Размещено на http://www.allbest.ru/

УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ХІМІКО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

БЕЗПІГМЕНТНІ СВІТЛОЗАБАРВЛЕНІ ЕМАЛЕВІ ПОКРИТТЯ

Кислична Раїса Іванівна

УДК 666.293.522

05.17.11 - технологія тугоплавких неметалічних матеріалів

Дніпропетровськ - 2006

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі хімічної технології кераміки та скла Українського державного хіміко-технологічного університету Міністерства освіти і науки України, м. Дніпропетровськ.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор

Білий Яків Іванович,

Український державний хіміко-технологічний університет,

професор кафедри хімічної технології кераміки та скла

Офіційні опоненти: доктор технічник наук, професор

Савін Лев Сергійович,

Придніпровська державна академія будівництва та архітектури,

професор кафедри екології і охорони навколишнього середовища

кандидат технічних наук, доцент

Пісчанська Вікторія Вікторівна,

Національна металургійна академія України,

доцент кафедри хімічної технології кераміки та вогнетривів

Провідна установа: Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", кафедра технології кераміки, вогнетривів, скла та емалей, Міністерство освіти і науки України, м. Харків

Захист відбудеться 08.06.2006 р. о 13-30 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.078.02 в Українському державному хіміко-технологічному університеті за адресою: 49005, м. Дніпропетровськ, пр. Гагаріна, 8.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Українського державного хіміко-технологічного університету, 49005, м. Дніпропетровськ, пр. Гагаріна, 8.

Автореферат розісланий 04.05.2006 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Мельников Б.І.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Для захисту від корозії, а також для декорування виробів господарчо-побутового призначення застосовують білі та світлозабарвлені емалеві покриття. Такі покриття одержують на основі титанових склофрит введенням в їх склади забарвлюючих оксидів: Cr2O3, CoO і CuO. Попит на вказані побутові прилади та інші вироби з емалевими покриттями різноманітного забарвлення постійно збільшується. Це спонукає відповідно до виробництва їх з більш широкою колірною гамою. Але, як показує виробничий досвід, емалеві покриття на основі сплавлених забарвлених титанових склофрит можна одержувати тільки з обмеженою кількістю кольорів. Крім того, значна більшість підприємств, які виробляють емальовані вироби, не є виробниками склофрит, а отримують їх з підприємств-постачальників, які не зацікавлені у виробництві надто широкого асортименту забарвлених склофрит, що значною мірою є стримуючим фактором в розширенні виробництва емальованих виробів різноманітних кольорів. Збільшити кількість їх та підвищити якісні показники можна за рахунок впровадження у виробництво вдосконаленої технології емалювання завдяки новому способу забарвлення не емалевих фрит, а самих покриттів, безпосередньо на підприємствах, які їх виробляють.

В зв'язку з зазначеним, тема дисертаційної роботи є актуальною, оскільки спрямована на одержання світлозабарвлених емалевих покриттів безпосередньо при їх випалі, яке до того ж закладається на стадії приготування їх суспензій.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалась відповідно до планів проведення науково-дослідних робіт кафедри хімічної технології кераміки та скла Українського державного хіміко-технологічного університету Міністерства освіти і науки України за державною бюджетною темою № 03001590 “Розробка основних принципів вибору хімічного складу та технології виготовлення нових боросилікатних стекол і покриттів, карбідкремнієвої кераміки та спеціальних цементів з заданим комплексом властивостей” (Рішення ради наукового напрямку від 27.12.99 р. прот. №7) та № 03021690 “Фізико-хімічні основи технології виробництва нових видів скла, кераміки, покриттів та композиційних в'яжучих матеріалів” (Рішення об'єднаної наукової ради МОН України від 30.10.01 р. прот. № 2).

Мета і задачі дослідження. Метою даної роботи є розробка малотитанових безфтористих емалей та одержання на їх основі безпігментних світлозабарвлених покриттів за новим способом іонного забарвлення, яке відбувається не при варінні емалей, а здійснюється при випалі покриттів і закладається при помелі білих титанових фрит з розчинними солями металів змінної валентності і протіканні адсорбційних та іонообмінних процесів в глиновмісних емалевих суспензіях.

Для досягнення поставленої мети передбачалось:

- зробити вибір вихідної емалі, розробити малотитанову безфтористу фриту, а також визначити види солей для одержання світлозабарвлених безфтористих безпігментних покриттів з використанням адсорбційних та іонообмінних процесів на стадії приготування їх шлікерів;

- вивчити вплив сполук кобальту, міді, хрому та заліза на якість і колір покриттів;

- встановити кількість і співвідношення забарвлюючих речовин у складі безпігментних світлозабарвлених покриттів;

- дослідити вплив глинистих матеріалів і електролітів на властивості кольорових покриттів;

- відпрацювати оптимальні склади рецептів помелу фрит, технологію приготування їх суспензій та режим випалу покриттів;

- здійснити випробування світлозабарвлених безпігментних безфтористих покриттів в промислових умовах.

Об'єкт дослідження: світлозабарвлені безфтористі безпігментні малотитанові емалеві покриття з використанням в якості забарвлюючих складових іонів металів змінної валентності.

Предмет дослідження: закономірність впливу млинових добавок на реолого-технологічні властивості емалевих суспензій і колірні характеристики світлозабарвлених покриттів.

Методи досліджень. В роботі виконано експериментальні дослідження, які проводились із залученням ІЧ-спектроскопії, диференційно-термічного, рентгенофазого та колориметричного аналізів. Для визначення властивостей фрит, шлікерів і покриттів використані стандартні методи фізико-хімічних досліджень. Планування експерименту та обробка одержаних результатів виконувались з використанням симплекс-решітчастого методу планування. Обробка отриманих експериментальних даних виконувалась з використанням ЕОМ.

Наукова новизна одержаних результатів:

- встановлена область складів базових стекол в системі Na2O-B2O3-SiO2 для одержання заглушених діоксидом титану емалевих покриттів зі зниженою температурою випалу;

- розроблений хімічний склад безфтористої малотитанової емалі для одержання на її основі як білих, так і світлозабарвлених емалевих покриттів, завдяки введенню різних барвникових компонентів в емалевий шлікер, а не на плавку шихти. Синтезована емалева фрита відрізняється від відомих легкоплавкістю, відсутністю в її складі токсичних сполук фтору та пониженим вмістом діоксиду титану;

- розроблений новий спосіб одержання світлозабарвлених покриттів з використанням направлених процесів адсорбції та іонного обміну при введенні в емалеві суспензії солей металів змінної валентності (патент на винахід №51109 А);

- встановлені закономірності зміни оптичних характеристик світлозабарвлених покриттів від вмісту в емалевих шлікерах глинистої складової та речовин, які регулюють їх технологічні властивості (електроліти), а також розчинних у воді солей міді, кобальту та хрому; обґрунтовані кількісні співвідношення між вказаними речовинами та їх вміст в суспензіях, які забезпечують одержання емалевих покриттів заданих кольорів та відтінків (патенти України №№52310, 53213, 53214);

Практичне значення роботи. Синтезовані нові склади малотитанових безфтористих покривних емалей для одержання високоякісних покриттів білого, жовто-кремового, сіро-блакитного, салатного, оливкового та бірюзового кольорів для стальних виробів за вдосконаленою технологією.

