RU2398746C1

RU2398746C1 - Ceramic pigment

Info

Publication number: RU2398746C1
Application number: RU2009129612/03A
Authority: RU
Inventors: Валентина Алексеевна Розененкова (RU); Валентина Алексеевна Розененкова; Станислав Сергеевич Солнцев (RU); Станислав Сергеевич Солнцев; Надежда Александровна Миронова (RU); Надежда Александровна Миронова; Сергей Владимирович Гаврилов (RU); Сергей Владимирович Гаврилов; Эдуард Константинович Кондрашов (RU); Эдуард Константинович Кондрашов; Нина Евгеньевна Малова (RU); Нина Евгеньевна Малова
Priority date: 2009-08-03
Filing date: 2009-08-03
Publication date: 2010-09-10

Abstract

FIELD: chemistry. ^ SUBSTANCE: invention relates to production of ceramic pigments for refractory enamel and lacquer coatings which can be used in aviation, space and machine-building. The disclosed ceramic pigment has the following chemical composition in wt %: CoO 3.0-12.0, Cr2O3 15.0-20.0, ZnO 0.1-1.0, TiO2 3.0-4.0, Ni2O3 10.0-15.0, 2CaOB2O3 0.1-0.5, Al2O3 the rest. ^ EFFECT: use of the disclosed ceramic pigment which gives a grey-green colour enables production of heat-resistant enamel used in aviation and space engineering and decorative articles, and also increases life of the said articles. ^ 3 ex, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области производства керамических пигментов для жаростойких эмалевых и лакокрасочных покрытий, которые могут быть использованы в авиационно-космической, машиностроительной отраслях промышленности и в народном хозяйстве.The invention relates to the production of ceramic pigments for heat-resistant enamel and paint coatings that can be used in the aerospace, engineering industries and in the national economy.

Известен керамический пигмент следующего химического состава, мас.%:Known ceramic pigment of the following chemical composition, wt.%:

CoOCoo 20,0-25,020.0-25.0 Al₂O₃ Al ₂ O ₃ 40,0-45,040.0-45.0 Cr₂O₃ Cr ₂ O ₃ 20,0-25,020.0-25.0 ZnOZno 2,0-4,02.0-4.0 CaOCao 3,0-5,03.0-5.0 K₂OK ₂ O 5,0-7,05.0-7.0

(патент РФ №2323168)(RF patent No. 23233168)

Цвет пигмента - коричневато-зеленый.The color of the pigment is brownish green.

Недостатком известного пигмента является недостаточная термостойкость при нагреве до температуры 150°C, 200°C (после 3 циклов теплосмен происходит изменение цвета пигмента)A disadvantage of the known pigment is the lack of heat resistance when heated to a temperature of 150 ° C, 200 ° C (after 3 cycles of heat exchange, the color of the pigment changes)

SiO₂ SiO ₂ 30,0-35,030.0-35.0 CaOCao 10,0-15,010.0-15.0 Cr₂O₃ Cr ₂ O ₃ 25,0-27,025.0-27.0 BaOBao 10,0-12,010.0-12.0 K₂OK ₂ O 10,0-16,010.0-16.0 CuOCuO 4,0-6,04.0-6.0

(патент РФ №2323169)(RF patent No. 23233169)

Цвет пигмента - зеленый.The color of the pigment is green.

Недостатком известного пигмента является недостаточная термостойкость при нагреве до температуры 150°C, 200°C (после 5 циклов теплосмен происходит изменение цвета пигмента)A disadvantage of the known pigment is the lack of heat resistance when heated to a temperature of 150 ° C, 200 ° C (after 5 cycles of heat exchange, the color of the pigment changes)

Известен керамический пигмент, следующего химического состава, мас.%:Known ceramic pigment, the following chemical composition, wt.%:

SiO₂ SiO ₂ 15,0-20,015.0-20.0 Fe₂O₃ Fe ₂ O ₃ 3,0-5,03.0-5.0 Na₂ONa ₂ O 2,0-3,02.0-3.0 Cr₂O₃ Cr ₂ O ₃ 35,0-40,035.0-40.0 ZnOZno 8,0-13,08.0-13.0 ZrO₂ ZrO ₂ 3,0-5,03.0-5.0 MgOMgO 10,0-15,010.0-15.0 B₂O₃ B ₂ O ₃ 5,0-10,05.0-10.0 FF 3,0-5,03.0-5.0

(патент РФ №2334695)(RF patent No. 2334695)

Недостатком известного пигмента является недостаточная термостойкость при нагреве до температуры 150°C, 200°C (после 7 циклов теплосмен происходит изменение цвета пигмента)A disadvantage of the known pigment is the lack of heat resistance when heated to a temperature of 150 ° C, 200 ° C (after 7 cycles of heat exchange, the color of the pigment changes)

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является керамический пигмент следующего химического состава, мас.%:The closest analogue, taken as a prototype, is a ceramic pigment of the following chemical composition, wt.%:

CoOCoo 19,0-19,519.0-19.5 Cr₂O₃ Cr ₂ O ₃ 18,0-19,018.0-19.0 ZnOZno 2,0-2,52.0-2.5 CaOCao 5,0-6,05.0-6.0 FF 1,5-2,01.5-2.0 Al₂O₃ Al ₂ O ₃ 52,0-53,052.0-53.0

(патент РФ №№2334690)(RF patent No. 23334690)

Цвет пигмента - сине-зеленый.The color of the pigment is blue-green.

