электроизоляционная стеклоэмаль

Формула изобретения

Электроизоляционная стеклоэмаль для изделий из нержавеющей стали, включающая SiO₂, BaO, CaO, SrO, CdO, MnO, K ₂O, Na₂O, B₂O₃, MoO ₃, Cr₂O₃, Co₂O₃ , NiO, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит Na ₃AlF₆ и CaF₂ при следующем соотношении компонентов, мас.%:

SiO2	20,0-25,0
CaO	4,5-12,0
SrO	1,0-2,0
CdO	2,0-3,0
MnO	0,1-0,5
K2O	3,0-4,0
Na 2O	1,0-1,5
B2 O3	5,0-5,5
CaF2	4,0-5,0
MoO3	0,5-0,8
Cr2O3	0,5-0,8
Co2O 3	0,1-0,5
NiO	0,1-1,0
Na 3AlF6	0,1-0,5
BaO	остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области силикатов, в частности к электроизоляционным стеклоэмалям, которые могут быть использованы в качестве диэлектрического барьера в установках для синтеза озона при помощи барьерных разрядов.

Для обеспечения высокой производительности установок данного типа необходимо, чтобы покрытие, использующееся в качестве диэлектрического барьера, обладало определенным набором характеристик. В связи с тем, что количество озона напрямую зависит от формы получаемого разряда, диэлектрический барьер (диэлектрическая эмаль) должен иметь значения диэлектрической проницаемости на уровне 10-25, тангенса угла диэлектрических потерь менее 0,01. Кроме того, стеклоэмаль должна обладать хорошей кроющей способностью, дилатометрическими характеристиками, близкими к металлической подложке, и высокой прочностью сцепления с металлом.

Известен состав электроизоляционной эмали для нержавеющей стали, мас.%: SiO₂ 29,5-38,7; BaO 15-22; CaO 1,5-7,0; SrO 4-6; CdO 2-8; MnO 0,1-1; K₂ O 9-15; Na₂O 2-9; Li₂O 0,5-1,5; B₂ O₃ 9-13; SrO 4-10; MoO₃ 0,5-1; CoO 0,1-1; NiO 0,1-1 [Патент РФ № 2203233, класс C03C 8/02, 2003].

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является состав, мас.%: SiO₂ 25-35; BaO 35-45; CaO 4-7; SrO 3-8; CdO 4,5-6; MnO 0,2-1; K₂O 3-5; Na₂ O 1-4; B₂O₃ 3-75; МоO₃ 0,5-1; Cr₂O₃ 0,5-1; CoO 0,5-1; NiO 0,5-1 [Патент РФ № 2209786, класс C03C 8/02, 2003]. Данный состав имеет диэлектрическую проницаемость 11,3-13,0; ТКЛР (142-154)·10^-7 1/°С, тангенс угла диэлектрических потерь (2,7-4,1)·10 ^-3, температуру обжига эмали 700-720°С. Недостатком данного состава являются недостаточно низкие диэлектрические потери.

Техническим результатом изобретения является уменьшение значений диэлектрических потерь при сохранении остальных физико-химических показателей.

Указанный технический результат достигается тем, что электроизоляционная эмаль имеет следующий состав, мас.%:

SiO2	20,0-25,0
CaO	4,5-12,0
SrO	1,0-2,0
CdO	2,0-3,0
MnO	0,1-0,5
K2O	3,0-4,0
Na 2O	1,0-1,5
B2 O3	5,0-5,5
CaF2	4,0-5,0
MoO3	0,5-0,8
Cr2O3	0,5-0,8
Co2O 3	0,1-0,5
NiO	0,1-1,0
Na 3AlF6	0,1-0,5
BaO	остальное

Предлагаемый состав эмали отличается от известного определенным соотношением оксидов щелочноземельных металлов: BaO, CaO, SrO, CdO. Оставляя общую сумму щелочноземельных элементов той же, мы увеличиваем общее содержание оксида бария, вместе с тем содержание оксидов кадмия и стронция уменьшается в 2-4 раза.

