Способ нанесения антифрикционных покрытий на стальную поверхность

Способ нанесения антифрикционных покрытий на стальную поверхность

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к способу нанесения антифрикционных эпоксидных покрытий на стальную поверхность, в частности стальную сердцевину подпятникового узла тележки вагона и другие узлы трения.

Изобретение заключается в приготовлении двух комплектов композитов, загрузке их в бачки двухсоплового краскораспылителя и дальнейшем напылении на стальную поверхность, предварительно обработанную фосфатирующим составом, устраняющим ржавчину и окисную пленку. Смоляная часть состоит из диглицидиланилина (промышленная марка - смола ЭА, содержащая 32÷36% эпоксидных групп, с вязкостью ~1000 сантипуаз) и ускорителя аминного отверждения - оксикислоты. Отверждающая часть состоит из аддукта, полученного взаимодействием пара-аминобензиланилина (промышленная марка - «бензам АБА») с диглицидиловым эфиром полиэпихлоргидрина (промышленная марка - смола Э-181, вязкость 80÷100 сантипуаз). Для сравнения смола ЭД-20 имеет вязкость ~15000 сантипуаз. Обе части композита содержат антифрикционные наполнители и растворители. Они стабильны при хранении, но при смешении быстро отверждаются в обычных условиях (от -5°C до +40°C).

Ближайшим прототипом заявляемого решения является «Способ изготовления антифрикционных вставок подпятника тележки вагона» (патент RU 2501690 С2), позволяющий наносить эпоксидное антифрикционное покрытие на стальную поверхность после ручного смешения двух частей состава методом контактного формования. Недостатком указанного способа является использование ручного труда и низкая производительность.

Целью заявляемого способа является получение эпоксидных высокопрочных антифрикционных покрытий путем напыления двухсопловым краскораспылителем, позволяющим в десятки раз ускорить процесс нанесения без применения подогрева и ручного труда.

Поставленная цель достигается тем, что в производственных условиях приготавливают и упаковывают стабильный при длительном хранении и транспортировке комплект из двух частей: первой - смоляной части, представляющей собой низковязкую эпоксидную смолу (промышленная марка ЭА, химическое название - диглицидиланилин) с высокой удельной функциональностью (содержит 35% эпоксидных групп, т.е. в 1,5 раза больше, чем наиболее часто применяемая смола ЭД-20), являющейся главным фактором повышения прочностных показателей, и ускорителя отверждения - оксикислоты - в количестве от 1 до 5 мас.ч. на 100 мас.ч. смолы, не взаимодействующей со смолой в обычных условиях; и второй части - отверждающей, представляющей собой нетоксичный жидкий аддукт, впервые полученный авторами взаимодействием пара-аминобензиланилина с низковязкой эпоксидной смолой марки Э-181 (химическое название - диглицидиловый эфир полиэпихлоргидрина) при 10÷15-кратном избытке от стехиометрии пара-аминобензиланилина. При этом обе части содержат антифрикционный наполнитель - смесь углеродного рубленого волокна и дисульфида молибдена, а также малотоксичный технологический растворитель этилацетат или бутилацетат, позволяющий достичь высокого содержания наполнителя и испаряющийся в процессе нанесения и отверждения покрытия.

Состав композита и методы его применения впервые разработаны авторами как часть заявляемого изобретения.

Пример 1.

Получение смоляной части композита

В реактор, снабженный быстроходной мешалкой, загружают 100 мас.ч. жидкой низковязкой эпоксидной смолы - диглицидиланилина (промышленная марка - смола ЭА), затем добавляют последовательно 3 мас.ч. молочной кислоты, 9 мас.ч. растворителя - бутилацетата, 45 мас.ч. дисульфида молибдена и 55 мас.ч. рубленого углеродного волокна марки ВМН-2 длиной 16 мм и перемешивают 10 минут. Полученный состав упаковывают в герметичную тару.

Получение отверждающей части композита

В другой реактор загружают 780 мас.ч. (из расчета, превышающего стехиометрию в 12 раз) пара-аминобензиланилина (промышленная марка - «бензам АБА»), подогретого до +60°C, затем к нему добавляют 100 мас.ч. диглицидилового эфира полиэпихлоргидрина (содержащего 27% эпоксидных групп, промышленная марка - смола Э-181) и при перемешивании смесь выдерживают 15 минут, при этом образуется аддукт, к которому добавляют растворитель и наполнитель в тех же соотношениях, что и в смоляной части, т.е. аддукт:растворитель:двухкомпонентный наполнитель 103:9:100. Полученную отверждающую часть также упаковывают в герметичную тару.

Нанесение антифрикционного покрытия

Стальную поверхность перед нанесением антифрикционного композита предварительно обрабатывают фосфатирующим модификатором ржавчины на основе ортофосфорной кислоты марки СФ-1 (ПТУ 212-002-18817747-2001), после чего комплекты, состоящие из двух равных по массе и объему частей, каждый по отдельности перемешивают дрелью с насадкой и заливают два бачка двухсоплового краскораспылителя КРП СО 24А. Далее в течение 2 минут напыляют композит, который смешивается в факеле распыляемого материала (возможен вариант применения краскораспылителя с головкой внутреннего смешения). Нанесенный состав отверждается в течение 6 часов при +20°C. Допустимо отверждение состава в интервале от -5°C до +50°C и в условиях 100% влажности. Краскораспылитель с заполненными бачками может находиться в течение 4-х часов, а процесс нанесения покрытия может прерываться на несколько часов.

Примеры 2÷4 осуществляют аналогично примеру 1 с изменением параметров и применяемых соотношений в соответствии с таблицей 1. Свойства антифрикционных материалов, полученных по заявляемому способу, приведены в таблице 2.

Данные таблицы показывают, что заявляемый способ позволяет не только ускорить процесс нанесения в 30÷60 раз, но и существенно повысить теплостойкость и механическую прочность покрытия.

Способ нанесения антифрикционного покрытия на стальную поверхность, включающий ее предварительную обработку фосфатирующим составом, отличающийся тем, что на стальную поверхность двухсопловым краскораспылителем наносят эпоксидный композит, состоящий из двух равных по массе и объему эпоксидной смоляной и отверждающей частей, подаваемых из разных сопел, смешивающихся в процессе нанесения, первая из которых, смоляная, состоит из низковязкой смолы в виде диглицидиланилина и ускорителя отверждения в виде оксикислоты в количестве от 1 до 5 мас.ч. на 100 мас.ч. смолы, а вторая, отверждающая, представляет собой нетоксичный жидкий аддукт, изготавливаемый взаимодействием пара-аминобензиланилина с диглицидиловым эфиром полиэпихлоргидрина при 10÷15-кратном избытке от стехиометрии пара-аминобензиланилина, при этом обе части содержат одинаковые количества антифрикционных наполнителей от 40 мас.ч. до 200 мас.ч. на смоляную и отверждающую части, состоящих из смеси рубленого углеродного волокна длиной от 2 до 30 мм и дисульфида молибдена в соотношении от 15:85 до 95:5 и дополнительно растворители в виде этилацетата или бутилацетата в количествах от 3 до 15 мас.ч. на 100 мас.ч. исходной смоляной и отверждающей частей, испаряющиеся в процессе нанесения и отверждения.