Pereosnastka.ru

Этот вид покрытий находит широкое применение для защитно-декоративной и специальной поверхностной обработки основных конструкционных металлов и керамики. Силикатные эмали представляют собой более или менее легкоплавкие, чаще непрозрачные (заглушенные) окрашенные стекла, которые в виде тонкого слоя наплавляются на поверхность изделий. В эмалированных металлических изделиях удачно сочетаются механическая прочность металла с химической стойкостью, декоративностью и другими свойствами стекла.

Современные эмали, применяемые для покрытия металлов и керамики, получают сплавлением шихты, состоящей из кварцевого песка, полевого шпата, буры, соды, взятых в определенном соотношении, и небольших количеств специальных добавок, одни из которых улучшают сцепление эмалевого слоя с основой, а другие обусловливают декоративные и специальные свойства покрытий. Сплавленную эмаль в виде жидкого расплава выливают в воду, где она затвердевает в форме мелких частиц — гранул, имеющих средний размер зерна 0,5 мм. Затем гранулы эмали (фритту) размалывают до мелкодисперсного состояния в водном растворе, содержащем вещества, которые способствуют образованию устойчивой сметанообразной суспензии, называемой эмалевым шликером. Шликер наносят на поверхность подготовленных к эмалированию изделий окунанием, обливанием, напылением и кистью.

Наряду с мокрым шликером для эмалирования применяется и сухая эмалевая пудра, которая напудривается на предварительно нагретое до температуры размягчения эмали изделие. Эмалевые пудры значительно более дисперсны, чем шликер и, как правило, обладают более низкой температурой плавления.

Изделия с нанесенным на них шликером высушивают до полного удаления воды, содержание которой в шликере обычно составляет не менее 30%- Тщательно высушенные изделия нагревают в специальных печах при температуре 750—900°С для сплавления частиц стекла и образования относительно равномерного эмалевого покрытия. После нанесения эмали методом напудривания изделия поступают непосредственно в обжиговые печи для оплавления эмали.

В процессе конструирования изделий, подлежащих эмалированию, в первую очередь необходимо учитывать обстоятельства, обусловленные спецификой технологического процесса нанесения эмалей. На деталях не должно быть острых ребер и углов, на которых не может удерживаться водная суспензия эмалевого шликера. Изделия или узлы, подвергаемые эмалированию, должны состоять из однородного металла одинаковой толщины; в противном случае трудно избежать местных деформаций деталей и пережога эмали. Контуры эмалируемых деталей должны иметь, по возможности, легко обтекаемые формы.

Состав эмалей, условия их нанесения и обжига в первую очередь зависят от особенностей конструкционных материалов, а также от требований, предъявляемых к покрытию. В большинстве случаев эмалевое покрытие состоит из грунтового слоя и одного или двух покровных слоев. Однако всегда следует иметь в виду, что чем тоньше пленка эмали, тем надежнее сцепление покрытия с основой и меньше вероятности скола или облета эмали.

Эмалирование черных металлов, как правило, требует нанесения специального грунтового слоя, который обеспечивает необходимое сцепление между металлом и покровной эмалевой пленкой и одновременно изолирует последнюю от вредного взаимодействия с основой.

В большинстве случаев грунтовое покрытие для малоуглеродистых сталей получается на основе специального шликера, содержащего 50—55% кремнезема, 17— 20% борного ангидрида, 15—20% щелочных окислов и

3% окислов кобальта и никеля, которые обеспечивают хорошую адгезию грунта к металлу. Температура обжига таких грунтов колеблется в зависимости от содержания компонентов в пределах 850—920° С. В последнее время у нас и за рубежом разработаны процессы обработки сталей, допускающие нанесение покровных эмалей, хорошо сцепленных с основой, без применения эмалевых грунтов. Однако они не нашли еще широкого промышленного применения.

В грунтовых эмалях, применяемых для чугуна, в отличие от эмалей применяемых для стали, отсутствуют дорогостоящие окислы, обеспечивающие хорошее сцепление покрытия с основой, так как способ подготовки чугуна перед грунтовкой обусловливает образование высокоразвитой шероховатой поверхности, которая сама по себе способствует надежному сцеплению. Основная роль грунта в этом случае сводится к изоляции покровной эмали от разрушающего действия углерода и серы, содержащихся в чугуне.

Покровные эмали, применяемые для стали и чугуна, мало чем отличаются по своему составу. Основой всех цветных покровных эмалей являются белые заглушенные и отчасти бесцветные эмали. Последние применяются только для получения пленок интенсивных темных цветов. В состав белых эмалей входят кремнезем, борный ангидрид, окислы щелочных металлов и алюминия и глушители. Название эмали определяется обычно названием глушителя, входящего в состав. Наиболее распространенными среди них являются фтористые, титановые, сурьмяные, фосфатные и другие.

Окрашивание глухих и прозрачных эмалей осуществляется введением цветных окислов в шихту или добавлением различных пигментов в готовую фритту при ее помоле. Добавляя в заглушенные эмали одни и те же пигменты, можно получать как яркие сочные цвета, так и мягкие (пастельные). В этом смысле характер окраски зависит от степени заглушенности эмалей, что в свою очередь определяется природой применяемых глушителей. Наименее заглушёнными считаются фтористые эмали, в то время как титановые глушители обладают максимальным эффектом глушения.

Для окрашивания эмалей чаще других применяются цветные окислы кобальта, железа, меди, хрома и марганца.

