РАЗДЕЛ 2
ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА НАПРАВЛЕНИЯ И
МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Выбор направления исследований
На основании данных аналитического обзора можно утверждать, что наиболее
эффективной и перспективной с точки зрения экономичности, экологичности, а
также энерго- и ресурсосбережения применительно к производству бытовой техники
является технология электростатического порошкового эмалирования тонколистовой
малоуглеродистой стали с одновременным обжигом грунтового и покровного слоев.
Успешная реализация этой технологии по данным мировой практики эмалирования
возможна лишь при использовании высококачественных малоуглеродистых
микролегированных сталей, эмалевых фритт и порошков с комплексом специальных
свойств, а именно – высоким собственным удельным электросопротивлением,
легкоплавкостью, сочетаемостью реологических, физико-химических и
технологических свойств грунтовой и покровной эмалей. Отсутствие в Украине
производства указанных сталей и специальных эмалевых фритт позволяет применять
технологию PUESTA только по более ресурсо- и энергозатратному режиму 2С/2F с
использованием импортных эмалевых порошков.
Основным препятствием к реализации в Украине технологии PUESTA 2С/1F является
отсутствие физико-химических основ и научно-методологического подхода к решению
исключительно сложной материаловедческой задачи – создания стеклоэмалей с
трудно сочетаемыми свойствами легкоплавкости и высокого удельного
электросопротивления их в твердом состоянии при одновременном обеспечении
высокой прочности сцепления покрытий из них с малоуглеродистыми эмалировочными
сталями типа марок 08кп и 08пс. Поэтому целью данной работы явилось создание
принципов синтеза специальных грунтовых эмалей, предназначенных для
эмалирования отечественных тонколистовых малоуглеродистых сталей по технологии
«2 слоя/1 обжиг» с использованием электростатического порошкового метода
нанесения покрытий.
В основу исследований была положена следующая гипотеза. Достижение высокого
удельного сопротивления силикатных стекол при сохранении их легкоплавкости
возможно при обеспечении проявления как полищелочного эффекта за счет
одновременного присутствия нескольких щелочных катионов, так и поликатионного
эффекта путем введения в состав этих стекол нескольких щелочноземельных
катионов. С другой стороны, для легкоплавких грунтовых эмалей необходима
повышенная интенсивность взаимодействия их расплавов со стальным субстратом.
Это может обеспечиваться низкоактивационным характером проводимости
стеклорасплавов в интервале температур обжига покрытий в сочетании с высокими
значениями удельного электросопротивления сv соответствующих грунтовых фритт
при комнатной температуре t20. Как следует из работ Свирского Л.Д. и Брагиной
Л.Л. [87, 88, 89], электропроводность ж при 800°С для легкоплавкого грунта
должна быть равной ж870оС для традиционной грунтовой эмали, т.е. ж ?
0,214-0,218 Ом-1•см-1 (21,4-21,8 Ом-1·м-1).
В связи с этим было выбрано следующее направление исследований:
разработка критериев синтеза грунтовых стеклофритт для эмалирования деталей
бытовой техники из отечественных малоуглеродистых сталей 08кп и 08пс по
технологии PUESTA 2С/1F;
выбор системы для синтеза грунтовых эмалей и установление пределов содержания
основных компонентов исходной стекломатрицы;
оптимизация состава стекломатрицы по значениям удельного электросопротивления и
плавкостным характеристикам;
разработка состава грунтовой эмали с учетом сочетаемости ее реологических,
физико-химических и технологических свойств со стандартной белой покровной
титановой эмалью для электростатического порошкового нанесения;
установление особенностей и закономерностей формирования двухслойного покрытия
однократного обжига на малоуглеродистых отечественных сталях по технологии
PUESTA 2С/1F на основе синтезированной грунтовой фритты оптимального состава и
покровной белой эмали для электростатического нанесения;
установление механизма взаимодействия синтезированной грунтовой эмали с
малоуглеродистой тонколистовой сталью;
определение оптимальных технологических параметров нанесения разработанного
грунтового покрытия порошковым электростатическим способом на детали бытовых
электро- и газовых плит из тонколистовой малоуглеродистой стали;
проведение опытно-промышленного опробования разработанной грунтовой фритты и
отработка технологических параметров получения покрытий по режиму 2С/1F;
внедрение синтезированной грунтовой фритты на автоматизированной линии
порошкового электростатического эмалирования деталей бытовых электро- и газовых
плит.
2.2. Методика исследований
Методологический подход к решению поставленной задачи заключался в определении
критериев синтеза грунтовых стеклофритт для эмалирования деталей бытовой
техники из обычных малоуглеродистых сталей 08кп и 08пс по технологии PUESTA
2С/1F, разработке стекломатрицы, исследовании электрических свойств и
плавкостных характеристик эмалевых фритт, оптимизации состава стекломатрицы по
значениям собственного удельного сопротивления и плавкостным характеристикам,
установлении сочетаемости грунтовой и покровной эмалей на основании определения
интервала плавкости, смачивающей способности, растекаемости, вязкости,
поверхностного натяжения и удельной электропроводности расплавов, процессов
диффузии газовой фазы при обжиге эмалевого покрытия; определении
эксплуатационных показателей порошков (адгезии, текучести, гранулометрического
состава, заряжаемости), а также в определении свойств грунтовых покрытий
(прочности сцепления и химической стойкости).
В соответствии с этим в работе были использо
- Київ+380960830922