Запропоновано в якості суспендуючої добавки використання положської каолінітової вогнетривкої глини (7,0 мас.ч.) замість дефіцитної монотермітвмісної часів-ярської. Розроблені світлозабарвлені емалеві покриття за новим способом виготовлення пройшли успішно промислові випробування і впроваджені у виробництво в умовах заводу електро-газового обладнання (ЗЕГО) (м. Дніпропетровськ) при емалюванні деталей газових та електричних плит.

Результати дисертаційної роботи впроваджені в навчальний процес Українського державного хіміко-технологічного університету при підготовці спеціалістів і магістрів за фахом 8.0.91.60.6 "Хімічна технологія тугоплавких неметалічних і силікатних матеріалів".

Особистий внесок здобувача. Теоретично та експериментально досліджений і обґрунтований базовий склад емалі для одержання за новим способом світлозабарвлених покриттів з використанням направлених іонообмінних процесів в їх суспензіях. Встановлені закономірності зміни оптичних і колірних характеристик безпігментних світлозабарвлених покриттів від їх хімічного складу. Вперше встановлені оптимальні концентрація і співвідношення забарвлюючих сполук, які забезпечують одержання покриттів жовто-кремового, сіро-блакитного, салатного і оливкового кольорів. Зроблені аналіз, головні висновки і рекомендації для промислових випробувань та впровадження розробок у виробництво.

Вклад співавторів спільних публікацій полягає в узагальненому науковому керівництві, обговоренні результатів досліджень, рекомендаціях за використанням та реалізації отриманих результатів експерименту.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідались на міжнар. наук.-техн. конференції "Прикладные исследования в технологии производства стекла и стеклокристаллических материалов" (Костянтинівка, 28-30 жовтня 1997р.), 1-ій міжнар. наук.-техн. конференції студентів і аспірантів "Хімія і сучасні технології" (Дніпропетровськ, 26-28 травня 2003р.), міжнар. наук.-техн. конференції студентів і аспірантів "Перспективні напрямки розвитку науки і технології тугоплавких неметалевих і силікатних матеріалів" (Дніпропетровськ, 6-9 жовтня 2003), 2-ій міжнар. наук.-техн. конференції студентів, аспірантів і молодих вчених, присвяченій 75-річчю УДХТУ "Химия и современные технологии" (Дніпропетровськ, 26-28 квітня 2005), міжнар. наук.-техн. конф. "Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности". - Харьков: ОАО "Украинский научно-исследовательский институт огнеупоров имени А.С.Бережного". - 26-27 апреля 2005, міжнар. наук.-техн. конф."Наукові дослідження - теорія та експеримент `2005". - Полтава: ПолтНТУ ім.. Ю.Кондратюка. - 16-20 травня 2005.

Публікації. По темі дисертації опубліковано 20 праць, в тому числі 9 статей у фахових виданнях ВАК України, 7 тез доповідей та одержано 4 патенти на винахід.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, 7 розділів основного тексту, списку використаної літератури та додатків. Матеріали роботи викладені на 188 сторінках, ілюстровані 38 рисунками, 49 таблицями. До списку використаних літературних джерел входить 190 найменувань праць вітчизняних та зарубіжних авторів.

безпігментний покриття іонний забарвлення

Основний зміст роботи

У вступі роботи обґрунтована актуальність теми дисертації, сформульовані головна мета та основні завдання роботи, встановлені наукова новизна та практична цінність одержаних результатів.

У першому розділі наведений аналіз патентної і технічної літератури, що стосується питань розробки та використання кольорових покривних емалей для стальних виробів різного функціонального призначення.

Визначено, що недоліком відомих складів емалей для виробів господарчо-побутового та технічного призначення є присутність в них токсичних компонентів, що додаються в їх шихту на плавку, чи на помел фрит, використання високовартісних і дефіцитних керамічних пігментів та суспендуючих речовин в якості монотерміт-каолінітової часів-ярської вогнетривкої глини; традиційні світлозабарвлені покриття одержуються за схемою одна фрита - один колір.

З вищезазначеного слідує, що перспективним може бути вдосконалення технології емалювання стальних виробів завдяки забарвленню емалевих покриттів в жовто-кремовий, сіро-блакитний, салатний, жовто-салатний, оливковий і бірюзовий кольори за новим способом їх виготовлення з використанням адсорбційно-іонообмінних процесів в емалевих суспензіях вміщуючих солі металів змінної валентності ( хрому, кобальту та міді). Зазначене викликало наукову і практичну зацікавленість одержання емалевих покриттів різного кольору з високостабільними колірними характеристиками при використанні різноманітних забарвлюючих сполук на основі однієї титанової фрити.

Підкреслюється, що у зв'язку з зазначеним розробка безфтористих малотитанових безпігментних світлозабарвлених покривних емалей є перспективною.

У другому розділі охарактеризовані сировинні матеріали, що застосовувались для одержання легкоплавких малотитанових емалей та світлозабарвлених покриттів і методи їх дослідження: ІЧ-спектроскопії, диференційно-термічний, рентгенофазовий, колориметричний, та визначення інших фізико-хімічних характеристик з використанням стандартних матеріалознавчих методик (ТПР, ТКЛР, розтічність і водостійкість фрит, хімічна стійкість покриттів). Спектроколориметричні дослідження емалевих покриттів виконані на компараторі кольору КЦ-3 з використанням колірного графіка Міжнародної комісії з освітлення і глянцметрі ГГФ-6, та обчислювались за допомогою ЕОМ. Наведені технологічні особливості приготування емалевих шлікерів і дослідних зразків.

У третьому розділі виконаний аналіз хімічних складів і властивостей відомих титанових емалей та їх базових боросилікатних стекол для синтезу світлозабарвлених покриттів. Для визначення оптимального складу титанової емалі була вибрана область системи Na2O-В2O3- SiO2 з обмеженим вмістом її компонентів, мас.%: 8,0-25,0 Na2O; 20,0-28,0 B2O3; 50,0-70,0 SiO2 ; при цьому перевага віддавалась малотитановим емалям, які мають хороші хімічну стійкість і стабільність заглушеності та забарвлення при знижених температурах випалу.

