141 Функциональные композиционные

International Conference on Industrial Engineering. 2015 
 
Международная научно-техническая конференция “Пром-Инжиниринг”. 2015 
143  
Таблица 1 
Химический состав эмали марки ЭСГ-26 
Массовая доля компонентов, %
S
iO
2
 


B
2
O
3 

 
 
T
iO
2
 


Al
2
O
3

 
 
C
a
O
 

M
g
O

 
Na
2
O
 

K
2
O

 
Fe
2
O
3
 
40 - 48 15 - 20 
Не более 
2 
4 - 8 
4 - 7 
Не более
3 
18 - 23 
Не 
более 
3 
Таблица 2 
Химический состав эмали марки ЭСП-200 
Массовая доля компонентов, % 
SiO
2
 
Al
2
O
3
 
B
2
O
3
Na
2
O 
CaO 
Co
2
O
3
 
Na
3
AlF
6
 
50,0 
4,0 
16,0 
21,0 
5,0 
1,8 
4 
Для технологии эмалирования 2С/1F исключительное 
значение имеют процессы газообмена между слоями. Что-
бы максимально воспрепятствовать перемешиванию слоев 
в результате газовыделений в грунтовом слое и соответ-
ственно выносу грунта на поверхность, необходимо суще-
ственное снижение объема грунтового слоя. Данное обсто-
ятельство диктует минимизацию толщины грунтового слоя. 
Существенное снижение толщины грунтовой эмали вызы-
вает опасения, связанные с механизмом растворения слоя 
оксидной пленки на поверхности стали, и опасность рас-
стеклования эмали [13]. В связи с этим необходимо уделить 
особое внимание обеспечению прочности сцепления еще на 
стадии подготовки металла. Для получения качественного 
покрытия с хорошей прочностью сцепления поверхность 
металла должна быть чистой, без посторонних включений 
и ржавчины, обезжиренной с развитым рельефом. Для 
получения такой поверхности сталь перед ее эмалирова-
нием подвергали специальной обработке составами рас-
творов, приведенными в табл. 3. 
Таблица 3 
Составы растворов для обычной обработки стали
Операция 
Состав растворов 
(водных), % 
Температура 
раствора, °С 
Время 
выдержки,
мин 
Обезжиривание 
Na
2
CO
3
-4.0; NaOH -
4,0; ж. ст. -0,3 
100 
6-10 
Промывка 
проточная вода 
20-25 
1-2 
Травление 
НС1 - 20 
20-25 
5-10 
Промывка 
проточная вода 
20-25 
1 -2 
Нейтрализация 
Na
2
CO
3
-0,6; Na
3
PO
4
-
0.3 
85- 100 
5 
Сушка 
— 
100 
5 
Для получения стеклоэмалей необходимого химиче-
ского состава составили шихту – однородную смесь ис-
ходных сырьевых материалов, взятых в расчетных коли-
чествах и обеспечивающих заданный состав эмали. Рас-
считанные составы были помещены в шамотные тигли и 
варились в муфельной печи при температуре 1300 °С, по-
сле чего из них получили гранулят (фритты), литьем сва-
ренных составов в воду. 
Эмалевые покрытия наносили на поверхность 
металлических образцов в виде суспензии, называемой 
шликер; равномерным слоем определенной толщины. Для 
приготовления шликера в эмалевый гранулянт добавили 
воды для получения раствора необходимой консинстен-
ции, алюминат натрия измельчили до требуемой тонины и 
добавляли в грунтовую эмаль, после чего смесь тщательно 
перемешивали. Диапазон вводимого количества алюмината 
натрия в эмалевом грунте составил 0,5-8 % от массы шли-
кера. На обработанные стальные образцы наносили шликер 
пульверизацией, так как именно данный способ предпочти-
телен для реализации принципа формирования покрытия от 
нуля до требуемой толщины. Далее образцы подверглись 
сушке при 70-90 °С. После полного высыхания грунтового 
слоя исследовалось взаимодействие полученного покрытия 
и воды. Результаты опыта представлены в табл. 4.
Таблица 4 
Влияние алюмината на водопроницаемость 
необожженной высушенной эмали
Содержание NaAlO
2 
в грунте, % 
Свойства эмалевого покрытия при воздей-
ствии воды 
0,5-1 
Покрытие легко смывается , при окунании 
эмаль не остается на образце 
1-1,5 
Покрытие смывается, остается незначи-
тельное количество эмали 
1,5-2 
При первом погружении покрытие ча-
стично смывается (по краям), при повтор-
ном ‒ большая часть эмали удалилась 
2-3,5 и более 
Покрытие выдерживает многократное 
погружение воду, эмаль не снимается с 
образца 
При введении NaAlO
2 
в эмалевый шликер идет образо-
вание гидроксида алюминия Al(OH)
3
, который способству-
ет получению коллоидного раствора, обладающего клея-
щей способностью. В результате этого эмалевое покрытие 
не взаимодействует с водой. 
Далее образцы с высушенным слоем грунтовой эмали 
подверглись обжигу в электрической печи в диапазоне 
температур 750-950 °С. Структура обожженных образцов 
исследовалась методом микроскопии (увеличение ×56), 
результаты представлены на рис. 1. 
Анализ полученных данных позволил установить сле-
дующее. Газовая фаза в виде пузырей всегда присутствует 
в слое грунтовой эмали, так как в процессе высокотемпе-
ратурного обжига идет газовыделение компонентов стали 
и эмали. Добавка NaAlO
2
количеством более 5 % является 
источником интенсивного газообразования, что делает 
невозможным получение эмалевого слоя с высокой 
сплошностью покрытия.
NaAlO
2
+2H
2
O NaOH+Al(OH)
3 
t° 
NaOH Na
+
+OH
˗ 
2OH
˗
H
2
O + O
˗
Содержание NaAlO
2 
в эмали в количестве 5 % и более 
приводит к браку покрытия, т.к. происходит вспенивание 
эмалевого слоя. Оптимальным является диапазон содер-
жания NaAlO
2 
2,5-4%, т.к. данное количество реагента 
обеспечивает необходимую водонепроницаемость грунто-
вой эмали, равномерно распределяется в структуре слоя, 
не приводя к браку покрытия.

---