Сцепление - эмаль
Cтраница 1
Сцепление эмали с основой [2] - результат взаимодействия расплава с твердым телом, которое начинается с поверхности и распространяется в глубь металла. Формирование эмалевых покрытий [3] происходит в расплаве, который получается при обжиге компонентов эмали. Этот расплав ведет себя как электролит и подчиняется электрохимической кинетике. [1]
 |
Параметры сцепления. [2] |
Сцепление эмалей с качественными сталями объясняется в основном посредническим действием оксидного промежуточного слоя ( например, Сг2О3), или приписывают этой связи чисто адгезионный характер, которым можно управлять путем подбора компонентов эмали. Согласно Салливану и Нельсону ( 1971), основным фактором сцепления является оксид железа низкой валентности на поверхности раздела. [3]
На сцепление эмали с металлом, помимо состава и качества шликера, оказывает большое влияние состояние поверхности изделия, а также структура и состав металла. Для того чтобы эмаль прочно удерживалась на поверхности металла, коэффициенты расширения эмали и металла должны быть близки между собой. Металл по составу должен быть таким, чтобы при нагреве до высоких температур обжига эмали он не выделял газов, затрудняющих сцепление и способствующих образованию пузырей в эмалевом слое. Поверхность металла должна быть тщательно очищена от окалины, жировых и прочих загрязнений; в противном случае эмаль будет плохо смачивать поверхность, а окислы, взаимодействуя с составляющими эмали, дадут прогары и пузыри. [4]
Прочность сцепления эмали с металлом является одной из основных характеристик системы металл - эмаль; она определяет стабильность системы еще до того, как изделие поступает в эксплуатацию. На основах этой проблемы построены последующие соображения. [5]
Прочность сцепления эмали на алюминии достаточна только тогда, когда металл основы не обогащен магнием на поверхности; в противном случае в результате реакции магния с эмалью образуется слоистая переходная зона, что ведет к отслоениям покрытия. Однако Гаук и Ломмель ( 1974) объясняют отрицательное влияние магния только ухудшением смачивания. Улучшение сцепления достигается, в частности, хромированием. [6]
Механизм сцепления эмали с металлической подложкой состоит в том, что при обжиге в окислительной среде образуется окисная пленка на поверхности покрываемой детали. Образовавшиеся окислы вступают во взаимодействие с расплавом эмали или частично растворяются в нем, благодаря чему образуется промежуточный слой, который обеспечивает сцепление эмали с подложкой. Существует ряд других теорий, объясняющих сцепление металла с эмалью. Среди них особый интерес представляет электрохимическая, предложенная А. Сущность сцепления по этой теории заключается в том, что между участками поверхности и окислами расплава образуются короткозамкнутые электрические элементы. В результате возникающего тока поверхность корродирует, а в образовавшиеся углубления затекает расплав, который прочно в нем удерживается. [7]
Прочность сцепления эмали с металлом зависит от многих факторов. Абсолютные значения колеблются в пределах от 25 мегапаскалей для эмалей на качественных сталях и 75 мегапаскалей для эмалей на листе из низкоуглеродистой стали до - 100 мегапаскалей для аппаратной стали. Для обеспечения надежного сцепления обязательные является применение окислов сцепления в шихте грунтовой эмали, при этом прочность сцепления возрастает с увеличением содержания окислов сцепления. В покровные эмали, обеспечивающие эксплуатационные характеристики покрытий окислы сцепления не добавляются. [8]
Надежность сцепления эмали с металлом может быть достигнута лишь при температуре сплавления, превышающей температуру плавления эмали. Поэтому вначале эмалевую бусинку сплавляют на конец сваренной термопары, для чего место сварки смачивают спиртом-ректификатом, затем опускают в порошкообразную эмаль и оплавляют прогревом в пламени спиртовой горелки до образования эмалевого шарика. Полнота оплавления проверяется под лупой с десятикратным увеличением. [9]
Увеличение сцепления эмали с титановыми сплавами с возрастанием температуры обжига эмали объясняется более интенсивным протеканием химических реакций, а также растворением и атомной диффузией на границе металл-покрытие. [10]
Поскольку свойства сцепления эмали со сталью обеспечивают окислы тяжелых металлов, главным образом кобальта, никеля и меди, то и составы грунтовых эмалей обязательно содержат эти окислы в тех или иных количествах. Известны несколько десятков составов грунтовых эмалей. [11]
Уменьшение прочности сцепления эмали с металлом при легировании его титаном, хромом или ванадием в количестве, превышающем количество, необходимое для связывания углерода стали, свидетельствует, вероятно, о значительном снижении скорости окисления, вызываемым добавлением в сталь этих элементов. [12]
Развитие процессов сцепления эмали с металлом, вероятно, связано со строением двойного электрического слоя на границе раздела металл-расплав эмали. Можно предположить, что прочность сцепления эмали с металлом будет ослаблена, если отвердевание эмали сопровождается перезарядкой двойного электрического слоя и совпадает с состоянием нулевого заряда поверхности и, наоборот, она усиливается, благодаря силам электростатического взаимодействия, существующим на границе эмаль-металл и наличию двойного электрического слоя большой емкости. [13]
При высокой прочности сцепления эмали возникает не рыбья чешуя, а скопление водорода в пограничном слое; при размягчении эмали в процессе вжигания покровного слоя в зависимости от вязкости эмали происходит вскипание или образование пены. Это является также причиной пузырей в декоре, которые особенно часто встречаются при длительном промежуточном хранении деталей, на которые должно наноситься декоративное покрытие. [14]
Содержание шарообразного графита улучшает сцепление эмали с чугуном. [15]
Страницы: 1 2 3 4