Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦВЕТНОГО ДЕКОРАТИВНОГО ПОКРЫТИЯ НА КАМНЕЛИТОМ ИЗДЕЛИИ

Изобретение относится к способам нанесения цветных декоративных износо- и коррозионно-стойких покрытий на поверхность строительных и художественных изделий из каменного литья.

Известен способ эмалирования металлических изделий методом нанесения эмалевых шликеров (мокрое нанесение) [авторское свидетельство №281998, C23D 5/04, 1970 г.].

Известный способ нанесения покрытий трудоемок и энергоемок, т.к. требует значительных затрат энергии на нагрев изделий в процессе сушки и обжига. Данный способ предназначен для металлических изделий. Применительно к каменному литью использование указанных материалов для создания покрытия приведет к возникновению дефектов покрытия в процессе охлаждения изделия.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ получения глазурных цветных покрытий керамических изделий типа облицовочных плиток, включающий получение сухой фритты, подготовку суспензии, напыление суспензии на поверхность керамической заготовки, последующую сушку на воздухе и обжиг при температурах от 850 до 1050°C [патент РФ №2380345, C04B 41/86, 2010 г.].

Недостатками известного способа являются его высокая трудоемкость и энергоемкость в связи с необходимостью предварительной подготовки суспензии фритты и нагрева изделия в процессе проведения отжига для получения качественного покрытия. Кроме того, после нанесения покрытия на изделие из каменного литья не исключены появления дефектов, неровностей и трещин. Известный способ не обеспечивает высокое качество и необходимые свойства цветного декоративного покрытия на камнелитых изделиях.

Техническая задача заключается в снижении трудоемкости и энергоемкости способа с одновременным повышением качества полученного покрытия на камнелитых изделиях.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе получения цветного декоративного покрытия на камнелитом изделии, включающем нанесение фритты на поверхность изделия и последующую термическую обработку, в качестве фритты используют сухой порошок силикатной эмали дисперсностью 0,01-0,03 мм с термическим коэффициентом линейного расширения (ТКЛР), близким к ТКЛР материала камнелитого изделия.

Нанесение фритты осуществляют рассеиванием на открытую поверхность расплава непосредственно после ее заливки в открытую форму изделия. Последующую термическую обработку проводят в два этапа, включающих охлаждение до 600°C со скоростью 20-30°C/час и охлаждение до 60°C со скоростью 45-50°C/час.

Наибольший положительный эффект достигается при использовании в качестве фритты силикатных эмалей марок ФПвБС, ФПвОС, ФПвЦС, ФПвОЯС, ФПОЯС, ФПЦС (ГОСТ Р 52569-2006).

Нанесение сухого порошка силикатной эмали указанной дисперсности на открытую поверхность расплава непосредственно после ее заливки в открытую форму изделия дает возможность порошку расплавляться и равномерно растекаться по поверхности изделия с образованием сплошного плотного слоя, т.к. температура расплава будет составлять порядка 1100°C.

Медленное охлаждение отливки вместе с нанесенным покрытием до 600°C со скоростью 20-30°C/час способствует равномерному растеканию расплавленной фритты по поверхности изделия, предотвращению вздутия покрытия, а также исключает образование трещин и сколов в самом изделии. Охлаждение со скоростью 45-50°C/час, начиная с 600°C, позволяет экономить на электроэнергии, т.к. при таких температурах опасность трещинообразования существенно снижается.

ТКПР материала фритты должно быть близким по величине ТКПР материала камнелитого изделия. В этом случае линейные изменения размеров отливки и покрытия лежат в одном диапазоне, что предотвращает возникновение дефектов в вице сколов, трещин и вздутия в процессе охлаждения.

Покрытие полностью перекрывает исходный черно-серый цвет каменного литья, выравнивает волнообразную поверхность отливки, формирующуюся при контакте с воздухом, имеет хорошее сцепление с изделием и обладает стойкостью к различного рода абразивным и химическим воздействиям.

Способ осуществляется следующим образом.

Для изготовления камнелитой плитки прямоугольной формы в открытую форму размером 200×150×20 мм заливают расплав материала плитки с температурой 1350°C (состав материала, %: SiO₂ 47,3, TiO₂ 2,3, Al₂O₃ 12,5, MgO 8,3, CaO 9,5, K₂O+Na₂O 2,1, FeO 10,9, Fe₂O₃ 3,4, Cr₂O₃ 0,5).

В результате контакта с окружающей средой температура расплава внутри формы падает до 1200°C. Поскольку открытая поверхность охлаждается более интенсивно, температура ее будет составлять 1100°C. Эта температура близка к температуре плавления 900°C используемой фритты (силикатной эмали марки ФПвБС, имеющей состав, %: SiO₂ 47,1, TiO₂ 17,3, B₂O₃ 12,5, Al₂O₃ 3,85, Na₂O 15,4, P₂O₅ 3,85)

На открытую поверхность с помощью сита или приспособления для равномерного рассеивания порошка наносят порошок фритты дисперсностью 0,01-0,03 мм. При контакте с горячей поверхностью расплава, имеющей температуру 1100°C, порошок фритты расплавляется и равномерно растекается, образуя сплошной ровный слой. В таком состоянии отливку, не извлекая из формы, загружают в методическую тоннельную нагревательную печь марки ТермоГаз-ЛО-31,6.168,3.10,3/950 для последующей термической обработки изделия.

В зоне загрузки отливки температура рабочего пространства печи составляет 800°C. Термическую обработку проводят в два этапа. На первом этапе охлаждение до 600°C осуществляют со скоростью 20-30°C/час, охлаждение занимает ≈600 минут. Второй этап - охлаждение до 60°C со скоростью 45-50°C/час занимает ≈600 минут. После охлаждения при визуальном осмотре покрытие не имеет дефектов.

Последующие исследования подтверждают высокие характеристики покрытия, в том числе износостойкость и коррозионную стойкость. Благодаря компонентам фритты покрытие получается ровным, цветным и блестящим и имеет отличный товарный вид.