Недостатком прототипа является недостаточная термостойкость при нагреве до 150°C, 200°C (после 5,10 циклов теплосмен происходит изменение цвета пигмента).The disadvantage of the prototype is the lack of heat resistance when heated to 150 ° C, 200 ° C (after 5.10 cycles of heat change, the color of the pigment changes).

Технической задачей изобретения является повышение термостойкости керамического пигмента.An object of the invention is to increase the heat resistance of ceramic pigment.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложенный керамический пигмент, содержащий CoO, Cr₂O₃, ZnO, Al₂O₃, отличается тем, что дополнительно содержит TiO₂, Ni₂O₃, 2CaO·B₂O₃ при следующем соотношении компонентов, мас.%:The stated technical problem is achieved in that the proposed ceramic pigment containing CoO, Cr ₂ O ₃ , ZnO, Al ₂ O ₃ , characterized in that it additionally contains TiO ₂ , Ni ₂ O ₃ , 2CaO · B ₂ O ₃ in the following ratio of components , wt.%:

CoOCoo 3,0-12,03.0-12.0 Cr₂O₃ Cr ₂ O ₃ 15,0-20,015.0-20.0 ZnOZno 0,1-1,00.1-1.0 TiO₂ TiO ₂ 3,0-4,03.0-4.0 Ni₂O₃ Ni ₂ O ₃ 10,0-15,010.0-15.0 2CaO·B₂O₃ 2CaOB ₂ O ₃ 0,1-0,50.1-0.5 Al₂O₃ Al ₂ O ₃ остальноеrest

Экспериментально установлено, что введение TiO₂, Ni₂O₃, 2CaO·B₂O₃ в шихту, а также регламентированное содержание и соотношение заявленных компонентов повышает термостойкость предлагаемого керамического пигмента.It was experimentally established that the introduction of TiO ₂ , Ni ₂ O ₃ , 2CaO · B ₂ O ₃ in the mixture, as well as the regulated content and ratio of the claimed components increases the heat resistance of the proposed ceramic pigment.

Рентгеноструктурный анализ показал, что в процессе технологических нагревов и при испытании на термостойкость в предлагаемом керамическом пигменте образуются температуроустойчивые фазы Al₂O₃·3CaO, обеспечивающие повышение термостойкости при повышенных температурах испытания (150°C, 200°C).X-ray diffraction analysis showed that during process heating and when tested for heat resistance in the proposed ceramic pigment, temperature-resistant phases Al ₂ O ₃ · 3CaO are formed, which increase the heat resistance at elevated test temperatures (150 ° C, 200 ° C).

Примеры осуществленияExamples of implementation

Пример 1Example 1

Для приготовления керамического пигмента взяты компоненты пигмента в соответствующих мас.%: CoO - 3,0, Cr₂O₃ - 15,0, ZnO - 1,0, TiO₂ - 3,0, Ni₂O₃ - 10,0, 2CaO·B₂O₃ - 0,5, Al₂O₃ - 67,5, их размалывали мокрым способом. Массу сушили и подвергали термической обработке при температуре 950±10°C, охлаждали и размалывали до прохождения через сито №0056. Цвет пигмента серо-зеленый.For the preparation of ceramic pigment, pigment components were taken in the corresponding wt.%: CoO - 3.0, Cr ₂ O ₃ - 15.0, ZnO - 1.0, TiO ₂ - 3.0, Ni ₂ O ₃ - 10.0, 2CaO · B ₂ O ₃ - 0.5, Al ₂ O ₃ - 67.5, they were ground wet. The mass was dried and subjected to heat treatment at a temperature of 950 ± 10 ° C, cooled and ground until passing through a sieve No. 0056. The color of the pigment is gray-green.

Примеры 2, 3 получения керамического пигмента осуществляли аналогично примеру 1.Examples 2, 3 of obtaining ceramic pigment were carried out analogously to example 1.

Составы предлагаемого керамического пигмента приведены в таблице 1, свойства керамического пигмента представлены в таблице 2.The compositions of the proposed ceramic pigment are shown in table 1, the properties of the ceramic pigment are presented in table 2.

