Способ получения покрытий

 

ОПИСАНИЕ ЕЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

1 (21) 5004674/05 (22) 14.08.90 (46) 15.11.93 Бюл. Na 41-42 (71) Инженерный центр "МашиностроителЬ" Министерства образования Украины (72) Петренко Щ Пятыхин ЛИ„ Грехнев ВН. Почуев НА (УЗ) Инженерный центр "Машиностроитель" Министерства образования Украины

Оя ВЦ др 29002520.С1 (51) ВМ 01 6 (64) СПОСОБ ЙОЛУЧЕИИЯ ПОКРЫТИЙ (И) Использование: при нанесении полимерных покрытий на изделия, предназначенные для работы в условиях вибраций, для повышения экономичности способа и улучшения качества пощыия Сущность: воздействие ультразвуковыми колебаниями на изделие осуществйпот в соответствии колебаний при жзтлуатации. 1 ил.

2002520

Изобретение относится к области пол-. учения. полимерных покрытий и может быть использовано при нанесении покрытий на изделия, предназначенные для работы в условиях вибраций. 5

Известен способ получения .покрйтий путем нанесения порошкообразного полимера и оплавления его в нагретой жидкости с помощью ультразвукового поля переменной частоты. t0

Известный способ имеет недостаточную экономичность. Это обусловлено тем, что конфигурация упрочняющего ультразвукового поля не соответствует той конфигу-, рации, которая имеет место при 15 эксплуатации изделия и вызывает разрушение покрытия. Указанное приводит к непроизводител ьному расходу энергии ультразвуковых колебаний на упрочнение участков покрытия, не подверженных нагру- 20 жению в процессе эксплуатации. Качество покрытия, получаемого по данному способу, невысоко, так как воздействие механических колебаний осуществляют при оплавлении, а не в процессе термообработки, когда 25 формируется структура полимера.

Известен также способ получения по-. крытий напылением на изделие тармореактивного или термопластичного полимерного порошка с последующей тер- З0 мообработкой при, воздействии ультразвуковых колебаний, согласно которому в период гелеообразования термореактивного или кристаллизации термопластичного полимера воздействуют ультразвуковыми З5 колебаниями на изделие при частоте, равной резонансной частоте изделия.

Этот способ не позволяет получить высококачественное покрытие, что связано с использованием для повышения адгезии ко- 40 лебаний только одной формы. Ультразвуковой обработке подвергаются лищь. отдельные (локальные) участки изделия с максимальной амплитудой колебаний на резонансной частоте. Между тем, при реаль- 45 ных условиях нагружения изделия в процессе эксплуатации максимальные амплитуды колебаний возникают и неупрочненных участках изделия, приводя к нарушению покрытия. Кроме того, при дан- ®0 ном способе также имеет место непроизводительный расход энергии ультразвуковых колебаний на повышение адгезии участков покрытия, не подвергающихся вибрационному нагружению в процессе эксплуатации.

Цель изобретения — повышение эконо мичности способа и улучшение качества покрытия.

Поставленная цель достигается тем, что . в способе получения покрытий напылением на изделие термореактивного или термопластичного полимерного порошка с последующей термообработкой при воздействии на иэделие ультразвуковыми колебаниями в период гелеобразования термореактивного или кристаллизации термопластичного полимера, воздействие ультразвуковыми колебаниями на изделие осуществляют в соответствии со схемой его нагружения и спектром его колебаний при эксплуатации.

Формирование структуры полимерного. покрытия ультразвуковыми колебаниями, имеющими место в процессе эксплуатации изделия, позволяет упрочнять те участки поверхности иэделия, которые в процессе эксплуатации подвергается разрушительному влиянию вибрации, что повышает экономичность способа и улучшает качество покрытия, Сущность изобретения состоит в формировании структуры равнопрочного полимерного покрытия на изделии ультразвуковыми колебаниями, соответствующими условиям эксплуатации изделия, что позволяет упрочнять наиболее уязвимые участки поверхности изделия при минимальном.расходе энергии ультразвуковых колебаний, Способ получения покрытий осуществляется по схеме, приведенной на чертеже.

Для получения покрытия на изделие 1 напыляют термореактивный или термопластичный полимерный порошок и подвергают термообработке. В период гелеобразования термореактивного или кристаллизации термопластичного полимерного покрытия в камере 2 на изделие воздействуют ультразвуковыми колебаниями от широкополосного пьезокерамического излучателя 3. Воздействие ультразвуковых колебаний на изделие осуществляют в соответствии со схемой его нагружения и спектром его колебаний при эксплуатации. Для этого вынужденные колебания подводят через кронштейн 4 åïления изделия на объекте, а питайие ультразвукового излучателя осуществляют от широкополосного усилителя 5, находящегося под воздействием задающего устройства 6, Задающее устройство 6 представляет собой магнитофон с записью спектра колебаний изделия в процессе эксплуатации. Таким образом, при формировании структуры полимерного покрытия иэделие находится под воздействием спектра колебаний, имеющего место при эксплуатации изделия. Это позволяет упрочнять участки поверхности изделия, на которых в процессе эксплуатации возникают пучности колебаний (т.е. участки, наиболее подверга2002520 где fo — начальная частота; у- скорость изменения частоты. Другой 20 областью применения предложенного способа получения покрытий являются защитные слои пьезокерамических элементов гидроакустических антенн гидролокаторов с шумовым излучением (напряжение на из- 25 лучатель подается с генератора шумового сигнала), Используются широкополосные пьеэокерамические преобразователи. выполненные в виде бимерных пьезоэлементв 45мм с серебряными электродами, полученными методами вжигания. Согласующий слой, нанесенный на излучатель, представляет собой адгеэионное покрытие на основе эпоксидного порошка марки П-ЭП-135 тол- щиной бΠ— 80 мкм.

