Далее в эмаль добавлялся оксид молибдена, который уменьшает поверхностное натяжение и изменяет схему проведения эмалирования.
Полученные эмали показывают безупречную поверхность, соприкасаясь с границей металлической поверхности. Кроме того исследования химического сопротивления в различных эмалях значительно улучшилось в сравнении с промышленными фриттами. Сильная связь эмали с металлическим листом при эмалировании была изменена исходя из проведенных тестов. Номер иглы контакта располагался между 5-10, это говорило о том, что эмаль тесно соприкасается с листом.
Для получения сведений о механизме сцепления эмали на Cr-Niсталь в фазе на границе сталь/эмаль были изменены концентрации и вид оксидов, непосредственно участвующих в процессе прилипания.
В этой работе рассматривается влияние на процесс адгезии как оксидов кобальта и никеля, так и влияние оксидов серебра и меди. Эти оксиды имеют просто небольшую эффективность сцепления со стандартную эмаль. Но, несмотря на это они были использованы при эмалировании как оксиды сцепления. Эти оксиды были добавленные к плавящейся группе оксидов сцепления свободного эмалирования в процентах 0,65; 1.30; 2.60 моля в каждом случае.
На графике 1 показаны результаты измерений прилипания в зависимости от температуры плавления эмалированных проб с 0,65 и 2,60 (1,30) молей оксидов сцепления. Свободный от налипания оксид эмали только показывает хорошее соприкосновение в очень ограниченной степени (8300С, в течении 4 минут). Улучшение адгезии было достигнуто добавлением оксидов сцепления почти во всех образцах. Следует отметить, что эффективность действия разных оксидов различна.
Тогда как сцепление влияло только на небольшие положительные измерения, при этом сильно увеличилось содержание CoOи концентрация NiOдо 2,6 %. Добавление CuOи Ag2Oне участвующий в адгезии оксид эмали приводит также к улучшению механизма при высокой температуре. Однако оба эти оксида имеют, в сущности, маленькую производительность. Увеличение концентрации Ag2Oтакже проводит к улучшению адгезии, аналогично увеличением концентрации CoOи NiO, которые содержит образец. Если снова увеличить концентрацию CuOс 0,65 до 2,60 мол. %, то результатом будет уменьшение сцепления и температуры плавления. На пример сравнили эмали которые содержат CuOв количестве 0,65 мол % с другими эмалями участвующими в прилипании. Все это было зафиксировано с помощью электронного луча с 1,3 мол %. Характеризовали Co, Cuи Agпри помощи кривой линии терпящей изгибание подобному типичному изгибанию. Богатые на адгезию компоненты в фазе на границе сталь/эмаль имеются в образцах, концентрация в этом случае остается постоянной.
Из графика 2 видно, что наилучшее прилипание происходит при участии компонентов содержащих Cuи Ag. Ag2Oи CuOв небольшом количеств и оксидов кобальта и никеля, которые задерживаются на границе раздела фаз. Кроме того, следует ответить, почему увеличение содержания CuOс 0.65 до 2.60 молей приводит к уменьшению прилипаемости эмали (смотри график 1). Причиной является увеличение вязкости эмали при увеличении содержания CuO. Поэтому более высокая температура горения необходима для равномерного протекания процесса адгезии. По этой причине смягченное поведение эмалей было более точно рассмотрено в зависимости от вида и концентрации оксидов сцепления посредством электромикроскопии (смотри табл.4). Производя это, было рассмотрено изменение прямоугольного образца при нагреве. Состояние образца при смягчении характеризуется такими точками как точка сжатия, точка смягчения, точка шара, точка полушария и точка течения. Из таблицы 4 нужно понимать, что интервал смягчения эмалей перемещается к более высокой температуре при добавлении 2.60 молей CuO. Однако прилипание оксидов CoOи Ag2Oне влияет на поведении смягчения. Интервал смягчения также сдвигается к более высокой температуре при концентрации NiO› 2.60 моля. На графике 1 угол контакта для измерения влажности эмалей показан в зависимости от температуры, вида и концентрации оксидов прилипания. Чем больше угол контакта, тем хуже влажность.
Поведение влажности трудно изменяется содержанием NiOв интервале горения (между 830 и 880 C). В случае CuO, происходит значительное уменьшение влажности, на поверхности хром \никелевой стали при эмалировании. Контактные углы составляют 70-49 градусов в интервале горения. В нижней части графика формы образца, содержащие 2.60 молей оксида никеля и оксида меди, показаны в точке шара. Образец эмали содержащей оксид меди имеет форму отличную от образца содержащего оксид никеля в точке шара. Поскольку образец, содержащий оксид никеля влияет на шар, то образец, содержащий оксид никеля вытекает.