Термостойкость образцов керамического пигмента определяли по количеству теплосмен до первого изменения цвета пигмента в сравнении с образцом-эталоном, который не подвергался нагреву.The heat resistance of ceramic pigment samples was determined by the number of heat exchanges before the first pigment color change in comparison with the reference sample, which was not subjected to heating.

Предлагаемый керамический пигмент и керамический пигмент-прототип в количестве по 10 г помещали в фарфоровые лодочки, которые одновременно загружались в электропечь, и подвергали испытанию на термостойкость по режиму 20°C-150°C-20°C, 20°C-200°C-20°C, выдержка при 150°C и 200°C составляла 1 час. Цвет керамического пигмента после испытания на термостойкость определяли визуально в сравнении с цветом пигмента эталона.The proposed ceramic pigment and ceramic pigment prototype in an amount of 10 g were placed in porcelain boats, which were simultaneously loaded into an electric furnace, and subjected to a temperature test of 20 ° C-150 ° C-20 ° C, 20 ° C-200 ° C -20 ° C, exposure at 150 ° C and 200 ° C was 1 hour. The color of the ceramic pigment after the heat resistance test was determined visually in comparison with the color of the reference pigment.

Из таблицы 2 видно, что термостойкость керамического пигмента, имеющего серо-зеленый цвет, при испытании на термостойкость по режимам 20°C-150°C-20°C, 20°C-200°C-20°C в 5 и 10 раз соответственно выше по сравнению с прототипом.From table 2 it is seen that the heat resistance of the ceramic pigment having a gray-green color, when tested for heat resistance at 20 ° C-150 ° C-20 ° C, 20 ° C-200 ° C-20 ° C in 5 and 10 times respectively higher compared to the prototype.

Применение предлагаемого керамического пигмента, дающего серо-зеленый цвет, позволит создать термостойкие эмали, используемые для авиационно-космической техники и декоративных изделий народного хозяйства, и увеличить ресурс их работы.The use of the proposed ceramic pigment, which gives a gray-green color, will create heat-resistant enamels used for aerospace technology and decorative products of the national economy, and increase the resource of their work.

Таблица 1Table 1 Номера составов покрытийCoating Composition Numbers Компоненты, мас.%Components, wt.% CoOCoo Cr₂O₃ Cr ₂ O ₃ ZnOZno TiO₂ TiO ₂ Ni₂O₃ Ni ₂ O ₃ 2CaO·B₂O₃ 2CaOB ₂ O ₃ CaOCao FF Al₂O₃ Al ₂ O ₃ ПредлагаемыеProposed 1one 3,03.0 15,015.0 1,01,0 3,03.0 10,010.0 0,50.5 -- -- Ост.Ost. 22 12,012.0 18,018.0 0,10.1 4,04.0 15,015.0 0,10.1 -- -- Ост.Ost. 33 7,07.0 20,020,0 0,50.5 3,53,5 12,512.5 0,30.3 -- -- Ост.Ost. 4 прототип4 prototype 19,019.0 18,018.0 2,02.0 -- -- -- 6,06.0 2,02.0 53,053.0

Таблица 2table 2 № п/пNo. p / p Режим испытания на термостойкостьHeat resistance test mode Цвет предлагаемого пигмента в сравнении с эталоном после испытания на термостойкость, °CThe color of the proposed pigment in comparison with the standard after testing for heat resistance, ° C 20°С-150°С-20°С20 ° C-150 ° C-20 ° C 20°С-200°С-20°С20 ° С-200 ° С-20 ° С 50 теплосмен50 heat transfer 50 теплосмен50 heat transfer Количество теплосменNumber of heat exchangers 20-150-2020-150-20 20-200-2020-200-20 Предлагаемые пигментыSuggested pigments эталон серо-зеленыйstandard gray-green 1one 50fifty 50fifty серо-зеленыйgray green серо-зеленыйgray green 22 50fifty 50fifty серо-зеленыйgray green серо-зеленыйgray green 33 50fifty 50fifty серо-зеленыйgray green серо-зеленыйgray green Изменения цвета нетNo color change эталон сине-зеленыйstandard blue-green Пигмент-прототипPrototype pigment 1010 55 темно сине-зеленыйdark blue green темно сине-зеленыйdark blue green наблюдается изменение цветаcolor change observed

Claims

Ceramic pigment containing CoO, Cr ₂ O ₃ , ZnO, Al ₂ O ₃ , characterized in that it additionally contains TiO ₂ , Ni ₂ O ₃ , 2CaO · B ₂ O ₃ in the following ratio, wt.%:
Coo 3.0-12.0 Cr ₂ O ₃ 15.0-20.0 Zno 0.1-1.0 TiO ₂ 3.0-4.0 Ni ₂ O ₃ 10.0-15.0 2CaOB ₂ O ₃ 0.1-0.5 Al ₂ O ₃ rest