Експериментально досліджені та теоретично обґрунтовані властивості емалевих покриттів при часткових взаємозамінах їх складових компонентів, зокрема діоксиду титану на кислотні оксиди (SiO2, P2O5) і амфотерний (Al2O3), а також оксиду алюмінію на кремнезем та лужні оксиди (Na2O і K2O). При цьому здійснювалось і часткове виключення основних компонентів зі складу дослідних емалей для виявлення їх впливу на властивості фрит і покриттів. Виконані експериментальні дослідження з коректуванням безфтористих емалей дозволили визначити склади емалей зі зниженою кількістю TiO2 (13,0 мас.%), які забезпечують хороші фізико-хімічні властивості емалевих стекол, реолого-технологічні властивості їх водних суспензій, заглушеність покриттів та блиск склошару (76-95%). В якості кращої для подальших досліджень була визначена синтезована малотитанова емаль №50 наступного складу, мас.%: 40,3 SiO2, 17,2 B2O3, 13,3 TiO2, 6,1 Al2O3, 14,3 Na2O, 3,1 K2O, 0,6 MgO, 5,1 P2O5. Така емаль забезпечує одержання заглушеного білого покриття з оптичними характеристиками: коефіцієнтами дзеркального відбиття (КДзВ) - 93% і дифузного відбиття (КДВ) - 82,7%. Відрізняється ця емаль підвищеною легкоплавкістю, що характеризується оплавленістю покриттів на її основі при знижених температурах випалу 770-8300С, хорошими значеннями КДзВ, та відносно стабільними значеннями КДВ в широкому температурному інтервалі випалу (рис.1).

На основі фрити розробленої безфтористої малотитанової емалі були здійснені дослідження, направлені на розробку світлозабарвлених покриттів за вдосконаленою технологією емалювання, при якій колір випалених покриттів забезпечується не за допомогою забарвлених при варінні емалевих склофрит, а завдяки іонному забарвленню покриттів при їх випалі завдяки введенню на помел білої титанової фрити забарвлюючих солей металів змінної валентності.

Експериментально та теоретично доказана можливість реалізації такого способу одержання світлозабарвлених покриттів з використанням адсорбційних та іонообмінних процесів в системі фрита-глина-вода-сіль (патент №51109 А), які починають відбуватись при змішуванні складових шлікера. При помелі і старінні шлікера цей процес відбувається інтенсивно за рахунок того, що забарвлюючі компоненти знаходяться у розчиненому стані.

Останнє забезпечує іонам металів змінної валентності швидку локалізацію на поверхні дисперсної фази і компенсує її надлишковий негативний заряд, що утворився за рахунок розриву зв'язків Ме-O при помелі фрити, завдяки чому забезпечується рівномірно забарвлена шлікерна система. При сушінні емалевого покриття структура забарвленого шлікерного шару з катіонами барвниками, продуктами вилуговування та аніонною складовою ущільнюється. При випалі висушених покриттів забарвлюючі комплекси (часточки фрити та глини, на поверхні яких адсорбовані іони металів змінної валентності) взаємодіють з розплавом емалі і забарвлюють його у відповідний колір.

В четвертому розділі наведені дані досліджень впливу суспендуючих матеріалів (глин і каолінів) з різною ємкістю поглинання обмінних іонів, а також електролітів на властивості шлікерів (покривну здатність, щільність, текучість) і якість заглушених безфтористих емалевих покриттів зі зниженим вмістом діоксиду титану; встановлено, що важливе значення в дослідних емалевих шлікерах має природа глинистих матеріалів. Незалежно від їх походження вони підвищують температуру випалу покриттів і по-різному впливають на їх щільність, блиск, білизну та колірні характеристики. Виконаними дослідженнями вперше встановлено, що для одержання світлозабарвлених покриттів зі стабільними колірними характеристиками (координати колірності, чистота кольору, колірний тон, яскравість) можуть успішно використовуватись крім дефіцитної часів-ярської глини і положські глина та каолін, що відрізняються недосконалою структурою глинистого мінералу - каолініту:

- для блакитних і салатних покриттів - положська глина (7мас.ч.) і положський каолін (9 мас.ч.);

- для кремових - часів-ярська глина (5 мас.ч.) і положський каолін (9 мас.ч.).

Для досліджуваних світлозабарвлених безфтористих покриттів, формування суспензій яких протікає за адсорбційно-іонообмінною технологією, вивчались в якості електролітів добавки таких солей: KCl, NaCl, NH4Cl, KNO3, NaNO3, NH4NO3, NaNO2, NaAlO2, Na2MoO4·2H2O, (NH4)6Mo7O24·4H2O, які вводились на помел дослідних фрит разом із забарвлюючими солями. Відмічено, що для розроблених світлозабарвлених покриттів занадто трудно визначити один із електролітів в якості універсального, а тому були вивчені і їх різні композиції; експериментально встановлено, що емалеві суспензії з хорошою покривною здатністю та якісними світлозабарвленими покриттями зі стабільними оптичними і колірними характеристиками містять наступні електроліти та їх кількість:

- для кремових і салатних покриттів розчин солей KNO3 та NaCl по 0,1 мас.ч.;

- для сіро-блакитних покриттів кращим заправним електролітом був визначений водний розчин повареної солі (NaCl) в кількості 0,2 мас.ч.

Таким чином, експериментально встановлено, що природа і кількість електролітів суттєво впливають на процеси емалювання і безумовно потребують постійного їх визначення при зміні складів фрит і суспендуючих матеріалів.

В п'ятому розділі виконані систематичні дослідження та аналіз впливу солей металів змінної валентності на оптичні і колірні характеристики склопокриттів; були вивчені неорганічні солі хрому (0,02-0,32 мас.ч.), кобальту (0,32-1,55 мас.ч.) та міді (0,62-7,04 мас.ч.) з різними аніонними групами, а саме: [SO4]2-, [NO3]-, [Cl]-, [CO3]2- з використанням синтезованих малотитанових фрит.

Вплив солей хрому. Дослідні емалеві суспензії з добавкою солей хрому характеризувались розрідженістю, стіканням з поверхні заґрунтованих зразків і мали здатність "осідати", що викликало необхідність заправляти їх 2%-ним розчином електролітів (KNO3 і NaCl). Після випалу такі покриття мають колірний тон з довжиною хвилі 574-585 нм, що характеризує стабільність жовто-кремового кольору. КДВ хромвміщуючих покриттів змінюється незначно; найменше значення цього показника забезпечує сірчанокисла сіль хрому (75,4-82%), більше - хлориста (80-82%) і найбільше - азотнокисла (80,9-82,4%). Слід також зазначити, що найнижчі значення КДВ мають місце при більших концентраціях CrO3 (0,06-0,08 мас.ч.); КДзВ хромвмісних покриттів знаходиться в інтервалі значень 74-87%.

За впливом на оптичні показники кремових покриттів дослідні хромові солі можна розмістити в такі ряди:

за КДВ: Cr2(SO4)3·6H2O > CrCl3·6H2O > Cr(NO3)3·9H2O

за КДзВ: Cr(NO3)3·9H2O > CrCl3·6H2O >Cr2(SO4)3·6H2O

На чистоту кольору позитивно впливають хлористий та сірчанокислий хром (рис.2), значення якої складають 36%, а з введенням азотнокислого хрому - 28%.

