Способ получения покрытий

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОКРЫТИЙ путём нанесения термопластичного полимера на подготовленную металли .ческую поверхность, термообработки . . и последующей механической обработки путем приложения нагрузки к на- , несенному полимеру, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения адгезии для приложения нагрузки по полимеру ударяют300-4000 раз с частотой ОД-10 Гц при удельной энергии удара 0,2-1,2 кДж/м ё (П

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ЗСЮ B 05 0 3 12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3457423/23-05 (22) 23.06,82 (46) 07.11.83. Бюл. 9 41 (72) В А.Белый, Ю.A.Óñîâè÷ и О.Е.Рейнвальд (71) Институт механики металлополи" мерных систем AH БССР (53) 678 ° 026(088 8)1 ,(56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 324165, кл. В 29 С 13/00, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР . Ю 3)2966, кл. С 25 0 13/00, 1965

3. Авторское свидетельство СССР

9 443792, кл. В 29 С 13/00, 1970 (прототип).

„„SU„„7 А (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОКРЫТИЙ путем нанесения термопластичного полимера на подготовленную металлическую поверхность, термообработки . . и послвдукщей механической обработки путем приложения нагрузки к нанесенному полимеру, о т л и ч а юшийся твм, что, с целью повышения адгезии для приложения нагрузки по полимеру ударяют 300-4000 раз с частотой 0,1-10 Гц при удельной энергии удара 0,2-1,2 кДж/м.

1052277

Иэобретенив относится к процессам.получения защитных антифрикционных декоративных и др. покрытий из термопластичных полимерных материалов и может быть использовано в машиностроении, химической, нефтеперерабатывающей промышленности и других отраслях народного хозяйства.

Покрытия иэ полимерных материалов нашли широкое:применение в технике, в связи с чем необходимо повышение работоспособности покрытий, обеспечение комплекса физико-механических свойств, определяющих зту работоспособность. К этим свойствам в первую очередь относится адгеэионная проч- 15 ность металлополимерного соединения, т..е. прочность сцепления покрытия с подложкой. Наряду с поиском новых материалов, обладающих лучшей адгеэией к металлам, поиском методов об- 2О .работки поверхности. металла и создания на ней промежуточных слоев, важное место занимают технологические привмы формироваяия покрытий. К ним относятся методы нанесения полимерного материала на обрабатываемое изделие, методы подвода тепла к нанесенному на изделие слою материала, методы химического и механического воздействия на формируемое покрытие.

Методы механического воздействия ввиду своей простоты и доступности представляют особый интерес.

Известен способ облицовКи деталей литьем под давлением с последующим 9 калиброванием полученного покрытия по мере его отверждения (1), Данный способ позволяет повысить прочность, плотность, микротвердость, но адгезионная прочность изменяется незначительнб. 40

К увеличению адгеэионной прочности металлополимерного соединения, . которая является важнейшей и определяющей характеристикой работоспособ- 5 ности покрытий, ведет обработка покрытия путем приложения к его поверхности нагрузки.

Известен способ получения покрытий которые формируют при повышен1

Е ном до 7 кг/см давлении (2)..

Однако полученное покрытие обладает невысокой микротвердостью.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ пслучения покрытий путем нанесения термоплас" тичного полимера на подготовленную металлическую поверхность, термообработки и последующей механической обработки путем приложения нагрузки в 50-100 кг к нанесенному полиме" ру (3) .

Известный способ позволяет улуч-, шить адгеэию получаемых покрытий, .однако повышение адгезионной прочности соединения в этом случае определяется. в основном ростом площади адгезионного контакта эа счет удаления газовых включений иэ поверхност" ного слоя полимер - металл и частичного заполнения расплавом полимера микронеровностей поверхности иэделия.

При формировании. покрытия в оптимальных температурно-временных режимах максимальный объем газовых включений составляет 2-5Ъ от объема покрытия, поэтому повышение адгвзии, наблюдаемое на практике, составляет 10-20%.Необходимо отметить трудности конструктивного и технологического оформления этого процесса для изделий сложной конфигурации.

Цель изобретения — повышение адгезии.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения покры" тий путем нанесения термопластичного полимера на подготовленную металлическую поверхность, термообработки и последующей механической обработки путем приложения нагрузки к нанесенному полимеру, в котором для приложе" ния нагрузки по полимеру ударяют

300-4000 раз с частотой 0,1-10 Гц при удельной энергии удара 0,21,2 кДж/м.

B результате приложения ударной . нагрузки в обрабатываемом покрытии происходят сложные процессы, вклю" чающие затекание полимера s микронеровности поверхности иэделия, механохимическое окисление макромолекул полимера с образованием активных. групп (карбонильных, карбоксильиых и т.д.) и взаимодействием последнИх с иэделием, а также изменение надмолекулярной структуры полимера и перераспределение внутренних напряже" ний в покрытии. Все это s указанном диапазоне воздействия приводит к, рез" кому (1,2-2,0 раза) повышению адге" зии покрытия к изделию.

Пример. Покрытие получают иэ следующих порошкообразных термопластов: полиэтилена 20906-040 (ГОСТ

16338-.77), пентапласта.A (Ту 6-051422-71), полиамида Ъ610 (ГОСТ.

