Vliv stárnutí vstupních materiálu na vlastnosti sklovitého smaltového povlaku.

Transkript

1 Vliv stárnutí vstupních materiálu na vlastnosti sklovitého ového povlaku. Influence of ageing input materials on characteristics of vitreous enamel coat. Jitka Podjuklová a Kamila Hrabovská b Marcela Filipová c René Trnka d VŠB TU Ostrava, Fakulta strojní, 7. listopadu 5, 78 Ostrava Poruba, CZ a jitka.podjuklova@vsb.cz b kamila.hrabovska.st@vsb.cz c marcela.filipova.fs@vsb.cz d rene.trnka.st@vsb.cz Abstrakt Smalt je výsledný produkt fyzikálne chemických reakcí v procesu tepelného zpracování skla komplikovaného chemického složení s dalšími složkami anorganického charakteru, spojující v sobe vlastnosti skla a keramiky se schopností adheze ke kovu. Studium lomových vlastností sklovitého ového povlaku má predevším význam v objasnení prícin vzniku vad v povlaku, zejména vady typu rybí šupina. Odolnost sklovitého ového povlaku proti praskání a lomu muže snížit riziko výskytu této vady. Další vliv na pevnost sklovitého ového povlaku a jeho porušení mají chemické reakce povrchu povlaku s okolním prostredím. Stárnutí érské brecky jako vstupního materiálu pro výrobu sklovitého ového povlaku ovlivnuje krehkolomové vlastnosti sklovitého ového povlaku a jeho náchylnost na praskání v kontaktu s okolním prostredím, zejména indikacními kapalinami, které se používají pri hodnocení vad povlaku elektrickou, popr. elektroakustickou metodou. Výsledky experimentálních zkoušek ukazují, že po aplikaci brecky vyrobené napr. pred triceti dny a použité na výrobu povlaku došlo k výraznému zhoršení lomových vlastností sklovitého ového povlaku vcetne snížení odolnosti proti pusobení indikacní kapaliny. Abstract Vitreous enamel is resulting product of the physical and chemical reactions during of the heat treatment of the glass with the complicated chemical composition with the others inorganics components and connect the properties of the glass and the ceramics with the property of the adhesion to the metal. Study of the broken quality vitreous enamel coat has above all meaning in explain causes rise of the mistakes in coat, especially mistakes of the type fish scale". Immunity of the vitreous enamel coat against cracking and fracture can decrease of risk occurrence those mistakes. Next influence on the strengh vitreous enamel coat and his failure have chemical reaction of the surface coat with neighbouring environment.

2 Ageing of the enamel swipes like input material for production vitreous enamel coat influence break thougness of the vitreous enamel coat and his propensity on cracking in contact with neighbouring environment, especially designating liquid which used at classification mistakes of the coat electric, foreground. audio method. Results of the experimental examinations reflect that after application swipes before thirty days and use on production coat get to expressive downgrade broken quality vitreous enamel coat inclusive decrease immunity against incidence designating liquid. ÚVOD Smalt je výsledný produkt fyzikálne chemických reakcí v procesu tepelného zpracování skla komplikovaného chemického složení s dalšími složkami anorganického charakteru, spojující v sobe vlastnosti skla a keramiky se schopností adheze ke kovu. Zejména v oblasti energetického strojírenství a všude tam, kde je konstrukce vystavena nárocnému koroznímu prostredí, mohou systémy na bázi sklovitých u poskytovat úcinnou protikorozní ochranu kovových materiálu. Povlakové systémy založené na bázi sklovitých a sklokeramických materiálu se vyznacují vysokou odolností proti korozi, jsou dostatecne tvrdé a odolávají abrazi, jsou vhodné pro použití v oblasti nízkoteplotní a vysokoteplotní koroze. Jejich nevýhodou jsou nízké krehkolomové vlastnosti a nutnost tepelného zpracování pri jejich aplikaci.. VLASTNOSTI SKLOVITÝCH SMALTOVÝCH POVLAKU Vysoká chemická odolnost sklovitých ových povlaku patrí mezi základní príznivé vlastnosti. Korozní napadení ových povlaku na rozdíl od kovu je dusledkem výhradne chemických procesu, kde dochází zejména k jejich vyluhování. Sklovité ové povlaky mají rovnež znacnou odolnost proti oteru, která závisí na tvrdosti u. Bežné ové povlaky mají tvrdost v rozmezí 5 7 stupne tvrdosti podle Mohse v závislosti na jejich chemickém složení. Pevnost v tlaku sklovitého u je v rozmezí 7 MPa, kdežto v tahu 7 9 MPa. Bežné y snášejí dlouhodobe teploty v rozmezí 5 C. Speciální druhy žáruvzdorných u odolávají teplotám až 95 C. Vytvorení sklovitých a sklokeramických povlakových systému na kovových materiálech je podmíneno zvládnutím fyzikálne chemických reakcí pri procesu vypalování. Studiem fázových rozhraní kov sklovitý ový povlak bylo zjišteno, že spojení obou fází zprostredkovávají sklometalické komplexy klasterového typu, vytvárející mezivrstvu na fázovém rozhraní. Odolnost sklovitých ových povlaku proti roztokum minerálních kyselin závisí do znacné míry na schopnosti hydrolýzy a rozpustnosti soucásti u. Na kyselinotvornost u mají vliv oxidy: SiO, Al O, TiO, LiO a další, naproti tomu oxidy Na O, CaO, PbO kyselinovzdornost znacne snižují. Velmi silne napadají y alkalické roztoky, které štepí sít [ SiO ]. Odolnost sklovitých ových povlaku proti pusobení vody je závislé na rychlosti reakce pri níž dochází k výmene iontu alkalických kovu. Lomová houževnatost sklovitých ových povlaku se pohybuje v rozmezí,5 MPa.m /. Je odvislá od chemického složení u a množství zabudované kovové fáze do skla. Je rádove krát až krát nižší než napr. u konstrukcní oceli.