Найбільш стабільний жовто-кремовий колір в інтервалі температур випалу 800-8600С мають покриття з наступним вмістом забарвлюючих солей, мас.ч.: 0,08 - 0,16 Cr(NO3)3·9H2O; 0,05-0,165 CrCl3·6H2O і 0,02 - 0,2 Cr2(SO4)3·6H2O.

Дослідження сумісного впливу тривалентного хрому з різними аніонними групами показали можливість одержувати світлозабарвлені жовто-кремові покриття з широкою гамою відтінків. При цьому добавки Cr(NO3)3·9H2O та Cr2(SO4)3·6H2O; Cr2(SO4)3·6H2O та CrCl3·6H2O; CrCl3·6H2O та Cr(NO3)3·9H2O при концентрації CrO3 0,008 - 0,02 мас.ч. сприяють отриманню жовто-кремових покриттів зі стабільним колірним тоном 580 - 582 нм при температурі випалу 8300С.

Найбільшу стабільність оптичних показників в інтервалі температур випалу 800-8600С забезпечують композиції солей хрому сірчанокислого з азотнокислим (різниця за КДВ складає 0,19 %, за КДзВ - 4 %), потім хрому сірчанокислого з хлористим (різниця за КДВ - 2,27 %, за КДзВ -15 %), і найменші - хрому хлористого з азотнокислим ( різниця за КДВ - 4,75 %, за КДзВ - 15 %).

Таким чином, з шлікерів малотитанових фрит, які вміщують, мас.ч.: (0,08 - 0,16) Cr(NO3)3·9H2О; (0,05 - 0,165) CrCl3·6H2O і (0,02 - 0,2) Cr2(SO4)3·6H2O можливо отримувати склоемалевий шар, забарвлений в жовто-кремові кольори з хорошою стабільністю їх характеристик.

Вплив солей кобальту. Встановлено, що солі CoCl2·6Н2О, CoSO4·7H2O і Co(NO3)2·6H2O в дослідних емалевих шлікерах забезпечують хороші реологічні характеристики (покривну здатність, щільність, текучість), а випалені покриття характеризуються різним за інтенсивністю забарвлення сіро-блакитним кольором і оптичними показниками. Коефіцієнт дзеркального відбиття вказаних покриттів змінюється в інтервалі 58-86%. Це свідчить про те, що солі кобальту, введені на помел дослідної титанової фрити, знижують блиск склошару, особливо Co(NO3)2·6H2O при максимальній її кількості 1,16 мас.ч. Вказана концентрація азотнокислого кобальту відчутно впливає і на коефіцієнт дифузного відбиття емалевих покриттів, знижуючи цей показник до 52,4%. Найвище його значення (69,64%) мають покриття, що містять у складі емалевого шлікера 0,32 мас.ч. CoCl2·6H2O. За інтенсивністю забарвлення покриттів дослідні кобальтові солі розташовуються у наступний ряд: Co(NO3)2·6H2O > CoSO4·7H2O > CoCl2·6H2O.

Чистота кольору кобальтвміщуючих покриттів змінюється від 4 до 7%. За впливом на чистоту кольору дослідні солі розміщуються в такій послідовності: CoCl2·6H2O > Co(NO3)2·6H2O > CoSO4·7H2O. Кращі з розчинних солей кобальту та їх композиції рекомендовано додавати в шлікери титанових фрит у кількості, мас.ч.: 0,95 CoCl2·6H2O; 0,38 Co(NO3)2·6H2O; 1,12 CoSO4·7H2О.

Введення композицій вищезазначених сполук кобальту дало можливість одержати більш широку гаму світлозабарвлених покриттів сіро-блакитного кольору. Встановлено, що сумісне використання солей кобальту з різними аніонними групами сприяє отриманню шлікерних композицій з хорошими реологічними властивостями та покриттів зі стабільними колірними характеристиками. Кращими були визначені шлікерні композиції, до складу яких входять CoSO4·7H2O і CoCl2·6H2O (по 0,1 мас.ч. СоО), та CoSO4·7H2O (0,1 мас.ч. СоО) і Co(NO3)2·6H2O (0,2 мас.ч. СоО). Одержані світлозабарвлені емалеві покриття з таких шлікерів характеризуються хорошою оплавленістю в інтервалі температур випалу 800-8600С, високим КДзВ (83 та 79%), чистотою кольору 6% і довжиною хвилі 470 - 490 нм при температурі випалу 8300С.

Таким чином, здійсненими дослідженнями встановлено, що безфтористі безпігментні сіро-блакитні покриття з хорошими колірними характеристиками можна отримувати за розробленим нами способом їх одержання з меншими витратами високовартісних забарвлюючих сполук кобальту в 2-3 рази в порівнянні з традиційними промисловими.

Вплив солей міді. Введенням різних солей міді (CuCl2·2H2O, CuSO4·5H2O, Cu(NO3)2·6H2O та CuCO3) встановлена можливість одержання безпігментних покриттів салатного кольору з хорошими оптичними та колірними характеристиками. Всі дослідні солі міді позитивно впливають на покривну здатність емалевих суспензій. Зазначені сполуки міді декілька знижують КДВ покриттів, однак їх використання дало можливість отримати випалені покриття салатного кольору з різноманітними відтінками (л=505-550 нм), що відповідає блакитно-зеленій області спектра (рис.4). Хороші світлозабарвлені салатні покриття одержані при використанні гідрату солі міді з хлор-аніоном, тобто CuCl2·2H2O (табл.1).

Яскравість салатних покриттів, випалених при температурі 8300С, змінюється в залежності від природи і кількості забарвлюючих сполук в суспензії і знаходиться в межах 65-81,2%. Знижують цю характеристику CuSO4·5H2O та CuCl2·2H2O. За впливом на яскравість покриттів дослідні солі можна розташувати в ряд: Cu(NO3)2·6H2O > CuCO3 > СuSO4·5H2O> CuCl2·2H2O.

Таблиця 1

Оптико-колірні характеристики салатних покриттів

Забарвлююча сполука	Кількість, мас.ч.	КДзВ,%	Координати колірності	Яскра вість,%	Чистота кольору, %	Колірний тон, нм
CuCl2·2H2 O	Солі	Оксиду		х	у
	1,21	0,56	80	0,4312	0,4192	68,0	6	505
	2,42	1,13	81	0,4223	0,4222	61,6	9	505
	3,63	1,7	81	0,4157	0,4218	54,3	11	503

Коефіцієнт дифузного відбиття дослідних покриттів знаходиться в межах 66,4 - 80%. Всі сполуки міді майже однаково знижують цей показник, але мінімальне його значення (66,4%) має місце при введенні максимальної дослідної кількості сірчанокислої та вуглекислої міді (1,2 мас.ч. CuO).

