Способ получения полимерных покрытий на поверхности металлических изделий

Способ получения полимерных покрытий на поверхности металлических изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение касается получения полимерных покрытий, обладающих высокой и стабильной адгезией к металлическим подложкам, и может быть использовано в машиностроении, приборостроении , химической и др. отраслях промышленности. Целью изобретения является повышение скорости формирования подслоя, адгезии и влагостойкости покрытий. В соответствии с изобретением на металлическую подложку сначала наносят подслой оксида шестивалентного хрома толщиной 85-300 нм из раствора оксида хрома в легколетучем растворителе, затем наносят слой термопластичного полимера и проводят термообработку при 260 - 300°С в течение 1 - 120 мин. В результате во много раз повышается скорость формирования подслоя по сравнению с использованием водных растворов окиси хрома, а также адгезия и влагостойкость. 4 табл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГЬ БЛИН .

А1

„„SU„„636478 (51)5 С 23 С 28/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4474111/02 (22) 11.07.88 (46) 23.03.91. Бюл, № 11 (71) Институт механики металлополимерных систем АН БССР (72) Л.Л.Миронович и Е.В.Гартман (53) 621 ° 793.3:678.06 (088 ° 8) (56) РЖ.Коррозия и защита от коррозии, 1971, № 9, реф. 9К 306П.

Соколов Б.Д. и др. Применение ме-. тода молекулярного наслаивания для усиления адгезий полимеров к металлу. — ДАН, т. 256, 1981, № 6, с. 1443. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ

ПОКРЫТИЙ НА ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение касается получения полимерных покрьггий, обладающих высокой и стабильной адгезией к металлиИзобретение относится к области получения полимерных покрытий, обладающих высокой и стабильной адгезией к металлическим подложкам в нормальных условиях, а также при повышенной влажности, и может быть использовано в машиностроении, приборостроении, химической и других отраслях промышпенности.

Целью изобретения является повышение скорости формирования подслоя, адгезии и вллгостойкости покрытий.

Перед нанжеийем полимерного покрытия на металлическую поверхность наносят слой оксида хрома (VI) из раствора в легколетучем растворителе толщиной 85 — 300 нм, который

2 ческим подложкам, и может быть использовано в машиностроении, приборостроении, химической и др. отраслях промышленности. Целью изобретения является повышение скорости формирования подслоя, адгезии и влагостойкости покрьггий. В соответствии с изобретением на металлическую подложку сна-. чала наносят подслой оксида шестивалентного хрома толщиной 85-300 нм из раствора оксида хрома в легколетучем растворителе, затем наносят слой термопластичного полимера и проводят термообработку при 260 — 300 С в течение

1-120 мин, В результате во много раз повышается скорость Формирования под- д слоя по сравнению с использованием водных растворов окиси хрома, а так- фф же адгезия и влагостойкость. 4 табл. после нанесения термообрабатывается при 260 - 300 Св течение 1 — 120. мин, что способствует образованию высокой адгезионной прочности полимерных покрьггий с металлическими подложками и увеличению их влагостой-. кости.

Способ осуществляют следующим образом.

Перед нанесением полимерного покрытия на металлическую поверхность ее предварительно обезжиривают, а затем наносят оксид хрома (VI) из

0,5 — 107-ного раствора легколетучего растворителя (например, ацетона).

Растворитель удаляют высушиванием при 20 — 25 С в течение 1,5 — 2,0мин.

16364 78

Оптимальная толщина. слоя оксида хрома (ЧХ) составляет 85 — 300 нм.

Использование легколетучего растворителя, например ацетона, приводит к практически мгновенному растеканию раствора по покрываемой поверхности подложки. Равнотолщинности получаемого слоя способствует и более низкая динамическая вязкость растворителя (ацетона, 0,322 мПа с) по сравнению: с водой (1,002 мПа с). Иэ водных растворов оксида хрома (VI) из-эа плохой растекаемости практически невозможно получить равнотолщинные покрьггия до 30 нм на металлических подложках без дополнительных операций.