Наряду с покровными эмалями, выполняющими защитно-декоративные функции, применяются эмали, обладающие некоторыми специальными свойствами, например, повышенной стойкостью в кислотных и щелочных растворах, жаростойкостью и др.

Кислотостойкие эмали содержат повышенное, против обычного, количество кремнезема. Повышенная стойкость в щелочных средах достигается введением в шихту дополнительных количеств окиси циркония с одновременным исключением нестойких в щелочах окислов алюминия и цинка.

Жаростойкость обеспечивается увеличением содержания в эмалевых фриттах тугоплавких окислов алюминия и хрома. Такие эмали способны в течение длительного времени выдерживать температуру 700—800 °С, в то время как обычные эмали начинают разрушаться при 450-500 °С.

К группе специальных относятся светящиеся эмали, которые получают введением в состав шихты некоторых люминофоров, чаще всего сульфида цинка, активированного микродобавками тяжелых металлов. Эмали-люминофоры после освещения обладают непродолжительным самосвечением, обычно не превышающим одного часа. Для получения эмалей с постоянным свечением применяют люминофоры, содержащие радиоактивные вещества.

В последнее время у нас и за рубежом успешно применяется эмалирование алюминия и сплавов на его основе. Эмали для этого металла ввиду его легкоплавкости и большого коэффициента термического расширения значительно отличаются по составу от тех, которые применяются для черных металлов. В них существенно увеличено содержание окислов щелочных металлов, свинца и титана за счет уменьшения количества основного для обычных эмалей компонента — кремнезема. Такие эмали оплавляются при температуре порядка 550 °С. Из-за указанных особенностей состава эмали для алюминия обладают недостаточно высокой химической устойчивостью. Но в атмосферных условиях и в водных средах, содержащих небольшие концентрации органических кислот, эмалированный алюминий может эксплуатироваться длительное время.

Эмалированию обычно подвергается чистый алюминии и некоторые деформируемые сплавы с небольшим содержанием легирующих компонентов. Получить хорошего качества эмалевые покрытия на литейных сплавах не удается. Сцепление эмалевого покрытия с металлом достаточно прочно, что позволяет сверлить, резать и гнуть эмалированный алюминий без облета и сколов эмали в местах обработки и деформации. Со стороны, противоположной эмалевому покрытию, возможна сварка и пайка алюминия. При эмалировании тонкого листового металла эмалевый слой увеличивает жесткость конструкции, являясь своеобразным армировочным материалом.

Эмалирование золота, серебра, меди и некоторых сплавов на их основе применяется в декоративных целях при изготовлении ювелирных и сувенирпо-подарочпых изделий. Для эмалирования этих металлов используются легкоплавкие многосвинцовые калиевосиликатные эмали, обладающие сильным блеском. В качестве глушителя в них применяется трехокись мышьяка. Красителями для прозрачных и заглушённых эмалей служат окислы кобальта, хрома и некоторых других металлов. Окрашенные прозрачные эмали особенно целесообразно наносить на серебро и его сплавы 916—950-ой пробы в связи с нейтральным цветом этих металлов.

Поверхность сплавов на основе меди, содержащих более 10% цинка, перед эмалированием необходимо обогащать медью.

Хотя низкопробные сплавы золота можно эмалировать без особых осложнений, лучшей основой для эмалирования считается чистое золото или сплавы 920-ой пробы.

Изготовление эмалевых фритт является специфическим процессом, не имеющим прямого отношения к технологии нанесения покрытий, и может выполняться специализированными предприятиями.

Размол эмалевых стекол и приготовление шликера производится в эмалировочных цехах, являясь частью технологического процесса эмалирования. Мокрый и сухой помол фритты осуществляется в шаровых мельницах. Шликер, полученный после мокрого помола, стабилизируется в специальных емкостях, где он подвергается старению и заправке специальными добавками.

Наиболее распространенным и самым простым способом нанесения шликера является окунание. Изделие погружают в ванну, наполненную шликером, и после извлечения удаляют его избыток путем встряхивания, вращения и т. п. Одновременно происходит выравнивание нанесенного слоя.

Для эмалирования крупногабаритных изделий или деталей сложной конфигурации, а также в случае необходимости одностороннего эмалирования используется метод напыления из пульверизаторов как в обычных условиях, так и в зоне электрического коронного разряда.

Сушка нанесенного на изделие шликера осуществляется в конвекционных или радиационных камерах периодического или непрерывного действия при температурах 100-150 °С.

Технологические приемы и оборудование, применяемые для нанесения и сушки шликера, принципиально не отличаются от тех, которые используются в процессе нанесения лакокрасочных пленок, и будут рассмотрены нами в главе, посвященной органическим покрытиям.

После нанесения шликера и его высушивания изделия подвергаются обжигу в специальных эмалировочных печах до расплавления частичек эмали с целью получения сплошного стекловидного покрытия. Печи для обжига бывают пламенные и электрические, периодического и конвейерного типа. В пламенных печах применяется как твердое, так и жидкое топливо. Электрические печи имеют несомненные технологические преимущества перед пламенными. Они более точно поддерживают заданную температуру в рабочей зоне и обладают большей производительностью, но пока менее экономичны. Для загрузки и выгрузки изделий в процессе обжига применяются специальные приспособления. К ним относятся посадочные тележки на рельсах, решетки для установки изделий, всевозможные подвесы из жаропрочной стали и т. п.

Читать далее:

Металлические покрытия для придания различных свойств

• Оценка покрытий некоторых изделии
• Методика выбора покрытий
• Текстурированные металлолаковые покрытия
• Граничащие покрытия
• Многослойные покрытия