подобия между смачивающей и смачиваемой фазами, понятно, что силикатные расплавы очень хорошо смачивают окисленные тела и, наоборот, очень плохо — чистые металлы. Поэтому для эмалирования необходимо, чтобы во время обжига на металле образовывался окисный слой. Это требует наличия окисляющей атмосферы; нейтральная или восстанавливающая среда неизбежно приводит к появлению пороков эмали.

Твердое неорганическое стекловидное тело характеризуется чувствительностью к механическим, особенно растягивающим напряжениям. Это свойство, типичное для хрупкого вещества, например стекла, обусловливает то, что его поверхность как результат процесса отверждения имеет очень большое число (104—105 см-2) микротрещин и надрезов, которые значительно снижают его прочность. Так, прочность на

разрыв блочного стекла составляет лишь около 1 % его теоретической прочности, которую можно рассчитать по силам связи между отдельными элементами структуры стекла. Этот недостаток можно снизить, если поверхность стекла подвергнуть упрочнению (сжатию). Для эмали этот эффект достигается за счет различия коэффициентов теплового расширения железа и эмали (а > аэ) ПРИ затвердевании эмалевого слоя. Поэтому эмалированные изделия лучше выдерживают напряжения сжатия (удар), чем изгибные напряжения.

Прочность стеклообразного тела зависит от его структуры. При уменьшении диаметра образца (переход к нити) удельная прочность повышается, а у самых тонких волокон приближается к теоретической. Это явление наблюдается также и на самых тонких эмалевых слоях (например, на эмалевой фольге), которые могут выдерживать относительно высокие изгибные напряжения.

Кроме того, силикатный состав стекол и эмалей объясняет их известную хорошую химическую стойкость в различных агрессивных средах. Их коррозионная стойкость (не учитывая плавиковую кислоту и горячие концентрированные щелочные растворы) чрезвычайно высока. Воздействие воды, кислот или слабых растворов не приводит к растворению стекла, а лишь к выщелачиванию щелочей и щелочноземельных металлов с образованием нерастворимой защитной пленки Si02 на поверхности, которая при дальнейшем воздействии, в конце концов, приводит систему в равновесное состояние. Сильные щелочные среды оказывают химическое воздействие на сетчатую структуру [Si04] и разрушают ее, образуя растворимые щелочные силикаты. Путем выбора соответствующего состава эмали можно частично противодействовать влиянию щелочей.

10.2.2.3. Характеристика эмалей

В большинстве случаев эмали относят к категории плавящихся при низких температурах боросиликатных стекол, в которых доля В203 может быть значительной по сравнению с техническими стеклами. Эмаль, как и стекло, не может иметь стехиометрического состава и, следовательно, химической формулы. Возможны любые варианты ее состава.

Эмаль должна быть расплавлена при температурах ниже температур размягчения покрываемого материала, поэтому температуры ее размягчения должны быть низкими при соответственно низкой вязкости. Составы эмалей для стали и чугуна должны быть такими, чтобы их можно было обжигать в основном при температурах ниже 900 °С; в последнее время эти температуры даже не превышают 780 °С. Для эмалей, предназначенных для покрытия алюминия, верхний предел составляет около 550 °С. Эмали на легированных сталях (защита от высокотемпературной коррозии) обжигают при температурах более 1000 °С.

Эмали должны отвечать следующему важному условию: их тепловое расширение должно быть несколько меньше, чем тепловое расширение у покрываемого материала. Если а < аэ, то затвердевание эмалевого слоя сопровождается растягивающими напряжениями, приводящими к образованию трещин. При аэ в эмали, напротив,

развиваются напряжения сжатия, которые могут вызвать ее отслаивание только при больших значениях напряжений или на изделиях с малым радиусом кривизны.

Различают эмали главным образом двух типов: грунтовые и покровные. При новой же технологии однослойного безгрунтового эмалирования стали или алюминия один слой эмали выполняет функции одновременно и грунта, и покрытия.

Грунтовая эмаль равномерно распределяется непосредственно на поверхности металла и обеспечивает сцепление между покровной эмалью и металлом. Для достижения хорошего сцепления, особенно для грунтовых эмалей, наносимых на листовой материал, необходима добавка окислов сцепления. Кроме того, грунтовая эмаль играет роль буфера для реакций, протекающих во время ее обжига (образование окиси углерода, пузырей, окалины, а также растворение окалины). Как правило, эти реакции заканчиваются, когда заканчивается обжиг грунта, благодаря чему покровный эмалевый слой не имеет пороков.

