time



Биография:русский ДонНТУ Магистерская работа
Биография:украинский Магистры Ссылки
Биография:английский ФЭХТ Отчет о результатах поиска
Поисковая система ДонНТУ Библиотека
Индивидуальное задание



АВТОРЕФЕРАТ

по теме магистерской работы: «Использование нетрадиционных красителей в процессе эмалирования» Руководитель: Беломеря Н. И.

Вводная часть, актуальность темы

Эмалирование стали, чугуна, алюминия, титана, цветных металлов и сплавов - одним из эффективных средств защиты их поверхности от коррозии. Эмалирование к настоящему времени достигло такой степени совершенства, когда об эмалированном металле стало возможным говорить как о композиционном материале, который соединил прочные свойства металлической основы с коррозийной стойкостью стекла. Эмалевые покрытия обладают преимуществами перед другими некоррозионными покрытиями: повышенной коррозийной стойкостью к растворам кислот, лугов и солей при относительно высокой температуре (обычно до 300 °С, в специальных случаях до 600 °С), неизменностью эксплуатационных свойств на протяжении десятков лет, полным отсутствием склонности к старению, зеркальной гладкостью поверхности, которая обуславливает довольно низкий коэффициент трения и отсутствие адгезии высоковязких полимерных веществ и твердых выделений из нефтепродуктов, легкостью очищения, высокой гигиеничностью, стойкостью к коррозии, повышенной прочностью на стирание, стойкостью к влиянию атмосферы. Одновременная эмалирование дает возможность решать вопроса дизайна изделий бытового и промышленного назначения, в том числе с использованием их декоративно-художественной ручной и механизированной (роботизированной) обработки. Для окрашивания эмалей применяются в основном синтетические керамические пигменты. Их производство обладает достаточной степенью сложности и дороговизной материалов, которые используются для их получения. В некоторых случаях необходимо получать изделия со стеклоэмалевыми покрытиями, требующими темной окраски, с необязательной однородной тональностью (водогрейные колонки, урны и другие изделия), в которых вместо синтетических дорогих пигментов можно использовать природные красители и техногенные материалы. Использование отходов производств является в нашей стране одним из самых актуальных направлений. В данной работе рассматривается возможность использования отходов производства: хромитовая руда, отработанные катализатор кобальта и ванадия, в качестве нетрадиционных красителей в процессе эмалирования. Исследования по этой теме опубликованы в сборнике статей 4 международной конференции студентов и аспирантов «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов». Исследования проведены только в лабораторных условиях и по их результатам можно рекомендовать данные техногенные материалы для использования в процессе эмалирования. Исследования по использованию отходов производств в процессе эмалирования ничтожно малы. Планируется продолжать работы с использованием этих техногенных материалов с целью получения более выраженного цвета эмали.


Практическая часть

Технология эмалирования – достаточно сложный процесс, состоящий из определенных стадий. Эти стадии:

  1. Изготовление черновых изделий.
  2. Подготовка поверхности изделий.
  3. Нанесение стеклоэмалевых шликеров и порошков
  4. Сушка и обжиг изделия

Так же в процессе производства существует стадия выявления дефектов изделий, но в лабораторных испытаниях этот этап не производится.

Изготовление черновых изделий

В экспериментальной работе использовались стальные образцы, квадратной формы, размерами 6x6 см.

Подготовка поверхности изделий

Подготовка поверхности изделий – очень важный этап в процессе эмалирования, так от того, как хорошо подготовлена поверхность металла и зависит прочность сцепления стеклоэмалевого покрытия с поверхностью металла. Предварительная химическая обработка деталей заключается в очистке их от твердых загрязнений (окалина, ржавчина) масляных, жировых и эмульсионных плёнок, а также от пыли и грязи. Подготовка поверхности изделий (в нашем случае - пластинок) состояла из нескольких последующих стадий:

  1. Протирка мокрая – поверхность пластинки вручную протиралась полотном, предварительно смоченным раствором обезжиривания.
  2. Обезжиривание химическое. Цель операции – снятие с поверхности пластинок масел и жиров животного, растительного и минерального происхождения. Состояло из следующих этапов:
    • детали погружали в сосуд с раствором синтетического моющего средства, нагретого до температуры 65-75 °С, производилось многократное окунание;
    • промывка пластинок водой в промывочном сосуде при температуре 60 – 70 °С.
  3. Травление – процесс удаления окалины, ржавчины и окислов с поверхности металла при помощи кислых растворов. Во время травления окалина и ржавчина растворяются кислотой с образованием сернокислого железа. Состояло из следующих этапов:
    • пластинки погружали в сосуд с водным раствором, в состав которого входили кислота серная техническая и соль поваренная пищевая, нагретые до температуры 40 – 50 °С. Производилось многократное окунание.
    • промывка пластинок водой в промывочном сосуде при температуре 40 – 50 °С.
  4. Нейтрализация. Проводилась с целью удаления остатков кислоты с поверхности пластинок путём многократного окунания в сосуд с нейтрализующим раствором. Состав раствора – сода кальцинированная техническая; тринатрийфосфат; вода. Температура в нейтрализационном сосуде составляла 80 – 90 °С.

Нанесение стеклоэмалевых шликеров, сушка и обжиг

Сначала на деталь наносился уже готовый грунтовый шликер окунанием. Затем производилась его сушка на воздухе и обжиг в муфельной печи при температуре t=850 °C . Производилась подготовка отходов производства: хромитовой руды, отработанных катализаторов кобальта и ванадия. Она заключалась в тонком помоле техногенных материалов (полный проход через сито 0056). Затем материалы в определенных количествах добавлялись к уже готовому шликеру покровной эмали. Шликер покровной эмали наносился на загрунтованные ранее стальные пластинки и производился обжиг в муфельной печи при температуре t=820-840 °C. Очень важным аспектом в эмалировании является соблюдение интервалов оплавления, чтобы грунтовая эмаль не проплавлялась через слой покровной эмали. В результате проведения эксперимента при использовании отработанных катализаторов кобальта и ванадия, а также хромитовой руды в процессе эмалирования наблюдалось следующее приобретение цвета эмалевого покрытия:

  • отработанный катализатор кобальта – голубой;
  • отработанный катализатор ванадия – бледно-горчичный;
  • хромитовая руда – зеленовато-болотный оттенок цвета.
С увеличением концентрации компонентов, интенсивность окраски увеличивалась.

Заключение
По результатам исследования можно рекомендовать для использования в промышленных условиях в качестве красителей все три вида техногенных материалов. Исследования осуществлены только в лабораторных условиях, требуется их апробация в промышленных условиях. В перспективе – разработка других видов отходов для использования их в качестве красителей в процессе эмалирования.

Литературные источники

    2. Ссылка работает не всегда из-за ограниченного доступа к серверу ХПИ.
  2. Эмалирование металлических изделий, В.В. Варгин, - Л., Машиностроение , 1972.-496с.
  3. Эмаль и эмалирование, А.Петцольд, Г.Пешман, справочник. - М.,Металлургия ,1990.-576с.
  4. Эмаль, А. Петцольд, справочник. М., Металургия , 1958 . – 512 с.

наверх