10589-73) и.поливинилбутираля ,кА (ГОст 9439-73). наполнителями

)."лужат тонкодисперсные порошки свинца (ГОСТ 3778-77) и окиси алюминия ,(ТУ 6-09-426-75), которые вводят

s полимер сухим смешением компонентов. В качестве подложки используют стальную (ГОСТ 503-71), алюминиевую (ГОСТ 618-62), медную (ГОСТ 1173-49), цинковую (ГОСТ 18846-73) и -никелевую (ГОСТ 6235"73) фольгу толщиной 0,1 мм, Формируют покрытие следующим об- разом. На предварительно обезжирен.ную техническим ацетоном фольгу наносят порошок полимера и проводят плен 1052277

Таблица 1

Материал

0,3

2,7

Полиэтилен

Пенопласт

Полиамид

° 463

503

0,3

503

Поливинилбутираль

О,б

503

Число ударов

Адгезия покрыты до обра ботк И кН/м

Частота нагружения, Гц

Удельная энергия удара кДж/м

Адгезия покрытия после обработки

-кН/м

« °

2!5

0,84

Алюминий

Поливинилбутираль

0,5

1,31

2500

2000

Полиаиид

Пентапласт.! I««

0,52

0,5

0!99

2В5

0!19

0,5

0,27

ЗЯО

0,42

25 0,5

Полиэтилен

««! I

0,88

1100

2,5 0,5

1300

«,! !»

0,82

О!42

Полиэтилен+2!5Ф свинца

3200 0,80

«! °

2!5 0,5

0!46

Полиэтилеи+15Ф свинца

2 5 0,5

1 . OI2

0 !83

„,! !««

3500

0,39

«,! I»

0!67! °

0,39

4000

Полиэтилен+2В5%

oaseN алюминия

2,5

l !»

О!64.0,5

0,47

1300

Полиэтилен+15% ок 3@3 щ алкжиния

2,5 0,5 ei5 О 5

0!5 0,5

О!5 0,5

0,84

0,65

° I

700

Сталь ..

Полиэтилен

1 р77

0,83

1500

«i l«

1,14.0,71 0,92

900

1!86

1300

Никель

Алкииний

Цинк

Полиэтилен

«! В, I

0,42

OI5 0,5

1100

0,88.

О!5 0,5

0,56

1500

0,27

««В В,» кообраэованне путем помещения образца в печь и выдержки его по режимам, приведенным в табл, 1. Затем образцы извлекают и выдерживают на воздухе

24 ч.

Температу- Длительра, К 1 ность, с

Материал покрытия Материал подложки

Полиэтилен+1% свинца

Толщина покрытия составляет

250 мкм. Полученное покрытие обрабатывают на ударном стенде, состоящем иэ наковальни с устройством эакрейления образца, ударника с электромагнитным приводом и пульта управления с формирователем импульсов и счетчиком количества ударов.

Частоту ударного нагруження изменяют от 0,1 до 20 Гц, а удельную энергию каждого удара от 0,05 до

2,0 кДж/м.

Адгеэию определяют при комнатной температуре методом отслаивания фольги от покрытия под углом 180 со скоо ростью 0,6 мм/с на адгезиометре

АДГ-3 М. РеэуЛьтаты испытания способа приведены в табл. 2. .Таблица 2

1052277 Продолжение табл, 2

4 5

6 7

2 Э

0,1

0,5 0,3&

Алюминий

1500

0,50

«! !

0,5

0,38

1700

0,64

° !

«! .

О !f6.

0,38

2000

О!61

3500

0,38

0,58! °

0,2

0,5

0,38

1700

0,63

450

«! !

1,0

1,2

0,38

О, 54.

Составитель P.Ýàêàð

Редактор И.Воловик Техред Л.Пилипенко Корректор М.Шароши

Эаказ 8730/6 Тираж 689 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4

Как следует из табл. 2, обработка покрытия посредством приложения удар ной нагрузки повышает его адгезию к подложке., В .процессе обработки адгезия увеличивается, достигая максимального значения при числе ударов, указанном в табл. 2, а затем снижается, т.е. описывается кривой с максимумом, Значения количества ударов выбраны следующим образом: минимальное количество ударов а соответствует максимуму адгезии пентапласта. Медленее. всех из исследуемых материалов повышается адгвзия полиэтиленового покры-ЗО тия, наполненного 163 порошкообразно" го свинца, которая своего максимума . достигает для выбранной минимальной удельной энергии каждого удара

0,2 кДж/м при 4000 ударов. Иэ табл.2 35 следует, что данное явление реализуется при всех выбранных значениях удельной энергии удара 0,2-0,51,2 кДж/м и частотах нагружения (Q,1-1,О- 10 Гц). Таким образом, при щ

Ф ударном нагружении адгезии покрытия повышается s 1,3-2,1 раза и превышает адгеэию покрытия, полученного по прототипу.

Ударную нагрузку можно прикладывать не только посредством твердого ударника, как в приведенных примерах, но и эластичного и жидкого. Применение ударника с эластичной контактной поверхностью (рвзина! полиуретан) целесообразно при обработке ,сложных поверхностей, для которых трудно обеспечить полное соответст-. вие профиля рабочей части ударника.

Осуществить процесс можно также, разместив изделие в жидкости и возбуждая ударную волну, например злект» рическим разрядом. Возможны и другие

Е варианты предлагаемого способа, например, вЯдеРжыа иэделия с покрытием в псевдоожиженном слое металлических или неметаллических частиц. Повышение адгезки покрытий является одним из важнейших способов увеличения их стойкости и работоспособности.