В табл. 10.3 приведены составы некоторых грунтовых эмалей для покрытия листов и чугуна. На практике же в большинстве случаев используется не отдельный состав, а комбинация составов твердого и мягкого типов для создания оптимальных условий обжига. Грунтовые эмали обычно плавят и обжигают при более высоких температурах, чем покровные. Правда, в настоящее время существует большое число технологий, при которых грунтовую и покровную эмали обжигают при одной температуре.

Собственно покровная эмаль определяет потребительские свойства изделия. Эти эмали можно классифицировать, например, на прозрачные, цветные и тусклые (см. табл. 10.3), кислотостойкие, высококислотостойкие и стойкие к щелочам (табл. 10.4). Соответственно назначению чрезвычайно разнообразны составы эмалей.

Цветные эмали содержат краситель, который входит или в структуру стекла (прозрачные цветные эмали) или тонко диспергирован в стекле. Для получения пастельных тонов комбинируют краситель и белый глушитель. В качестве красителя используют окись кобальта (голубой цвет), окись хрома (зеленый), сульфид кадмия (желтый), окись железа (коричневые тона), сульфид кадмия + селенид кадмия (красный), смесь окисей хрома, кобальта, марганца, железа и меди (черный).

В качестве глушителя для белых эмалей в настоящее время используют почти исключительно окись титана. Механизм глушения заключается в том, что ТiO2, расплавляемый при расплаве эмали, при обжиге эмалевого слоя в диапазоне температур от 600 до 700 °С снова теряет кристаллическую структуру (дисперсионное или кристаллизационное глушение).

Кислотостойкие эмали должны иметь повышенное содержание кремниевой кислоты и пониженное содержание щелочи. Повышенную устойчивость к щелочам можно получить за счет введения дополнительного количества щелочноземельных металлов и специальных добавок, таких как Zr02 или ТiO2 .

Оглавление статьи Страницы статьи:  1  2  3  4  5  6  7 

Автор: Администрация   Общая оценка статьи:    Опубликовано: 2011.12.12   

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:



запомнить  Регистрация

Металлоторговля:
Объявления
Прайсы (по торг. позициям)
Прайсы (в файлах)

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости

НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ

13:36 Трубы 377х50

13:35 Трубы 325х8

13:35 Трубы 168х16

11:48 Червячная пара

09:06 Зуборезные работы.

09:06 Ножи промышленные.

09:06 Пружины.

09:06 Червячные пары

09:05 Штампы

09:05 Наварка валов

НОВОСТИ

22 Июня 2017 18:37
Поворотный пешеходный мост через реку Халл в Англии (11 фото, 1 видео)

22 Июня 2017 17:08
Пилотируемый мультикоптер

23 Июня 2017 17:59
Вьетнамский импорт стали за 5 месяцев упал 12,3%

23 Июня 2017 16:50
”Силовые машины” и ”Сименс” ввели в эксплуатацию новый энергоблок Верхнетагильской ГРЭС

23 Июня 2017 15:08
Выпуск стали в ЕС в мае 2017 года вырос на 2%

23 Июня 2017 14:24
”ЦНИИТМАШ” заключил новый контракт с индийской компанией ”HEC”

23 Июня 2017 13:08
Турецкий импорт передельного чугуна за 4 месяца упал на 35%

НОВЫЕ СТАТЬИ

Особенности поиска работы в промышленности

Проектирование и возведение частных домов

Основные виды и особенности вывоза мусора

Особенности покупки квартир в новостройках

Основные виды и применение шаровых кранов

Принудительная циркуляция и рекуперация воздуха в промышленности

Электрические и другие типы карнизов для штор

Профессиональное дистанционное образование

Эстетичность и функциональность изделий из натурального гранита

Применение, конструктивные особенности и типы фрезерных станков с ЧПУ

Каркасные металлоконструкции – основа промышленных и жилых сооружений

Металлокассеты их виды и использование для обустройства фасадов

Принцип работы и особенности эксплуатации бытовых автоматических выключателей

Экономпанели и аксессуары к ним для оснащения торговых помещений

Мебельная фурнитура для шкафов

Лист нержавеющий AISI 409 - особенности марки и применение

Характеристики и общие особенности марки стали 40Х13

Свойства и особенности применения проката из нержавейки марки 20Х13

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Компания "Русский металл" предлагает металлопрокат.

Рейтинг@Mail.ru

О портале : Информация и правила : Реклама : Тарифы для компаний : Наши контакты : Связаться : Личный кабинет : Регистрация

2009-2017 © Любое копирование материалов без активной ссылки на metallicheckiy-portal.ru запрещено!
Использование материалов в печатных изданиях только с разрешения администрации портала.