Шалигіна Оксана Володимирівна. Ґрунтові фрити для електростатичного емалювання побутової техніки з маловуглецевих сталей

brief description

Шалигіна Оксана Володимирівна. Ґрунтові фрити для електростатичного емалювання побутової техніки з маловуглецевих сталей : Дис... канд. наук: 05.17.11 - 2006.

Шалигіна О.В. Грунтові фрити для електростатичного емалювання побутової техніки із маловуглецевих сталей. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю
05.17.11технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. Національний технічний університет Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2006.
Дисертація присвячена розробці наукових принципів синтезу ґрунтових фрит для технології PUESTA 2С/1F, які полягають в забезпеченні високого питомого електроопору легкотопких тонкодисперсних склоемалевих порошків за рахунок прояву полілужного та полікатіонного ефектів та формуванні певної макроструктури грунтового шару шляхом регулювання фізико-хімічних властивостей розплаву при одержанні двошарового покриття однократного випалу при 820С. Встановлені особливості та закономірності формування двошарових покриттів, одержаних за технологією PUESTA 2C/1F”. В склоутворюючій системі Na2OK2OLi2OBaOCaOB2O3SiO2досліджено фізико-хімічні властивості модельних стекол та розроблено склад скломатриці основи легкотопких ґрунтових фрит з високим електроопором. Встановлено взаємозв’язок між вологостійкістю тонкодисперсних емалевих порошків та проявом полілужного і полікатіонного ефектів. Розроблено склад комплексного активатора зчеплення з урахуванням легкотопкості і конкурентоздатності синтезованого грунта. Синтезовано легкотопку вологостійку ґрунтову фриту з питомим електроопором 1,5108Омм та температурою випалу 800С. Встановлено механізм взаємодії синтезованого ґрунту Ф3F з маловуглецевими сталями вітчизняного виробництва. Розроблено технологічні параметри варки грунту Ф3F та одержання двошарових склоемалевих покриттів однократного випалу при температурі 820С. Здійснено промислові випробування результатів досліджень та впровадження іх у серійне виробництво.

Дисертаційна робота присвячена вирішенню важливої і актуальної науково-практичної задачі: розробці наукових принципів синтезу легкотопкої ґрунтової фрити для електростатичного порошкового емалювання деталей побутової техніки із маловуглецевих сталей вітчизняного виробництва. Основні висновки:

За результатами аналізу дефектів в двошарових емалевих покриттях, одержаних за режимом 2C/1F” із порошків основних європейських виробників емалей на вітчизняних маловуглецевих сталях, встановлені фактори, які обумовлюють їх появу: хімічний склад, структура і якість сталевого прокату та співвідношення фізико-хімічних та технологічних властивостей грунтового та покривного емалевих шарів. Розроблені основні критерії синтезу легкотопкої ґрунтової фрити для нанесення на маловуглецеві сталі за технологією PUESTA 2C/1F, які передбачають забезпечення певних значень реологічних, електричних та теплофізичних характеристик грунтової та покривної емалевих фрит.
З метою отримання скломатриціоснови легкотопких ґрунтових фрит з високим питомим електроопором обрано вихідну багатокомпонентну склоутворюючу систему Na2OK2OLi2OBaOCaOB2O3SiO2 .Експериментально встановлене оптимальне співвідношення лужних оксидів для досягнення високого питомого електроопору тонкодисперсних легкотопких склопорошків шляхом забезпечення прояву полілужного ефекту в легкотопких стеклах, мол.%: 2Na2O:1К2О:1Li2O. Виявлене зростання електроопору модельних стекол до200107Омм при додатковому введенні лужноземельних оксидів BaO і CaO в еквімолярній кількості. Встановлено комплексну сумарну дію полілужного та полікатіонного еффектів на підвищення питомого електроопору в легкотопких стеклах -200108Омм.
Виявлене значне підвищення вологостійкості тонкодисперсних легкотопких склопорошків з 0,3 до 0,07 % (за втратими маси) за рахунок введення лужних і лужноземельних оксидів у встановленому співвідношенні мол.%: 2Na2O:1К2О:1Li2O + 1BaO:1CaO, а також 8 мол. % ТіО2.
На основі результатів дослідження фізико-хімічних та електричних властивостей модельних стекол розроблено склад скломатриціоснови легкотопких ґрунтових фрит з високим електроопором, мол.%: Na2O-10; K2O-5; Li2O-5; BaO-2,5; CaO-2,5; B2O3-15; SiO2-60.
Синтезовано легкотопку вологостійку ґрунтову фриту Ф3F з питомим електроопором при200=1,5108Омм та температурою випалу 800С, що має в складі розроблений комплексний активатор зчеплення CoO0,5; NiO1,0; MnO21,5; Fe2O33,5.
Встановлено механізм зчеплення синтезованого ґрунту Ф3F з маловуглецевими сталями 08кп та 08пс, який полягає в утворенні розвиненої межі сталь-покриття в результаті дії корозійноактивного склорозплаву на сталеву поверхню в процесі випалу двошарового покриття при 800-820С з наступним закріпленням охолодженого емалевого шару в мікронеоднорідностях, що утворилися.
Вперше розроблені наукові принципи синтезу ґрунтової фрити для електростатичного порошкового емалювання маловуглецевих сталей, які полягають в одночасному забезпеченні її високого питомого електроопору та легкотопкості за рахунок полілужного і полікатіонного ефектів, а також в формуванні певної макроструктури ґрунтового шару шляхом регулювання фізико-хімічних властивостей розплаву, що дозволяє нівелювати негативний вплив дефектів сталевого прокату при одержанні двошарового покриття однократного випалу.
За результатами дослідно-промислових варок, проведених на ВАТ НМТЗ” (м.Новомосковськ), розроблено технологічні параметри одержання синтезованого легкотопкого ґрунту Ф3F (t варки1200-1210С) та ТУ У 27.1576-2004 на його виробництво. На основі дослідно-промислових і промислових випробувань на автоматизованій лінії електростатичного порошкового емалювання деталей побутових плит в умовах ВАТ «МЗТМ» (ВАТ «Азовмаш»), визначені експлуатаційні властивості емалевих порошків, відпрацьовані технологічні параметри одержання двошарових покриттів однократного випалу при температурі 820С з розробленого ґрунту Ф3F та покривної емалі ЕК180102.
За результатами цих випробувань та комплексом одержаних техніко-економічних переваг в порівнянні з закордонними емалями розроблена ґрунтова фрита Ф3F була впроваджена в серійне виробництво побутових плит з переходом ВАТ «Азовмаш» на ресурсоенергозберігаючу технологію 2 шари/1 випал та відмовою від імпорту порошків фірми «Ferro» (Голандія). Економічний ефект від впровадження на ВАТ «МЗТМ» ВАТ «Азовмаш» грунтової емалі Ф3F склав 174772 грн. при обсязі виробництва 38162 шт./рік.
Результати дисертаційної роботи впроваджені в навчальний процес при підготовці бакалаврів, спеціалістів і магістрів за фахом 091606 «Хімічна технологія тугоплавких неметалічних і силікатних матеріалів».