Блиск таких покриттів змінюється від 76 до 95% . Вищі показники КДзВ (90-95%) одержані при введенні в шлікерні суспензії CuSO4·5H2O при концентрації 1,25 - 3,75мас.ч. Меншими показниками КДзВ (83-85%) визначились покриття з вмістом CuCO3, потім CuCl2· 2H2O (80-81%) і (76-78%) - з додаванням на помел фрити Cu(NO3)2·6Н2О.

Експериментально встановлено, що підвищення чистоти кольору салатних покриттів прямопропорційне збільшенню забарвлюючих сполук у складі шлікерної суспензії. За чистотою кольору дослідні солі розміщуються в ряд: CuCl2·2H2O > CuSO4·5H2O > Cu(NO3)2·6H2O > CuCO3.

Аналізуючи характеристики одержаних салатних покриттів, слід відмітити, що всі дослідні солі міді позитивно впливають на якість випаленого склошару покриттів при концентрації 0,4-0,8 мас.ч. СuО. Кращими є солі міді з аніонами [SO4]2-потім [СО3]2-, [Cl]- і [NO3]-.

При сумісному використанні вказаних солей міді для одержання якісних салатних кольорів різних відтінків необхідна присутність в складі покриттів 0,8-1,2 мас.ч. з розрахунком на CuO. Такі композиції дають хороші, стабільні колірні показники покриттів в інтервалі температур випалу 800-8600С, з незначними коливаннями КДВ - 0,45-0,76% і КДзВ - 3-5%.

Додатково слід зазначити, що виконані нами дослідження сумісного впливу солей хрому, міді та кобальту на фізико-хімічні властивості світлозабарвлених покриттів показали можливість одержувати їх з нетрадиційними кольорами для виробів господарчо-побутового призначення: жовто-салатних, бірюзових, світло- та темно-оливкових з різними відтінками, з хорошою стабільністю колірних та оптичних показників склошару в широкому температурному інтервалі випалу (800-8600С). При цьому встановлено також і значну різницю забарвлення випалених покриттів в залежності від природи аніонних груп [SO4]2-, [Cl]- та [NO3]-; так, при сумісному використанні солей хрому і міді кращою із аніонних груп для жовто-салатних покриттів з хорошими блиском та оплавленістю є іон хлору [Cl]-. При введенні CrCl3·6H2O (0,03-0,04 мас.ч.CrO3) та CuCl2·2H2O (0,75-1,12 мас.ч. CuO) значення КДзВ дорівнюють 89-90%. Дещо нижчі показники 74-76%, при такій же концентрації оксидів хрому і міді, забезпечують аніони [NO3]-, а найнижчі 51-53% - [SO4]2- (рис.5).

Найбільше впливають на насиченість кольору покриттів сполуки з [NO3]-; при цьому значення КДВ коливається в межах 46-51%. Сірчанокислі мідь та хром при більших концентраціях, мас.ч.: 1,12 CuO та 0,04 CrO3 інтенсивніше забарвлюють склошар. Покриття, що забарвлені солями хрому та міді, в порівнянні з іншими композиціями солей кобальту і міді та кобальту і хрому, мають кращу чистоту кольору (14-37%), особливо з іонами [NO3]- їх показники складають 36-37%; останньому, на наш погляд, сприяють окиснювальні умови при випалі склопокриттів. Колірний тон дослідних покриттів змінюється в межах 541-570 нм, що відповідає жовто-зеленій області спектра.

Покриття бірюзового кольору, одержані при використанні солей міді (сірчанокислої, хлористої та азотнокислої) в кількості 0,75-1.12 мас.ч. CuO та відповідних солей кобальту (0,13-0,2 мас.ч. CoO), характеризуються стабільністю кольорів при температурі випалу 8300С. Колірний тон складає 494-495 нм, що відповідає синій області спектра. Чистота кольору бірюзових покриттів дорівнює 8-10%. Вищі показники коефіцієнта дзеркального відбиття отримані при використанні дослідних хлористих (78-82%) та азотнокислих (71-80%) солей міді (рис.6).

Більш інтенсивне бірюзове забарвлення cклошару забезпечують іони металів змінної валентності з аніонами [NO3]-; КДВ покриттів при цьому відповідає значенням 34-38%, з [SO4]2- - (40-41%), а з [Cl]- - (46-48%).

Слід зазначити, що зі збільшенням в складі емалевих шлікерів дослідних солей відмічається незначне зниження показників КДВ та КДзВ бірюзових покриттів.

Введення композицій солей хрому і кобальту з різними аніонними групами, як показали експериментальні дані, забезпечує майже однакову насиченість покриттів, для яких КДВ коливається в інтервалі 37-43%, а колірний тон (564-580 нм), що відповідає жовто-зеленому спектру. Вищі значення чистоти кольору мають покриття, емалеві шлікери яких вміщують дослідні солі хрому і кобальту з аніонами [Cl]- та [NO3] -.

З хорошими оптичними показниками одержані склопокриття оливкового кольору, при сумісному використанні солей кобальту (0,13-0,2 мас.ч.СоО) та хрому (0,03-0,04 мас.ч CrO3): КДзВ їх знаходиться в межах 61-92%. Кращі значення блиску мають емалеві покриття, в суспензії яких додавались забарвлюючі катіони хрому і кобальту з аніонами [NO3]- та [Cl]- (рис.7).

Із зазначеного, таким чином, слідує:

- при сумісному введенні забарвлюючих сполук з різними катіонами (Cr3+, Co2+, Cu2+) найбільш позитивно впливають на оптико-колірні характеристики випалених покриттів аніони хлору [Cl]-, потім [NO3]- і [SO4]2-;

-- за впливом катіонів на якість покриттів їх можна розташувати в наступний ряд: Cr3+>Co2+>Cu2+. Сполуки хрому в кількості 0,01 та 0,04 мас.% в перерахунку на CrO3 дають високоякісні покриття; солі кобальту в кількості 0,1-0,2 СоО, а CuO в кількості 0,8 - 1,12 мас.%;

- синтезовані світлозабарвлені безфтористі емалеві покриття на сталі (табл.2) відповідають вимогам ДСТУ 3276.95 і можуть бути рекомендовані для виготовлення господарчо-побутових і санітарно-технічних виробів.

В шостому розділі наведені результати дослідження можливості одержання безпігментних світлозабарвлених емалевих покриттів за новим способом їх іонного забарвлення з використанням адсорбційно-іонообмінних процесів на основі фторвміщуючої титанової фрити ЕСП-117, яка широко використовується в зазначеній галузі в Україні та в країнах СНД. В якості визначених солей металів змінної валентності були використані наступні їх концентрації, (мас.ч.): 0,11 CrCl3·6H2O; 4,47 CuCl2·2H2O; 1,6 Co(NO3)2·6H2O; 1,26 CoCl2 ·6H2O, а як електроліти 0,1 NaCl і 0,1 KNO3.