Толщина слоя оксида хрома (UI) 85

300 нм является оптимальной, так как выход за эти пределы приводит к снижению адгезии полимерных покрытий с подложками. Объясняется это тем, что при толщине слоя оксида хрома (VI) менее 85 нм с.термообработкой 260—

300 С в течение 1 .— 120 мин окислительное действие оксида хрома (VI) в основном направлено.на.металлическую подложку и при формировании полимерного покрьггия в контакте с полимером. не происходит образования

30 полярных кислородсодержащих групп, являющихся одной из основных причин повышения адгезионной прочности по- .. лимеров к металлам. При превышении толщины слоя оксида хрома (VI) 300 нм в нем происходит образование складок и трещин, в. результате происходит снижение адгезии полимерных покрытий с подложками.

Адгезионная связка полимера с металлической подложкой — слой оксида 40 хрома (ЧХ) — обладает более прочными химическими связями, чем связи адсорбированного кислорода с металлом,полимерные покрытия, сформированные на ней, обладают более высокими за- 45 щитными свойствами.

П р.и м е р. В качестве металли ческих подложек используют стальную ленту 08 КП фольги: алюминиевуюмарки А-99, бронзовую марки БрБ2, ла- 50 тунную марки Л-3 толщиной соответственно 100 200 и 100 мкм. Для получения.раствора оксида хрома (VI) используют оксид хрома (CrO ). Растворители — вода, ацетон, В качестве материалов для покрытий применяют поли.Я -капролактам (полиамид-б), полиэтилен высокой плотности марки 20906040 и поликарбонат марки ПК-1.

Толщину слоя оксида хрома (VI) определяют по отношению массы оксида хрома (VI) оставшейся на площади покрываемой поверхности после испарения растворителя, к удельной массе е применяемого оксида xpoMa(VI) . Нанесенную массу оксида хрома (ЧХ) на металлические подложки определяют взвешиванием на весах BJIP-20 г. Фольгу с нанесенным слоем оксида хрома (VI) термостатируют в термостате согласно температурно-временному режиму, указанному в табл.1. По окончании термостатирования образцы извлекают из термостата и укладывают на ровную поверхность. После охлаждения на образец через трафарет наносят слой дисперсного полимера и помещают в печь для оплавления. Оплавление проводят по температурно-временным режимам формирования покрьггий, характерным для данного полимера.

Например, формирование образцов из полиамида-6 проводят при 260 + 2 С в течение 1,5 — 2 мин. Скорость охлаждения образца 5 С/мин. Размер о образцов, нанесенных на фольгу—

100 х 15 х 0,4 мм. Испытания полученных таким образом адгезионных соединений проводят через 1 — 2 сут. Адгезионную прочность определяют методом отслаивания фольги от полимерной пленки под углом 180 (разрывная машина РМУ-О. 05-1, скорость перемещения зажима 50 мм/мин) и характеризуют усилием отслаивания в кН/м.

Влагостойкость адгезионных. соединений определяют по изменению адгезионной прочности после выдержки, образцов в воде при 20 + 2 С в течение 7 — 240 ч.

Данные по режимам формирования покрытий и их свойствам представлены в табл. 1 — 4.

Как видно из приведенных данных, использование предлагаемого способа позволяет в 30 — 40 раз ускорить технологию получения адгезионнО-активного слоя оксида хрома (VI), в

3-20 раз повысить адгезионную прочность и стабильность соединений термопластичных полимеров с металлами, а также в 2 5 — 4,0 раза увеличить влагостойкость полиамидных покрытий после выдержки.в воде в течение 7—

240 ч.

Благодаря ускорению технологического процесса, повышенной стабильТаблица

Известный способ (I 1 3

Параметры

6 7 8

1 2 3

160

0 70

2 4 214 2 ° 4

260 260

260 260 260

240 с 20+ 2оС, ч .Параметры

Продолжение табл. 1

1 . Предлагаемый способ

9 10 11 12 13 14

15 16 17 18 19 20 21

1I

Толщина наносимого слоя оксида(yZ), нм 300 160 160 160 160 160 160 160 160 160 400 160 160

Температура термообработки, С 260 260 300 270 260 300 300 260 260 260 260 310 300

Продолжительность термообработки, мин 1 10 10 30 120 30 120 1 1 1 — - 180

Выдержка образцов с полимерными покрытиями в воде, t 20 «+2аC и

7 168 2405 16 ной адгеэионной прочности полимерных покрытий к металлическим подложкам, получаемых по предлагаемому способу, и их влагостойкости, он найдет широкое применение в народном хозяйстве при использовании полимерных покрытий в триботехнике, электро. технике, химической и других отраслях промышленности. формула изобретения

