Войти
Промышленная фарфоровая эмаль (также известная как стеклянная облицовка, облицованная стеклом сталь или стекло, сплавленное со сталью ) - это использование фарфоровой эмали (также известной как стекловидная эмаль) для промышленных, а не художественных применений. Фарфоровая эмаль, тонкий слой керамики или стекла, нанесенный на металлическую основу, используется для защиты поверхностей от химического воздействия и физических повреждений, изменения структуры характеристики субстрата и улучшают внешний вид продукта.
Эмаль использовалась для искусства и украшения с периода Древнего Египта, а в промышленности со времен Промышленной революции. Чаще всего он используется в производстве посуды, бытовой техники, сантехники, водонагревателей и научного лабораторного оборудования.
Самой важной характеристикой фарфоровой эмали с промышленной точки зрения является ее устойчивость к коррозии. Низкоуглеродистая сталь используется почти во всех отраслях промышленности и в огромном количестве продуктов; Фарфоровая эмаль - очень экономичный способ защиты этого и других химически уязвимых материалов от коррозии. Он также может производить очень гладкие, глянцевые поверхности самых разных цветов; Эти цвета не выцветают под воздействием ультрафиолета, как краска. Фарфоровая эмаль, будучи обожженной керамикой, также обладает высокой термостойкостью; это позволяет использовать его при высоких температурах, где органическое антикоррозионное покрытие или гальванизация может быть непрактичным или даже опасным (см. лихорадка от дыма металла ).
Фарфоровая эмаль также встречается реже некоторых других его свойств; примерами являются его устойчивость к истиранию, где он может работать лучше, чем многие металлы; его устойчивость к органическим растворителям, где он полностью непроницаем; его устойчивость к термический удар, при котором он может выдерживать быстрое охлаждение от температур 500 ° C и выше; и его долговечность.
Фарфоровая эмаль Трубка знак 
Ассортимент старинной эмалированной техники для ванных комнат на Сардинии 
Эмаль из фарфора внутри емкости для химической реакции Фарфоровая эмаль чаще всего используется при производстве продуктов, которые, как ожидается, будут подвергаться регулярному химическому воздействию или высокая температура, такая как посуда, конфорки и лабораторное оборудование. Используется в производстве многие предметы домашнего обихода и бытовая техника, особенно те, которые используются на кухне или ванной : кастрюли, сковороды, плиты, бытовая техника, раковины, туалеты, ванны, даже стены, столешницы и другие поверхности.
Керамогранит также используется в качестве покрытия для стеновых панелей в архитектуре. Его можно использовать снаружи, чтобы обеспечить атмосферостойкость и желаемый внешний вид, или внутри, чтобы обеспечить износостойкость; например, на боковых панелях эскалатора и стенах туннеля. В последние годы сельскохозяйственные силосы также были построены из эмалированных стальных пластин для защиты внутренней части от коррозии и внешней от атмосферных воздействий; это может указывать на будущую тенденцию покрытия всех наружных изделий из мягкой стали атмосферостойкой фарфоровой эмалью.
Нанесение промышленной фарфоровой эмали может быть сложным процессом, включающим множество различных и очень технические шаги. Все процессы эмалирования включают смешивание и приготовление фритты, необожженной эмалевой смеси; подготовка основания; применение и увольнение; а затем завершающие процессы. В большинстве современных применений также используются два слоя эмали: грунтовочный слой для сцепления с подложкой и покровный слой для обеспечения желаемых внешних свойств.
Поскольку фритты часто приходится смешивать при более высоких температурах, чем требует обжиг, большинство современных промышленных эмалей не смешивают свои фритты полностью; Фритта чаще всего приобретается у специализированных производителей фритты в стандартном составе, а затем перед нанесением и обжигом добавляют любые специальные ингредиенты.
Для грунтовых покрытий состав фритты для любого конкретного применения является определяется, в первую очередь, металлом, используемым в качестве подложки: разные сорта стали и разные металлы, такие как алюминий и медь, требуют разного состава фритты для связывания с ними. Для покровных покрытий фритта предназначена для связывания с грунтовочным покрытием и обеспечения желаемых внешних свойств. Фритту обычно получают путем смешивания ингредиентов с последующим измельчением смеси в порошок. Ингредиенты, чаще всего оксиды металлов и минералы, такие как кварц (или кварцевый песок ), кальцинированная сода, бура и оксид кобальта приобретается в виде частиц; точный химический состав и количество каждого ингредиента необходимо тщательно измерять и регулировать. После приготовления эту порошкообразную фритту осаждают и перемешивают для обеспечения равномерного распределения материалов; большинство фритт плавятся при температуре от 1150 до 1300 ° C. После плавления фритту снова перемалывают в порошок, чаще всего с помощью шаровой мельницы измельчения.
Для влажного нанесения эмали суспензия фритты, взвешенная в воде. должен быть создан. Чтобы фритты оставались в суспензии, они должны быть измельчены до очень мелких частиц или смешаны с суспендирующим агентом, таким как глина или электролиты.
Металл, который необходимо Использование в качестве субстрата в первую очередь определяется областью применения продукта, независимо от каких-либо соображений по поводу эмали. Чаще всего используются стали различного состава, но также используются алюминий и медь.