Для улучшения технологических характеристик в предлагаемые составы дополнительно вводятся следующие компоненты: CaF₂ и Na₃AlF₆. Данные соединения, являясь добавками для улучшения кроющей способности, повышают прочность сцепления эмали с металлической подложкой.

В качестве сырьевых материалов использовались: кварцевый песок; борная кислота; карбонаты: бария, кальция, стронция, кадмия, калия, натрия; оксиды: марганца, никеля, молибдена, хрома, кобальта; криолит и флюорит.

Пример 1. Состав стекла содержит следующие компоненты, мас.%:

SiO2	25,0
СаО	4,5
SrO	1,0
CdO	2,0
MnO	0,1
K 2O	3,0
Na2 O	1,0
B2O3	5,5
CaF2	4,0
МoО 3	0,5
Cr2O 3	0,5
Co2O 3	0,1
NiO	0,1
Na 3AlF6	0,1
BaO	остальное

Для приготовления сырьевые компоненты взвешивались на технических весах с точностью до 0,01 и тщательно перемешивались до получения однородной шихты. Варку стекол осуществляли в корундовых тиглях в электрической лабораторной печи с силитовыми нагревателями. Температура варки - 1200°C, выдержка при максимальной температуре - 60 минут. Выработку стекломассы осуществляли путем грануляции расплава стекломассы в воде. Гранулят измельчают в шаровой мельнице. Перед нанесением поверхность металлической подложки подвергается предварительной обработке и обезжириванию. Нанесение проводится методом электростатического осаждения. Покрытие наносится послойно до толщины 0,3-0,5 мм. Обжиг каждого слоя осуществляется при температуре 840°C.

В результате были получены следующие данные: ТКЛР 140·10^-7 1/°С, состав имеет диэлектрическую проницаемость 11; тангенс угла диэлектрических потерь 1,5·10^-3, прочность эмалевого покрытия на удар составляет 1,2-2,5 Дж в зависимости от вида обработки поверхности металлической подложки.

Синтез остальных составов, а также нанесение эмалевых покрытий проводят аналогично вышеуказанному примеру (см. Таблицу 1 и 2).

Таким образом, проведенный сопоставительный анализ показал, что предлагаемый состав электроизоляционной эмали отличается от известного меньшими диэлектрическими потерями и высокой прочностью сцепления эмали с металлической подложкой. Это свидетельствует о преимуществе предлагаемой эмали по сравнению с прототипом.

Таблица 1
Составы и значения основных свойств стекол
Компоненты	Составы эмалей, мас.%
1	2	3	Прототип
SiO2	25,0	23,0	20,0	25,0-35,0
BaO	52,6	46,5	42,9	35,0-45,0
CaO	4,5	9,0	12,0	5,0-6,0
SrO	1,0	1,5	2,0	4,0-7,0
CdO	2,0	2,5	3,0	4,5-6,0
MnO	0,1	0,3	0,5	0,2-1,0
K2O	3,0	3,5	4,0	3,0-3,5
Na2 O	1,0	1,3	1,5	1,0-2,0
B2O3	5,5	5,5	5,5	3,0-7,0
CaF2	4,0	4,5	5,0	-
MoO 3	0,5	0,65	0,8	0,5-1,0
Cr2 O3	0,5	0,65	0,8	0,5-1,0
Co2 O3/CoO	0,1	0,3	0,5	0,5-1
NiO	0,1	0,5	1,0	0,5-1,0
Na3 AlF6	0,1	0,3	0,5	-

Таблица 2
Свойства предлагаемых составов
Свойства	Единицы измерения	Значения свойств для предлагаемых составов	Прототип
1	2	3
ТКЛР	10-7 1/°С	140	130	125	135-154
Диэлектрическая проницаемость	-	11	12,2	14	10,5-13
Тангенс угла диэлектрических потерь	-	1,5·10 -3	1·10 -3	1·10 -3	(2,7-4,1)·10 -3
Прочность на удар в зависимости от вида обработки поверхности подложки:
- необработанная поверхность	Дж	1,2	1,1	1,4	-
- дробеструйная обработка		1,6	1,9	1,7
- пескоструйная обработка		2,5	1,65	2,1