Експериментально встановлено, що дослідні шлікери на основі вказаної фторвміщуючої фрити з високим вмістом TiO2 - 17,6 мас.% мають хорошу покривну здатність і забезпечують одержання високоякісних світлозабарвлених покриттів в температурному інтервалі випалу 830-8600С; підвищена заглушеність таких покриттів, яка пов'язана з комплексною дією TiO2 і фторидів у складі промислової емалі, потребує забарвлюючих сполук для ідентичного кольору значно більше: наприклад, 0,4 мас.ч. СоО, ніж для одержання таких же покриттів на основі синтезованої нами безфтористої малотитанової (13,3 мас.% TiO2) фрити - 0,2 мас.ч. СоО.

Одержані таким чином світлозабарвлені емалеві покриття за вдосконаленою технологією і на фторвміщуючій промисловій фриті ЕСП-117 за новим способом іонного забарвлення склошару успішно пройшли не тільки лабораторні дослідження, а і виробничі випробування на заводі електро-газового обладнання (м. Дніпропетровськ) при емалюванні деталей газових плит і впроваджені у виробництво.

В сьомому розділі наведені результати промислових випробувань синтезованих безфтористих безпігментних малотитанових світлозабарвлених емалевих покриттів: приготовлені емалеві суспензії з вмістом забарвлюючих солей металів змінної валентності наносились на деталі газових плит методом пульверизації; випал склошару виконувався в промисловій конвейєрній електричній печі за оптимальним режимом: максимальній температурі в зоні випалу 8300С та витримуванні емальованих деталей в ній протягом 4 хвилин.

Синтезовані емалеві покриття відрізняються від виробничих тим, що забезпечують одержання більш щільного склошару, яскравого кольору (жовто-кремовий, сіро-блакитний, салатний та оливковий) при менших концентраціях забарвлюючих оксидів в покриттях, а також хороший їх блиск (табл.2).

Розроблений спосіб одержання таких світлозабарвлених покриттів та нові їх склади захищені патентами на винахід: №51109 А, №52310, №53213, №53214.

Таблиця 2

Характеристики синтезованих світлозабарвлених емалевих покриттів, випалених при 8300С

Властивості	Найменування та кількість забарвлюючих сполук (оксидів), мас.ч.
	CrCl3·6H2O (0,11) [ CrO3(0,04)]	Co(NO3)2·6H2O (0,8) [CoO(0,2)]	CuCl2·2H2O (2,4) [CuO(1,12)]	CrCl3·6H2O (0,08) [CrO3(0,03)] CoCl2·6H2O(0,41) [CoO(0,13)]
Візуальна характеристика покриття	Жовто-кремове, щільна структура	Сіро-блакитне, щільна структура	Салатне, щільна структура	Оливкове, щільна структура
Блиск, %	89	86	85	87
Координати колірності: х у	0,4766 0,4288	0,4289 0,4044	0,4233 0,4232	0,4549 0,4281
Яскравість, %	67,8	40,2	66,6	44,1
Чистота кольору, %	38	6	10	20
Колірний тон, нм	584	490	510	580

Із вищезазначеного слідує, що виконаними дослідженнями та науковим обґрунтуванням їх доказана можливість одержання світлозабарвлених покриттів різних кольорів з використанням як безфтористих, так і фторвміщуючих титанових фрит за вдосконаленою технологією іонного забарвлення. Однак, слід відмітити, що при використанні промислових фторвміщуючих титанових фрит з більшою глушильною здатністю, необхідно вводити на їх помел забарвлюючих солей в 2-3 рази більше (табл.3).

Таблиця 3

Порівняльний вміст забарвлюючих оксидів для одержання світлозабарвлених покриттів (мас.ч.)

Найменування компонентів	За традиційною технологією в промисловості	За новим способом, розробленим в УДХТУ
Фторвміщуюча фритта ЕСП-117	100	100	100	-	-	-
Безфториста фрита УДХТУ (№50)	-	-	-	100	100	100
CrO3	0,15	-	-	0,04	-	-
CoO	-	0,6	-	-	0,2	-
CuO	-	-	3,2	-	-	1,12

Таким чином, розроблений спосіб іонного забарвлення емалевих покриттів і їх склади можуть широко використовуватись у виробництві сталевих виробів, що й підтверджено промисловими випробуваннями та впровадженням їх у виробництво.

Висновки

1. Аналіз технічної і патентної літератури, а також промислових технологій свідчить, що виготовлення світлозабарвлених емалевих покриттів є практично недосконалим як з технологічної, економічної, так і екологічної точки зору в зв'язку з застосуванням склофрит, які вміщують токсичний фтор, підвищені концентрації діоксиду титану і забарвлюючих оксидів металів змінної валентності, тобто виготовлення їх здійснюється за схемою: одна фрита - один колір.

2. На основі наукових положень про механізм глушіння титанових емалей та вплив складових компонентів на фізико-хімічні властивості їх стекол і склопокриттів синтезована нова безфториста малотитанова емаль, мас.%: 40,3 SiO2; 17,2 B2O3; 13,3 TiO2; 6,1 Al2O3; 14,3 Na2O; 3,1K2O; 0,6 MgO; 5,1 P2O5 з пониженою температурою випалу (770 - 8300С) для одержання як білих (КДВ = 82,7%; КДзВ = 93%), так і світлозабарвлених покриттів широкої колірної гами.

3. Вперше розроблений новий спосіб одержання світлозабарвлених емалевих покриттів стабільних кольорів, який відрізняється від діючого тим, що іонне забарвлення емалей відбувається не при їх варінні, а при випалі склошару, завдяки направленій адсорбції та іонного обміну між солями металів змінної валентності і мінеральними складовими емалевих шлікерів при їх приготуванні, а саме за схемою: одна фрита - різні кольори.

4. Вперше встановлені закономірності зміни оптичних та колірних характеристик світлозабарвлених покриттів від природи і концентрації солей металів змінної валентності в їх водно-глинистих суспензіях; кращі забарвлені покриття забезпечуються при введенні в емалеві суспензії наступних солей в таких концентраціях:

- для жовто-кремових покриттів - Cr2(SO4)3·6H2O; CrCl3·6H2O; Cr(NO3)3·9H2O (0,01-0,04 мас.ч. CrO3);

- для сіро-блакитних - CoSO4·7H2O; CoCl2·6H2O; Co(NO3)2·6H2O (0,1-0,2 мас.ч. CoO);

- для салатних - CuSO4·5H2O; CuCl2·2H2O; Cu(NO3)2·6H2O; CuCO3 (0,4- 1,12 мас.ч. CuO).

5. Встановлено, що на оптичні і колірні характеристики світлозабарвлених безфтористих емалевих покриттів неоднозначно впливають різні за природою аніони водорозчинних солей перехідних металів; визначено, що кращі композиції забарвлюючих сполук, які позитивно впливають на стабільність оптичних і колірних характеристик, забезпечуються з наступними аніонними групами:

- [SO4]2- - при сумісному введенні солей хрому та міді, а також кобальту та міді;

- [Cl]- - при сумісному введенні солей кобальту і хрому;

- [NO3]- - при сумісному введенні солей хрому та міді, а також кобальту та міді.