Составы эмалей:
Требования к эксплуатационным характеристикам безгрунтовым эмалевым покрытиям полученных электростатическим нанесением.
Химическая стойкость.
Химическая стойкость является одним из важнейших свойств большей части эмалей. Для практических целей она часто оказывается решающим параметром.
Эмалевые покрытия под действием различных реагентов постепенно разрушаются. Внешне это проявляется в потере блеска, затем изделие становится матовым, шероховатым.
По характеру воздействия на эмаль различают четыре главных реагента: воду, кислоты, щелочи и растворы углекислых солей. Покрытия, стойкие к одному или нескольким реагентам, могут быть нестойкими к действию других.
Термостойкость.
Термостойкость - это способность эмалевого покрытия противостоять резким изменениям температуры, не разрушаясь. Она является важным потребительским свойством всех эмалированных изделий, которые в процессе эксплуатации подвергаются резким колебаниям температуры, и определяется числом теплосмен или максимальным перепадом температур до растрескивания.
Термостойкость зависит ТКЛР металла и покрытия, их модулей упругости, тепло - и температуропроводности, теплоемкости, термической стойкости собственно эмали, толщины эмалевого покрытия и металла, формы и кривизны поверхности изделия, условий его нагрева и охлаждения, прочности сцепления покрытия и металла. Лучшей термостойкостью обладают вогнутые, худшей - выпуклые поверхности изделия. Чем тоньше покрытие, тем выше его термостойкость. Практически она определяется путем нагрева до заданной максимальной температуры с последующим охлаждением в воде.
Упругость.
Упругость - это способность твердого тела восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения воздействия растягивающих (сжимающих) усилий. Упругие свойства характеризуются модулем упругости Е.
Его находят из соотношения
Δl= (P· l) / (E· S)
Модуль нагрузки численно равен той нагрузке, которая вызвала удлинение стержня, равное первоначальной его длине, при начальной площади поперечной сечения стержня, равной единице, и при первоначальной длине стержня, также равной единице. Размерность модуля упругости - Н/м2, ГПа.
Чем меньше величина модуля упругости, тем больше упругость материала.
Прочность сцепления покрытия со сталью.
Большое техническое значение имеют упругие и прочностные характеристики композиции металл - стеклоэмалевое или стеклокристаллическое покрытие. В результате эмалирования достигается эффект упрочнения всей системы.
Теоретически под прочностью сцепления (адгезией) понимают сопротивление разрыву по плоскости между металлом и покрытием под действием растягивающего усилия с полным обнажением поверхности металла.
Прочность сцепления зависит от таких факторов:
вида металла;
обработки металла;
способов эмалирования (мокрое или сухое - шликерное или порошковое нанесение);
химического состава безгрунтовой эмали;
режима обжига эмалированных изделий: температуры, длительности, характера атмосферы печи.
Для определения прочности сцепления применяют пробу прочности на изгиб и испытания прочности на удар.
а) Прочность на удар.
Это сопротивление покрытия ударной нагрузке. Она характеризуется работой (в Нм), которая вызывает повреждение при ударе.
Прочность на удар охватывает целый комплекс свойств, включая упругость и твердость, прочность на растяжение, сжатие и изгиб, прочность сцепления металла с покрытием, деформируемость металла.
Прочность эмалевого покрытия на удар зависит, в первую очередь, зависит от напряжений в эмалевом слое. Чем больше величина напряжений, тем меньше прочность на удар. По этой причине на выпуклых поверхностях эмаль держится слабее, чем на плоских. Улучшение сцепления металл-эмаль благоприятно влияет на это свойство.
Зависимость прочности на удар от механических свойств такова: чем больше упругость, твердость и прочность эмали, тем больше прочность на удар. О влиянии толщины слоя эмали на этот показатель существуют различные мнения. Одни авторы считают, что с увеличением толщины слоя прочность на удар падает, а, по мнению других - возрастает. Большую роль при этом имеет соотношение ТКЛР (температурный коэффициент линейного расширения) металла и безгрунтовой эмали.
Также большое влияние на прочность на удар оказывает толщина металла. С увеличением толщины металла прочность эмалевого покрытия на удар возрастает.
Прочность на удар зависит в определенной степени от структуры и состава эмалевого покрытия. Так, пузырьковая структура эмалевого покрытия снижает ударную прочность. Увеличение добавок активаторов сцепления и повышение тем самым ее прочности способствует повышению прочности на удар. Повышенная прочность достигается также добавкой глушителя на помол, например, кварца или слюды.