Способ получения полимерных покрытий на металлах
Патент 457284
Авторы
Классы МПК
Способ получения полимерных покрытий на металлах
Иллюстрации
Реферат
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i>457284
Сента Советских
Социалистических
Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства— (22) Заявлено 29.02,72 (21) 1755339 23-5 с присоединением заявки— (32) Приоритет—
Опубликовано 05.10.75. Бюллетень № 37
Дата опубликования описания 04.01.76 (51) М. Кл, В 44d 1/095
Государственный комитет
Совета Министров СССР ло делам изобретений н открытий (53) УДК 678.026.3 (088.8) (72) Авторы изобретения
Н, И. Егоренков, Д. Г, Лин, И. Насыров, Е. H. Соколов и В. A. Белый (71) Заявитель
Институт механики металлополимерных систем
AH Белорусской ССР (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ
ПОКРЫТИЙ НА МЕТАЛЛАХ
Способ относится к области создания защитных (антифрикционных и антикоррозионных) покрытий па металлах.
Известно, что при увеличении степени окисления неполярных полимеров адгезия их к металлам увеличивается.
В основном увеличения адгезии неполярных и слабополярных полимеров к металлам достигают значительными термическими воздействиями,на покрытие, В этом случае ozwcление полимера до степени, необходимой для обеспечения достаточной адгезии, достигается либо за счет предварительного нагрева изделия до высокой температуры, либо в процессе последующей термообработки покрытий. Однако этот способ увеличения адгезии обладает рядом существенных .недостатков, одним из которых является то, что в процессе термического воздействия окисляется не только определяющий прочность адгезионного соединения тонкий граничащий с металлом слой полимера, но и полимер в объеме. Вследствие окисления полимера физико-механические и химические свойства его существенно ухудшаются, в результате чего резко сужается область применения покрытий и срок их службы. Максимальные значения адгезии для нестабилизированного полимера по сравнению со стабилизированным достигаются при меньших температурно-временных воздействиях, однако, из-за слабой фото- и термостойкости большинства полимеров покрытия из нестабилизированного материала не получили широкого распространения.
Поэтому для получения покрытий с высокими эксплуатационными свойствами зачастую на деталь наносят поочередно два слоя полимера: нестабилизированный и стабилизированный. Однако при создании двухслойных покрытий с использованием известных методов нанесения полимера на детали возникает ряд технологических трудностей: необходимость использования при нанесении порошка на детали двух аппаратов для напыления, а также наличие промежуточной операции — термообработки подслоя.
В предложенном способе для напыления используют порошкообразный материал, состоящий нз,стабилизированного и нестабилизированного полимера. Оптимальные размеры частиц нестабилизированного порошка 25—
100 мкм, стабилизированного 100 — 250 мкм.
Весовые соотношения компонентов смеси определяют расчетным методом из отношения необходимых толщин слоев. Толщина подслоя зависит от термостойкости полимера, скорости диффузии кислорода через расплав, каталитической активности поверхности изделия и других факторов, определяющих изменение адгезии. Размеры же второго слоя в основном
457284
Предмет изобретения
Составитель P. Вакар
Техред Т. Миронова
Редактор T. Девятко
Корректор И. Симкииа
Заказ 1142/1713 Изд.,Мо 11 Тираж 474 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» определяются условиями эксплуатации покрытия.
1-1анасение порошка в предлагаемом способе осуществляют следующим образом.
Изделие нагревают до необходимой для получения покрытия температуры, Затем изделие не погружают в псевдоожиженный слой, как обычно принято, а выдерживают некоторое время над псевдоожиженным слоем.
При этом за счет пневматического или электростатического извлечения из слоя мелких фракций нестабилизированного полимера на поверхности изделия образуется тонкая пленка полимера. Будучи тонкой, эта пленка быстро окисляется. Чем выше температура и тоньше пленка, тем быстрее степень окисления полимера достигает величины, достаточной для высокой адгезии. Затем изделие погружают в псевдоожиженный слой и выдерживают в течение времени, необходимого для обеспечения заданной толщины покрытия.
При формировании покрытий на каталитически активных к термоокислепию полимера металлах можно использовать стабилизированный материал. Благодаря интенсификации металлом термоокислительных процессов, а также облегченной диффузии кислорода через тонкий слой покрытия к границе раздела, при данных температурно-в ременных воздействиях создаются условия для обеспечения достаточной адгезии полимера к изделию. В этом случае применяют дисперсный стабилизированный полимер, имеющий различный гранулометрический состав (полидисперсные порошки) . .В дальнейшем изделие с нанесенным полимером подвергают дополнительной термообработке, необходимой для дооплавления покрытий и формирования контакта между слоями. При создании покрытий на теплоемких деталях необходимость в такой термообработке может отсутствовать, поэтому эти покрытия подвергают охлаждению непосредственно после извлечения детали из аппарата для .напыления.
Предлагаемый способ нанесения покрытий может быть использован для всех неполярных или слабополярных полимеров с целью увеличения их адгезии к металлу. В качестве мелкой фракции можно использовать не только нестабилизированный, но и предварительно модифицированный (с целью повышения полярности), например, окисленный полимер, при условии удовлетворительного сов5
35 мещения его с материалом основного слоя.
В этом случае нанесение подслоя можно осуществлять, используя осаждение заряженных частиц порошка на холодные детали. Однако при формированиями основного слоя необходимо применять нагрев изделия непосредственно в псевдоожи>кенном полимере, например, индукционным способом.
Предлагаемый способ был апробирован в лабораторцых условиях. Стальные образцы (50Х50Х4 лл) подвергают механической обработке (i75 —,г7) и обезжиривают дистиллятом ацетона. В качестве материала для напыления используют композицию из
12,5 вес.,(цестабилизированпого пентона с размером частиц 25 — 27 лкл и 87,5 вес. стабилизированного с вел ичиной частиц ! 00 — 250 лкл. Нанесение покрытий осуществляют на установке вибровихревого напыления с одновременной электризацией порошка при температуре изделия 250 С. Толщина подслоя составляет 0,04 — 0,05 лл, основного слоя — 0,3 — 0,4 лл. После напыления порошка покрытие подвергают термообработке при
250 С в течение 10 лин для дооплавления.
Осаждение осуществляют в воде при 15 С, после чего покрытие термообрабатывают при
100 С в течение 1 час. При определении адгезии покрытий оказалось, что усилие о слаивания покрытий от подложки находится в прсдкелах 10 — 15 кг/сл. Покрытие .же из термостабилизированного пентона такой же толщины и полученное при аналогичных термических режимах без промежуточного подслоя имеет незначительную адгезию к металлу (менее 0,5 кг/сл) .
Способ получения полимерных покрытий на металлах путем обработки нагретого изделия из металла над нсевдоожи>кенным слоем порошкообразного полимера, отличаюи(ийся тем, что, с целью получения покрытия с высокой адгезией, используют псевдоожиженный слой, состоящий из смеси нестабилизированного полимера дисперсностью 25—
100 лкл в количестве 5 — 20 вес. % и стабилизированного полимера дисперсностью 100—
250 лкл в количестве 80 — 95 вес. % и после обработки изделия над псевдоо>киженным слоем его погружают в оставшийся псевдоожиженный слой, содержащий стабилизированный полимер.