6. Вперше досліджена і доказана можливість використання в технології емалювання положської каолінітової глини замість часів-ярської монотермітвмісної; встановлено, що глина ПЛГ-2, з недосконалою структурою мінерала каолініту, забезпечує хорошу покривну здатність емалевих шлікерів та фізико-хімічні властивості склопокриттів при введенні її на помел фрит в кількості 7,0 мас.ч.

7. Запропонований новий спосіб одержання світлозабарвлених склопокриттів і їх склади захищені патентами України (51109 А, 52310, 53213, 53214).

8. Вдосконалена технологія одержання світлозабарвлених емалевих покриттів широко випробувана у виробничих умовах, прийнята для використання і частково впроваджена на заводі електро-газового обладнання (м. Дніпропетровськ) при емалюванні деталей газових плит.

9. Результати дисертаційної роботи впроваджені в навчальний процес Українського державного хіміко-технологічного університету при підготовці спеціалістів і магістрів за фахом 8.0.91.60.6 "Хімічна технологія тугоплавких неметалічних і силікатних матеріалів".

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Белый Я.И., Пономарчук С.М., Кисличная Р.И., Рыжова О.П. Легкоплавкая стеклоэмаль для окрашенных бесфтористых покрытий // Труды Украинского института стекла. - Константиновка, 1998. - С. 229-233.

Здобувачем розроблена емаль зі зниженою температурою випалу.

2. Білий Я.І., Нагорна Т.І., Пономарчук С.М., Кислична Р.І. Дослідження і вибір базових стекол для розробки безфтористих безпігментних кольорових покриттів. // Вопросы химии и химической технологии. - 2001. -- №6. - С. 42-45.

Здобувачем визначені базові склади стекол для отримання на їх основі кольорових покриттів, обґрунтовано вибір склооснови.

3. Науменко С.Ю., Белый Я.И., Пономарчук С.М., Кисличная Р.И. Бесфтористые титановые эмали. // Вопросы химии и химической технологии. - Днепропетровск (Украина). - 2003. - №5. - С.25-28.

Здобувачем проведені дослідження, які направлені на коригування складу безфтористої титанової емалі, встановлена позитивна дія полілужного ефекту на властивості емалей.

4. Нагорная Т.И., Белый Я.И., Пономарчук С.М., Кисличная Р.И. Об изменении цветовых характеристик беспигментных эмалевых покрытий добавками неорганических солей // Вестник национального технического университета "ХПИ". - Харьков, 2004. - №34. - С.68-71.

Здобувачем вивчений вплив неорганічних солей на зміну колірних характеристик покриттів.

5. Білий Я.І., Кислична Р.І., Пономарчук С.М., Науменко С.Ю Легкоплавкі безфтористі малотитанові емалеві покриття // Вопросы химии и химической технологии. - Дніпропетровськ., 2005. - №1. - С. 59-62.

Здобувачем здійснене коригування складу безфтористої титанової емалі для одержання її зі зниженим вмістом діоксиду титану.

6. Білий Я.І., Кислична Р.І., Пономарчук С.М., Науменко С.Ю., Нагорна Т.І. Про використання солей металів змінної валентності для іонного забарвлення емалевих покриттів // Вопросы химии и химической технологии. - Дніпропетровськ, 2005. - №2. - С.69-76.

Здобувачем здійснені дослідження, які направлені на розробку безпігментних світлозабарвлених покриттів різних пастельних кольорів за новим способом з використанням процесів адсорбції та іонного обміну в емалевих суспензіях.

7. Білий Я.І., Кислична Р.І., Пономарчук С.М., Науменко С.Ю., Нагорна Т.І. Безпігментні світлозабарвлені покриття сіро-блакитного кольору. // Вестник национального технического университета "ХПИ". - Харків, 2005. - №14. - С.145-151.

Здобувачем виконані дослідження, які направлені на вивчення впливу кобальтвмісних сполук на властивості шлікерів та світлозабарвлених покриттів, систематизовані експериментальні дані.

8. Білий Я.І., Кислична Р.І., Пономарчук С.М., Науменко С.Ю., Нагорна Т.І. Вплив солей міді на іонне забарвлення емалевих покриттів. // Новини науки Придніпров'я. - Дніпропетровськ (Україна), 2005. - №3. - С.3-7.

Здобувачем синтезовані безпігментні безфтористі покритття салатного кольору, забарвлені солями міді, та систематизовані одержані експериментальні дані.

9. Білий Я.І., Кислична Р.І., Пономарчук С.М., Науменко С.Ю. Безпігментні безфтористі покриття. Жовто-кремовий колір // Хімічна промисловість України. - Київ, 2005. - №5. - С.17-20.

Здобувачем визначений раціональний вміст солей хрому в емалевих суспензіях і вплив температури випалу на оптичні і колірні показники дослідних покриттів.

10. Пат. № 51109А Україна, МПК7 С 03 С 8/00, С 23 Д 5/02. Спосіб одержання світлозабарвлених емалевих покриттів на сталі / Я.І. Білий, С.М. Пономарчук, С.Ю. Науменко, Р.І. Кислична. (Україна). - № 2002010105; Заявлено 03.01.2002; Опубл. 15.11.2002, Бюл.№11.

Здобувачем розроблений спосіб отримання світлозабарвлених емалевих покриттів на сталі, заснований на адсорбційно-іонообмінних процесах, що відбуваються в водно-глинистих суспензіях, систематизовані експериментальні дані.

11. Пат. №52310 Україна, МПК7 С 03 С 8/00, С 03 С 1/04. Маса для одержання склоемалевих покриттів сіро-блакитних тонів / Я.І.Білий, С.М.Пономарчук, С.Ю.Науменко, Р.І.Кислична та ін. (Україна). - №2002042732; Заявл. 05.04.2002; Опубл. 15.09.2005, Бюл. №9.

Здобувачем здійснені дослідження, які направлені на можливість використання солей кобальту для одержання сіро-блакитних покриттів.

12. Пат. №53213 Україна, МПК7 С 03 С 8/00, С 03 С 1/00, 4/00. Маса для одержання склоемалевих покриттів салатних тонів / Я.І.Білий, С.М.Пономарчук, С.Ю.Науменко, Р.І.Кислична та ін. (Україна). - №2002042730; Заявл. 05.04.2002; Опубл. 15.09. 2005, Бюл. №9.

Здобувачем досліджена можливість використання солей міді для одержання салатних покриттів.

13. Пат. №53214 Україна, МПК7 С 03 С 8/00, С 03 С 1/04. Маса для одержання склоемалевих покриттів жовто-кремових тонів / Я.І. Білий, С.М.Пономарчук, С.Ю.Науменко, Р.І.Кислична та ін. (Україна). - №2002042731; Заявл. 05.04.2002; Опубл. 15.09.2005, Бюл. №9.