Способ получения полимерных покрытий на поверхности металлических

Толщина наносимого слоя оксида хрома, (VI), нм

Температура термообработки, С о

Продолжительность термообработки, мин

Выдержка образцов с полимерными покрытиями в воде, 36478 6 иэдепий, включающий последовательное нанесение подслоя оксида шестивапентного хрома термопластичного полимера и термообработку, о т л и5 ч а ю шийся тем, что, с целью повышения скорости формирования подслоя, адгезии и влагостойкости покрытий, подслой наносят толщиной

16

85 — 300 нм из раствора оксида шестивалентного хрома в легколетучем растворителе, а термообработку . ироводят при 260 - 300 С в течение 1 - 120 мин, 16364 78 аэ ъсЪ а и й и оа

ОЪC4 N и й оо«CI

ОЪ

I б 1

° л щ и й и А!О оо л л л с д оо

«о л л с

1 CO

«o .- 0

° \ и й

° \йб CV

I l о б о с о

В оа

° и й м м cv! ! !

I ! со !

1 ! 1

1 1

1 1

1 1

1

1

1

1 1

Ю о

«! о

И о

М Ъ СО и й с б cV

«съ и ! О б

1 о

I л л с сЪ и

1 м

1 1

1

1.

1 1 !

I !

I I

Я

Ф

Е х сбб х

Е

K о б о

Ц б

Е х

D и й! м сЪ сч л оо о оъ л л

Р Ъ M с б л о о л см о и съ «с! л и й й

«йб М 1 1

3 оо и « . ) л л

«4 а4/Ъ и ф оо

* и

1 w w I 1 л

t( о ббб

I! «УЪ

I л с о л

IM о й

O «I и й и ечмл I 1 л л оо сЪ О л л с Ъ «О

Ю

«О «О л л

«ГЪ с х и

Щ о

Ю и м

I l I мО о и й и

«Ъ сСЪ сЪ о

° й!

«ЪР !

1 й

° «йб и й о!

1 !

1

1

1

I! ! ! о ! «о ! с б I!

3 о ! х о х о л

«йб й

«Cl х

Е и о х о а !

«сЪ

ЦЪ и о

Х «б! а а ъо х оох ай Сб!

1 1 !.I! с Ъ

О !Со сб lO!!!!

I «C!! CV о

dl и о с» «с

«съ сб сб сч и й и й о оось й» и R х о х

L о х

L, и

° »

I

I ! 1

1 !. о о о

«йб! !

I !

>х

Ф сО!

5 б х о

Ц о с:(И

«4 «бб

tCI Q х ! ! СО !4 ! !! х х б о

В

1-ф Ю

М «4О

1 !

Ц !

4, с,б 3 Ю Д

1 1 ! а о

1 О О

1 м

1 I!

1 1!!! 1 1

1 1 1

1 !

1 1 !!!

1 1

1 1

1 1!

1 1! м

О ««Ъ и й и й о о сЪ м О « ъ и а оооо

I V

Ц! О сч!! б!! +1

1 бо сч

I 1I с ЪО !

1 с«1!! ! !! !

I O O ! л й

— бИ оооо

Со «ОсЪ л л л л ч с Ъ cv»«ЪО О О л л л л сЪ О сЪ о ооо .«О cV cV л л л л оооо

О О О«О с"Ъ й- «О л л л, л оооо

& сО а съ О Ссб

О сЪОь с!1 О

О с.б О

«Ъ сб л л л ооо сб 4

Е СО, а сб!

ОО !сб б-:!

5о х аоъ э,ео о ц Х с"б б

16364 78

Таблица 4 Время, необходимое для получения подслоя из окиси хрома (VI) толщиной 160 нм на 10 см поверхности детали, кс, при 20 + 5 С

Способ нанесения оксида хрома из раствора плоской ципиндричес- сложной поверх- кой поверх- конфигуности ности рации

1,4

5 ° 10 Э

Водный

В ацетоне

3,6

5 .10

7,2 (8-10) 10

Составитель Л.Казакова

Редактор Н.Бобкова Техред Л.Олийнык Корректор С.Шекмар

Тираж 557 Подписное

Заказ 798

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина, 101