Токопроводящие элементы припаяны непосредственно с серебряным) электродам преобразователя и также защищены полимерным покрытием, Режим нанесения порошкового полимерного покрытия следу(ощий. Напыление порошка на предварительно обезжиренный пьезоэлемент осуществляется с помощью установки осаждения порошковых полимерных материалов из аэродисперсного слоя с наложением внешнего электростати, ческого поля. Установка содержит камеру напыления, снабженнуга распыляющим элементом и системой подвода высокого напряжения, напорный и всасывающий трубопроводы, источник высокого напряжения и центробежный вентилятор, Подвеска пьезоэлемента в камере напыления производилась непосредственно на токопроводящих элементах. Напыление осуществлялось в течение 20 с при напряжении электростатического поля 18 кВ, Затем пьезоэлемент со слоем нанесенного порошка помещался в емые разрушительному действию вибраций). Указанное дает воэможность значительно уменьшить непроизводительный расход энергии ультразвуковых колебаний и повысить вибропрочность покрытия.

Пример, Из всего многообразия форм способа получения покрытий рассмотрим применение этого способа для создания защитного согласующего слоя широкополосных пьезокерамических излучателей, нагруженных на морскую воду. Подобные излучатели предназначены для гидроакустических антенн гидролокаторов с частотной модуляцией сигнала. Частота сигнала меняется со временем по линейному закону сушильный шкаф СНОЛ, в котором производилось оплавление покрытия при температуре 185 г- 5 С в течение 30 с. После этого температуру уменьшали до 130 С и в тече5 ние 40 мин (время желатинизации порошка) в пьезоэлементе возбуждал; ° ультразвуковые колебания. Электрические колебания ультразвуковой частоты подавались на пьезоэлемент от генератора Л-31 через широ10 кополосный усилитель. В генераторе имеется регулировка диапазона девиации частоты. Окончательную термообработку (отверждение) покрытия проводили в течение Зтгг при .130 С беэ возбуждения ультра15 звуковых колебаний (режим отверждения покрытия на основе порошка П-ЭП-135 по

ТУ).

После отверждения покрытия иэделие (пьезоэлемент) извлекали из термостата и охлаждали при комнатной температуре.

Были подготовлены четыре вида образцов: с покрытием, сформированным без ультразвука (образец М 1); с покрытием, сформированным при воздействии ультразвуковых колебаний резонансной частоты 31 кГц (образец f4 2); с покрытием; сформированным ультразвуковыми колебаниями со спектром, содержащим частоты 20, 22, 27, 29, 31, 35, 56, 73, 80 кГц (образец М 3); с покрытием, сформированным при воздействии ультразвуковых колебаний с диапазоном девиации частоты от 18 до 90 кГц (образец М 4).

Качества диэлектрического покрытия определялось по времени наработки до скачкообразного нарушения сплошности покрытия при действии ультразвуковых колебаний с диапазоном девиации частоты от

18 да 90 кГц, на пьезоэлемент, погруженный в 67;-ный раствор NaCI.

Нарушение сплошности диэлектрического покрытия фиксировалось вольтметром, включенным в цепь источника постоянного напряжения, одна клемма которого:соединена с раствором NaCI; а вторая — c изолированным серебряным электродом пьезокерамического излучателя, В результате проведенных опытов установлена следующая наработка образцов до нарушения сплошности покрытия. ч:

Образец М 1 — 112

Образец М 2 — 135

Образец М 3 — 152

Образец М 4- 196

Таким образом, применение предложенного способа получения покрытий позволяет увеличить наработку пьеэокерамического

2002529

Составитель M.Êàëóãèíà

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Н. Милюкова

Редактор

Заказ 3202

Тираж . Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Умгород, ул.Гагарина, 101 излучателя до первого отказа, по сравнению с прототипом (образец Гк 2), не менее, чем на 30-",ь.

Аналогичные результаты были получены при использовании предложенного способа получения покрытий для

Формула изобретения спасов Получения поКРытий Hàпилением на изделие термореактивного или термопластичного полимерного порошка с последующей термообработко . при воздействии на изделие ультразвуковыми колебаниями в период гелеобразоваширокополосных пьезопреобразователей с шумовым излучением. (56) Авторское свидетельство СССР

М 560648, кл. В 05 D 1/06, 1977.

5 Авторское свидетельство СССР

М 942812, кл. В 05 О 1/06, 1982. ния термореактивного или кристаллизации термопластичного полимера, отличающий10 ся тем, что, с целью повышения экономичности способа и улучшения качества покрытия, воздействие ультразвуковыми колебаниями на изделие осуществляют в соответствии со схемой его нагружения и спектром его колебаний при эксплуатации.