Жаропрочные стеклоэмалевые покрытия на основе минерального сырья Узбекистана

М.Ю. Юнусов, З.К. Бабаев, Ш.К. Матчанов, Г.Н. Хакимова Ташкентский химико-технологический институт, Ургенчский Государственный университет, г. Ташкент, г. Ургенч

Производство бытовой техники и газовых аппаратур, ряд отраслей машиностроения требуют все больше высокопрочных и специальных сталей и сплавов на основе титана, никеля, хрома, вольфрама и других дорогостоящих, дефицитных металлов, стойких к воздействую высоких температур и агрессивных сред. Для защиты поверхности, по данным научно-технической и специальной литературы, в таких случаях рекомендуется применять жаростойкие технологические покрытия, состоящие из специальных стеклоэмалей. Невысокая стоимость исходных компонентов, простота технологии и небольшой расход защитного покрытия на единицу площади защищаемого металла (0,2-0,5 кг/м²) являются важными достоинствами стеклоэмалей. При нагреве заготовок применение стеклоэмалевых покрытий позволяет уменьшить глубину обезуглероженного слоя в 50-100 раз и обеспечивает сохранение качественных показателей поверхности деталей.

В современных производственных циклах Республики Узбекистан для защиты поверхности металлических изделий различного назначения используются привозные жаропрочные стеклоэмалевые покрытия, хотя для их производства сырьевых, энергетических и трудовых ресурсов имеется в достаточных количествах. Выпускаемые газовые аппаратуры ООО «Ферганский завод газовых аппаратур» и вновь строящиеся предприятия компании «AKFA» базируются на применении импортных стеклоэмалевых фритт. Поэтому в настоящее время, актуальным является организация различных производственных мощностей, используя при этом новые местные нетрадиционные сырьевые ресурсы и отходы промышленности для выпуска импорта ориентированных материалов.

В наших исследованиях разработаны составы жаропрочных стеклоэмалевых покрытий для защиты поверхности сталей, используя при этом в качестве основных сырьевых компонентов глауконитсодержащие кварцевые пески Республики Каракалпакстан и глиноземсодержащие отходы Шуртангского газохимического комплекса. Впервые изучены химические, минералогические и гранулометрические составы глауконитсодержащего песка Крантауского месторождения- как комплексное сырьё для получения стеклоэмалей. Методами химического анализа установлены, что в составе глауконитсодержащего песка содержатся следующие компоненты (масс. %): SiO₂ - 59,08; Al₂O₃ - 11,32; Fe₂O₃ - 10,74; MgO - 2,06; CaO- 1,32; Na₂O - 2,48; K₂O - 3,82; SO₃ - 1,35; п.п.п - 8,01. Методами ДТА выявлены эндотермические и экзотермические эффекты, образующихся при термообработке проб глауконитсодержащего песка. Методом РФА установлены кристаллические фазы, образующиеся как в исходном, так и в термообработанных образцах глауконитсодержащего кварцевого песка. В частности, таких твердых фаз как- α-кварц – (0,426; 0,334; 0,245; 0,228; 0,223; 0,213; 0,198; 0,181; 0,166; 0,154; 0,137 нм), альбит-(d=0,637; 0,534; 0,404; 0,387; 0,379; 0,348; 0,297; 0,292; 0,288; 0,275; 0,256 нм), гематит - (d=0,369; 0,268; 0,251; 0,220; 0,184; 0,169; 0,148; 0,145 нм).

Составы грунтовых стеклоэмалей и их основные свойства

Для введения оксида алюминия в состав стеклоэмали и жаропрочного наполнителя для защитно-технологических покрытий было предложено использование глиноземсодержащего отхода Шуртанского ГХК. В работе методами физико-химического исследования были изучены химические и минералогические составы этого отхода, при этом установлено, что после термообработки при 1200⁰С в результате термических изменений в структуре формируются кристаллические фазы θ­ - Al₂O₃, γ - Al₂O₃ и ? - Al₂O₃, после термообработки выше 1200⁰С преобладающей является кристаллическая фаза ? - Al₂O₃.

На основе вышеуказанных сырьевых ресурсов, а также других доступных ресурсов Узбекистана, нами в системе SiO₂-Аl₂O₃-В₂О₃-R₂O-RO разработаны составы жаропрочных стеклоэмалей и защитно-технологических покрытий (см.табл) для защиты поверхностей стали в области относительно невысоких температур (600-700⁰С). Известными физико-химическими методами изучены основные свойства опытных составов стеклоэмалей, лежащих в пределах: плотность - 2130÷2525 кг/м³; температура начала размягчения - 540-610⁰С; ТКЛР –(119,7-123,8)•10^-7, град ^-1; микротвердость- 434?582 кг/мм².

В целях получения защитно-технологических покрытий и улучшения термостойких показателей стеклоэмали её состав модифицирован глиноземсодержащим отходом Шуртанского ГХК, являющимся тугоплавким наполнителем эмалевого шликера. При этом установлено, что введение в состав стеклоэмали глиноземсодержащего отхода в пределах 10-30 % благоприятно влияет на жаропрочностные характеристики получаемых покрытий. Лабораторными и опытно-промышленными испытаниями определены предельно допустимые температурные границы эксплуатации (600-700 ⁰С) получаемых защитно-технологических покрытий.

Таким образом, на основе сырьевых ресурсов Узбекистана разработаны составы жаропрочных стеклоэмалей, изучены основные характеристики основного сырья и технико-эксплуатационных свойств лабораторных образцов, в результате которых выявлены возможности локализации импортного сырья.  

Назад к списку