Здобувачем виконані дослідження, які направлені на можливість використання солей хрому для одержання жовто-кремових покриттів.

14. Легкоплавкая стеклоэмаль для окрашенных бесфтористых покрытий / Белый Я.И., Пономарчук С.М., Кисличная Р.И., Рыжова О.П. // Международная научно-техническая конференция "Прикладные исследования в технологии производства стекла и стеклокристаллических материалов". - Константиновка, 1997. - С.118.

Здобувачем встановлені особливості синтезу легкоплавких емалей для забарвлених покриттів.

15. Жаботинская О.А., Пономарчук С.М., Кисличная Р.И., Белый Я.И. Бесфтористые титановые эмали для светлоокрашенных покрытий // Тез. доп. 1 Міжнар. наук.-техн. конф. студ. і аспір. "Хімія і сучасні технології". - Дніпропетровськ, УДХТУ, 2003. - С.176-177.

Здобувачем досліджена можливість використання безфтористих титанових емалей для одержання світлозабарвлених покриттів.

16. Донченко С.В., Пономарчук С.М.. Кисличная Р.И., Белый Я.И. Бесфтористые стеклоэмалевые покрытия салатного цвета //Тез. доп. 1 Міжнар. наук.-техн. конф. студ. і аспір. "Хімія і сучасні технології". - Дніпропетровськ, УДХТУ, 2003. - с.171-172.

Здобувачем зроблений вибір склоемалевої основи та солей міді для отримання салатних покриттів.

17. Білий Я.І., Пономарчук С.М., Науменко С.Ю., Кислична Р.І., Донченко С.В. Адсорбційно- іонообмінний спосіб забарвлення емалевих покриттів // Тез. доп. наук-техн. конф. "Перспективні напрямки розвитку науки і технології тугоплавких неметалевих і силікатних матеріалів". - Дніпропетровськ, УДХТУ, 2003. - С.35-36.

Здобувачем досліджений вплив розчинних у воді солей металів змінної валентності на отримання світлозабарвлених покриттів, систематизовані експериментальні дані.

18. Кислична Р.І., Донченко С.В., Білий Я.І., Пономарчук С.М. Вплив природи солей хрому на забарвлення емалевих покриттів. 2-а міжнар. наук-техн. конф. студентів і аспірантів та молодих вчених "Хімія і сучасні технології". - Дніпропетровськ, УДХТУ, 26-28 квітня 2005 р. - С.202.

Здобувачем досліджений вплив розчинних у воді солей хрому на оптико-колірні характеристики покриттів, систематизовані отримані експериментальні дані.

19. Белый Я.И., Кисличная Р.И. О новом способе ионной окраски титановых эмалей //Материалы междунар. научн.-техн. конф. "Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности". - Харьков: ОАО "Украинский научно-исследовательский институт огнеупоров имени А.С.Бережного". 26-27 апреля 2005. - С.60-61.

Здобувачем здійснені дослідження в напрямку розробки нового способу забарвлення титанових емалей, визначені конкретні склади емалевих композицій.

20. Білий Я.І., Кислична Р.І. Салатні емалеві покриття за новою технологією іонного забарвлення. // Матеріали міжнар. наук.-техн. конф."Наукові дослідження - теорія та експеримент `2005". - Полтава: ПолтНТУ ім.. Ю.Кондратюка. 16-20 травня 2005. - С.53-55.

Здобувачем досліджена можливість одержання салатних безпігментних емалевих покриттів з використанням адсорбційно-іонного способу забарвлення.

Анотації

Кислична Р.І. Безфтористі безпігментні світлозабарвлені покриття. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.11 - технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. - Український державний хіміко-технологічний університет, Дніпропетровськ, 2006.

Захищаються результати експериментальних та теоретичних досліджень стосовно розробки та одержання безфтористих безпігментних світлозабарвлених емалевих покриттів з використанням адсорбційних і іонообмінних процесів, що протікають на стадії приготування емалевих шлікерів та випалу склопокриттів. Синтезовані склади боросилікатних малотитанових емалей та вивчені фізико-хімічні властивості фрит і склопокриттів.

Розроблений новий спосіб одержання і склади безпігментних світлозабарвлених (жовто-кремових, сіро-блакитних, салатних, оливкових, бірюзових) покриттів на основі синтезованої малотитанової (13,0 мас.% TiO2) фрити яка має хорошу стабільність білизни в широкому температурному інтервалі випалу покриттів (770-8600С). Запропоновані раціональні параметри вдосконаленої ресурсо- і енергозберігаючої технології отримання світлозабарвлених емалевих покриттів.

Виявлена залежність оптичних і колірних характеристик покриттів від типу аніонних груп (сульфатів, хлоридів та нітратів) водорозчинних солей металів змінної валентності, встановлені оптимальна кількість сполук хрому, кобальту, міді і механізм отримання заданого кольору. Доказана можливість використання вогнетривких глинистих матеріалів Положського родовища з недосконалою структурою мінералу каолініту для приготування шлікерів білих і світлозабарвлених емалевих покриттів.

За допомогою математичної обробки експериментальних даних визначена зміна оптичних та колірних показників покриттів в залежності від кількості та співвідношення забарвлюючих сполук.

Промислові випробування розроблених склоемалевих безпігментних покриттів показали доцільність їх використання при емалюванні виробів господарчо-побутового призначення. Вдосконалена технологія одержання світлозабарвлених покриттів частково впроваджена на Дніпропетровському заводі електро-газового обладнання.

Ключові слова: склоемаль, адсорбція, іонне забарвлення, покриття, малотитанові емалі, колірні характеристики, яскравість, чистота кольору, колірний тон.

Кисличная Р.И. Бесфтористые беспигментные светлоокрашенные покрытия. Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.17.11 - технология тугоплавких неметаллических материалов. - Украинский государственный химико-технологический университет. Днепропетровск, 2006.

Диссертация посвящена синтезу бесфтористых беспигментных светлоокрашенных покрытий для эмалирования изделий из тонколистовой стали (с помощью нового способа получения ионно окрашенных стеклопокрытий). Разработаны базовые малотитановые эмали, определены физико-химические свойства фритт и заглушенных покрытий на их основе. Комплексной оценкой методов получения беспигментных покрытий, с использованием современных методов исследования, была установлена возможность и перспективность получения бесфтористых светлоокрашенных покрытий с использованием направленных процессов адсорбции и ионного обмена, протекающих в эмалевых суспензиях при их приготовлении.

Разработаны новый способ получения и составы беспигментных желто-кремовых, серо-голубых, салатных, оливковых и бирюзовых покрытий на основе синтезированных малотитановых фритт. Установлены конкретные пределы концентраций исследуемых солей переходных металлов (мас.ч.), вводимых на помол титансодержащих эмалевых фритт:

- Cr2(SO4)3·6H2O (0,02-0,2), CrCl3·6H2O (0,05-0,165), Cr(NO3)3·9H2O (0,08-0,16);

...