Способ нанесения полимерных покрытий на поверхность металла

 

Использование: создание высокомолекулярных покрытий на поверхности металла, создание защитных антикоррозионных и декоративных покрытий, а также покрытий, работающих в качестве твердой смазки при холодной штамповке металлов. Сущность изобретения: нагрев обрабатываемой поверхности перед нанесением покрытия осуществляют на 10 - 400°С выше температуры деструкции наносимого высокомолекулярного соединения. 1 з.п. ф-лы, 6 табл.

Изобретение относится к технологиям создания высокомолекулярных покрытий на поверхности металла и может быть использовано, в частности, для создания защитных антикоррозионных и декоративных покрытий, а также покрытий, работающих в качестве твердой смазки при холодной штамповке металлов.

Известен способ нанесения покрытий из полимерных высокомолекулярных соединений на поверхность металлических изделий, включающий их предварительный нагрев перед обработкой водной дисперсией полимера до температуры не выше 140^оС (ниже температуры деструкции полимера) и последующие операции, связанные с удалением избытка полимерного материала, промывкой от ПАВ и электролита, сушкой и спеканием (отверждением). Однако известный способ имеет ряд недостатков: сложность (многооперационность) технологического процесса, длительность процесса формирования покрытия, высокий расход полимерного материала, а также невысокие физико-химические и антикоррозионные свойства нанесенного покрытия.

Техническим результатом изобретения является создание на поверхности металлов полимерного покрытия с высокими антикоррозионными и декоративными свойствами, а также создание покрытия, работающего в качестве твердой смазки при холодной штамповке металлов.

Это достигается тем, что в способе нанесения полимерных покрытий на поверхность металла, заключающемся в том, что обрабатываемую поверхность перед нанесением покрытия нагревают, а нанесение покрытия осуществляют водной и/или органической дисперсией на основе высокомолекулярных соединений нагрев поверхности осуществляют на 10-400^оС выше температуры деструкции наносимого высокомолекулярного соединения. При этом используют дисперсию с концентрацией высокомолекулярного соединения в ней 1-200 г/л. В качестве высокомолекулярных соединений (ВМС) могут быть использованы поливинилхлорид, политетрафторэтилен, синтетические латексы, поливинилацетат и его сополимеры, полиакрил, эпоксидные смолы и др.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что при обработке нагретого металлического изделия дисперсией ВМС поверхность металла начинает быстро охлаждаться за счет теплоотвода в раствор. Как только температура поверхности становится ниже температуры деструкции ВМС, начинается поверхностная коагуляция дисперсных частиц ВМС, которые образуют сплошную ровную пленку на поверхности, препятствуя доступу к ней холодного раствора. Процесс поверхностной коагуляции протекает очень быстро (1-3 с), после чего обработку детали дисперсией прекращают. За счет высокой температуры поверхности металла сформированные полимерные пленки получаются сухими (они не содержат воды после извлечения детали из раствора). Поскольку теплопроводность полученной пленки низка, скорость охлаждения детали на воздухе резко снижается и частицы пленки успевают свариться между собой, пока поверхность не остыла.

При обработке поверхности по прототипу растворитель, находящийся в глубине нанесенного слоя, испаряясь при сушке, создает дефекты в пленке, которые закрепляются последующим спеканием. В предлагаемом способе частицы ВМС коагулируют в местах наиболее высоких температур, что создает практически бездефектную пленку.

П р и м е р 1. Образцы, изготовленные из стали Ст3, нагревали до температур 430, 500 700, 820^оС, что выше температуры деструкции ПТФЭ (420^оС), соответственно, на 10, 180, 280 и 400^о и погружали в водный раствор суспензии ПТФЭ-4ДВ с размером частиц 0,06-0,4 мкм. Характеристики полученных пленок приведены в табл.1.

П р и м е р 2; Образцы, изготовленные из стали Ст3, нагревали до температуры 230,350,450,550^оС, что выше температуры деструкции (180^оС) бутадиенстирольного каучука (латекс БСК) соответственно на 50,170,270 и 370^оС. Затем погружали в водную дисперсию латекса БСК. На образцах формировалась очень плотная и блестящая пленка, цвет которой зависит от температуры образца при нагревании. Характеристики полученных пленок приведены в табл.2.

П р и м е р 3. Образцы, изготовленные из стали Ст.3, нагревали до температуры 300,350,450^оС, что выше температуры деструкции (270^оС) эпоксидной смолы ЭД-5 соответственно на 30,80 и 180^оС, затем погружали в водно-ацетоновую дисперсию эпоксидной смолы ЭД-5. Характеристики полученных пленок приведены в табл.3.

П р и м е р 4. Образцы, изготовленные из стали Ст.3, нагревали до температуры 300,350,450^оС, что выше температуры деструкции поливинилхлорида (230^оС) соответственно на 70, 120 и 220^оС, затем погружали в дисперсию поливинилхлорида в циклогексаноне. Характеристики полученных пленок приведены в табл.4.

П р и м е р 5. Образцы, изготовленные из меди, алюминия, титана, покрывали в режимах, описанных в примерах 1-4, и подвергали коррозионным испытаниям по методикам различных для каждого металла. Результаты приведены в табл. 5.

П р и м е р 6. Детали, предназначенные для холодной штамповки, нагревали до температур 430, 600, 700^оС, что выше температуры деструкции ПТФЭ (420^оС), соответственно, на 10, 180, 280^оС, и погружали в водный раствор суспензии ПТФЭ Ф-4ДВ с размером частиц 0,06-0,4 мкм. Характеристики полученных пленок приведены в табл.6.

Формула изобретения

1. СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ПОВЕРХНОСТЬ МЕТАЛЛА, заключающийся в том, что обрабатываемую поверхность перед нанесением покрытия нагревают, а нанесение покрытия осуществляют водной и/или органической дисперсией на основе высокомолекулярных соединений, отличающийся тем, что нагрев поверхности осуществляют на 10 400^oС выше температуры деструкции наносимого высокомолекулярного соединения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют дисперсию с концентрацией высокомолекулярного соединения в ней от 1 до 200 г/л.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3