3 . PRÍCINY ZHORŠENÍ KREHKOLOMOVÝCH VLASTNOSTÍ SKLOVITÝCH SMALTOVÝCH POVLAKU Povrchové vady snižují zejména pevnost sklenených výrobku v našem prípade sklovitého ového povlaku. Svedcí o tom fakt, že vetšina lomu vychází z povrchu skla. Velké trhliny vznikají pri výraznejším mechanickém poškození Další oslabení zpusobují necistoty ulpelé na povrchu sklovitého ového povlaku v prubehu tepelného zpracování povlaku. Další vliv na pevnost sklovitého ového povlaku a jeho porušení mají chemické reakce povrchu povlaku s okolním prostredím. Hodnota lomové houževnatosti pro skla a keramické materiály leží zhruba v rozmezí,5 až MPa. m / a její výše u sklovitých ových povlaku je ovlivnena zejména technologií výroby povlaku a v neposlední rade také kontaktem povlaku s indikacními kapalinami v procesu stanovení vad v povlacích.. VÝSLEDKY EXPERIMENTÁLNÍCH ZKOUŠEK Jedná se o studium vlivu stárnutí vstupních materiálu pro výrobu povlaku / érské brecky / a následne vliv indikacních kapalin pri zkoušení hotových ovaných segmentu na stanovení množství a polohy vad vpovlacích dle CSN EN ISO 889 Zkouška nízkým napetím pro zjištení a lokalizaci vad. Cílem zkoušky je zjištení vady typu póru, trhlin nebo odprýsknutí, které pronikají až k podkladovému kovu. Vady se zjištují elektrickou, popr. elektroakustickou metodou za použití zkušební elektrody / houby / a indikacní kapaliny. Doporucená zkušební kapalina je roztok dusitanu sodného ve vode s kapalným prostredkem na mytí nádobí. Pro hodnocení zkušebních vzorku byla v našem prípade použita indikacní kapalina : g. NaCI na litr destilované vody + Jar. Indikacní kapalina byla nanesena na vzorky sklovitého ového povlaku zhotoveného ze vstupního materiálu pro výrobu / érské brecky /, který byl zestárlý den, dnu a zmrzlý a ponechána na povrchu povlaku po dobu jednoho týdne. Poté byla hodnocena mikrotvrdost povlaku a následne stanovena hodnota lomové houževnatosti K IC.Hodnota lomové houževnatosti K IC sklovitých ových povlaku byla vypoctena dle matematických vztahu pro typy trhlin, které vzniknou pri vtisku Hanemannovým mikrotvrdomerem pri zatížení g / HV, / do povrchu sklovitého ového povlaku viz. []. Pred aplikací detekcní kapaliny nedocházelo k praskání a vzniku trhlin v místech vtisku ve sklovitých ových povlacích. Charakter vtisku viz. obr.. Obr.: Vtisk Hanemannovým mikrotvrdomerem vzorek c. 67 Základní šedý II Smaltérská brecka stará den Zvetšeno 5x

4 Obr. Vtisk Hanemannovým mikrotvrdomerem vzorek c. 7 Základní šedý I Smaltérská brecka stará dnu Zvetšeno 5x Po aplikaci detekcní kapaliny došlo ke zhoršení krehkolomových vlastností sklovitých ových povlaku, viz. grafy c.,,,: 5 mikrotvrdost HV, mikrotvrdost pred nánosem indikacní kapaliny - mikrotvrdost po nánosu indikacní kapaliny 75 šedý zelený zmrzlý Graf : Graf vlivu detekcní kapaliny na mikrotvrdost ového povlaku (érské brecky staré dnu ) mikrotvrdost HV, 8 6 mikrotvrdost pred nánosem indikacní kapaliny mikrotvrdost po nánosu indikacní kapaliny šedý zelený zmrzlý Graf : Graf vlivu detekcní kapaliny na mikrotvrdost ového povlaku (érské brecky staré den )

5 K ic [MPa.m / ],5,5,5,5 šedý zelený zmrzlý Graf : Graf vlivu detekcní kapaliny na lomovou houževnatost ového povlaku (érské brecky staré dnu ) K ic [MPa.m / ],5,5,5,5,5 šedý zelený zmrzlý Graf : Graf vlivu detekcní kapaliny na lomovou houževnatost ového povlaku (érské brecky staré den) ZÁVER Byla rešena problematika krehkolomových vlastností sklovitých ových povlaku s ohledem na kvalitu vstupních materiálu, zejména kvalitu frity a následne zpracované brecky pro nanášení povlaku za mokra a vliv stárnutí brecky na mechanické vlastnosti a praskání sklovitého ového povlaku. Výsledky experimentálních zkoušek ukazují, že po aplikaci brecky vyrobené napr. pred triceti dny a použité na výrobu povlaku došlo k výraznému zhoršení lomových vlastností sklovitého ového povlaku vcetne snížení odolnosti proti pusobení indikacní kapaliny. LITERATURA [] MENCÍK, J: Pevnost a lom skla a keramiky. Praha, SNTL, 99, 89 str. ISBN [] HRABOVSKÁ, K: Studium vlivu kvality érské frity a kapalin na krehkolomové vlastnosti sklovitých ových povlaku. Diplomová práce. In: Ostrava, VŠB-TU Ostrava, Cerven, 7 str. Príspevek je zpracovaný v rámci rešení VZ CEZ. 5