. Перед нанесением эмали поверхность основы должна быть подготовлена с помощью ряда процессов. Важнейшие процессы - очистка поверхности основания; все остатки химикатов, ржавчины, масел и других загрязнений необходимо полностью удалить. Чтобы облегчить это, частые процессы, выполняемые на подложках: обезжиривание, травление (которое также может протравить поверхность и обеспечить точки фиксации для эмали), щелочное нейтрализация и полоскание.
Эмаль можно наносить на субстрат множеством различных методов. Эти методы чаще всего делятся на влажное или сухое в зависимости от того, наносится ли эмаль в виде сухого порошка или жидкой суспензии.
Простейший метод сухого нанесения, особенно для чугунных подложек, заключается в нагревании подложки и обкатыванием ее порошковой фриттой. Частицы фритты плавятся при контакте с горячей подложкой и прилипают к ее поверхности. Этот метод требует высокого уровня навыков оператора и концентрации для получения ровного покрытия, и из-за его непостоянства не часто используется в промышленных приложениях.
Наиболее распространенный метод сухого нанесения, используемый сегодня в промышленности, - это электростатическое осаждение. Перед нанесением сухую фритту необходимо инкапсулировать в органический силан ; это позволяет фритте сохранять электрический заряд во время нанесения. Электростатический пистолет выстреливает сухой порошок фритты на электрически заземленную металлическую основу; электрические силы связывают заряженный порошок с субстратом, и он прилипает.
Самый простой метод влажного нанесения - это окунуть субстрат в ванну с жидкой суспензией; полное погружение покрывает все доступные поверхности основания. Однако окунание не часто используется в промышленности, потому что требуется много предварительных пробных окунаний, прежде чем можно будет достаточно надежно спрогнозировать толщину покрытия для желаемого применения.
Форма окунания, подходящая для современного промышленного применения, - это поток покрытие. Вместо того, чтобы окунуть продукт в ванну с жидким цементным раствором, суспензия растекается по поверхности покрываемой основы. Этот метод позволяет гораздо более экономно расходовать жидкий навоз и время; он способен обеспечить очень быстрые производственные циклы.
Влажную эмаль также можно распылять на продукт с помощью специальных пистолетов-распылителей. Жидкая суспензия подается в сопло пистолета-распылителя, а сжатый воздух распыляет суспензию и выбрасывает ее из сопла пистолета управляемой струей.
Обжиг, при котором покрытые подложки проходят через печь, чтобы выдерживать длительные периоды стабильно высоких температур, превращая прилипшие частицы фритты в сплошной стеклянный слой. Эффективность процесса сильно зависит от времени, температуры, а также качества или толщины покрытия на основе. Большинство фритт для промышленного применения обжигаются всего за 20 минут, но для очень тяжелых промышленных применений на этот раз может потребоваться вдвое больше времени. Покрытия из фарфоровой эмали на алюминиевых подложках можно обжигать при температуре до 530 ° C, но для большинства стальных подложек требуется температура, превышающая 800 ° C.
Фарфоровая эмаль наносилась на ювелирные металлы, такие как золото, серебро и медь с древних времен для украшения. Только в промышленной революции черные металлы впервые стали предметом процессов эмалирования фарфора; эти первые попытки увенчались ограниченным успехом. Надежно успешная техника не была разработана до середины XIX века, когда в Германии был разработан метод эмалирования чугунных кастрюль. Это произошло незадолго до того, как этот метод эмалирования устарел с появлением новых подложек из черных металлов, и большинство современных исследований в области эмалирования фарфора связано с созданием приемлемой связи между эмалями и новыми металлическими подложками.
Производство фарфора Производство эмалированных изделий в промышленных масштабах впервые началось в Германии в 1840 году. Используемый метод был очень примитивным по сравнению с современными методами: продукт нагревали до очень высокой температуры и посыпали эмалью, а затем сразу же обжигали. Это часто приводило к плохой адгезии или пятнистому покрытию; всегда требовалось два слоя, чтобы получить сплошную коррозионно-стойкую поверхность. Его можно было применить только к литью- и кованому железу и использовать только для относительно простых продуктов, таких как кастрюли и сковороды.
Возможность нанесения фарфоровой эмали на листовую сталь не была развита до 1900 года, когда было обнаружено, что вносятся незначительные изменения в состав эмали, такие как включение оксидов кобальта в качестве второстепенных компонентов, может значительно улучшить его адгезионную способность к углеродистой стали. Одновременно с этой разработкой было впервые применено нанесение эмали влажной суспензией; это позволяло наносить фарфоровую эмаль на гораздо более сложные формы путем погружения формы в жидкую суспензию эмали.
Вплоть до 1930-х годов для нанесения эмали требовалось два слоя эмали: грунтовочный слой для приклеивания к субстрату, который всегда был синим (отчасти из-за присутствия оксидов кобальта), и верхний слой желаемого цвета. цвет (чаще всего белый). Только в 1930 году использование стали без углерода (сталь с содержанием углерода менее 0,005%) в качестве подложки было связано с тем, что более светлые эмали могли прилипать непосредственно к подложке.
Библиография
