Способ антидиффузионной защиты топливного бака транспортного средства из ударопрочного термопласта

 

Использование: изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано при изготовлении из термопластов топливных баков транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания, например автомобиля. Сущность изобретения: в способе антидиффузионной защиты топливного бака транспортного средства из ударопрочного термопласта при нанесении металлического покрытия на внутреннюю поверхность топливного бака ее предварительно окисляют или сульфируют. Затем поверхность обрабатывают восстановителем и водным раствором, содержащим ионы металла, для восстановления их из водного раствора на поверхности бака. При этом обработку водным раствором, содержащим ионы металла, осуществляют до получения поверхности бака пленки толщиной по меньшей мере 0,003 мм.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано при изготовлении из термопластов топливных баков транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания, например автомобиля.

Известен полиэтиленовый топливный бак, полученный способом формирования с раздувом, имеющий высокую ударную прочность, удовлетворяющую требованиям при испытании бака на прочность [1] Однако в известном топливном баке имеет место диффузия топлива через поверхность бака, что ограничивает их применение.

Известен многослойный пластмассовый топливный бак, выполненный по меньшей мере из двух слоев, при этом наружный слой выполнен из полиэтилена, а внутренний из материала, непроницаемого для газа или жидкости, например, полиамида [2] Однако изготовление многослойного бака требует сложного оборудования.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ антидиффузионной защиты топливного бака транспортного средства из ударопрочного термопласта, при котором осуществляется нанесение на внутреннюю поверхность топливного бака металлического покрытия, химически устойчивого к топливу [3] В известном способе внутреннюю поверхность бака покрывают металлической фольгой толщиной не менее 10 мм, при этом со стороны бака фольгу покрывают соединительным слоем, выполненным из материала бака. Поэтому известный бак имеет большую массу, не технологичен и имеет недостаточную непроницаемость для топлива.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности защиты от диффузии топлива через поверхность бака.

Для достижения технического результата в способе антидиффузии защиты топливного бака транспортного средства из ударопрочного термопласта, при котором осуществляют нанесение на внутреннюю поверхность топливного бака металлического покрытия, химически устойчивого к топливу, согласно изобретению, при нанесении металлического покрытия на внутреннюю поверхность топливного бака ее предварительно окисляют или сульфируют, после чего обрабатывают восстановителем и водным раствором, содержащим ионы металла, для восстановления их из водного раствора на поверхности бака, при этом обработку водным раствором, содержащий ионы металла, осуществляют до получения на поверхности бака пленки толщиной по меньшей мере 0,003 мм.

В описываемом способе химическая металлизация внутренней поверхности топливного бака из термопласта позволяет получить прочную пленку металла на внутренней поверхности бака, способную обеспечить непроницаемость бака для топлива.

Шероховатость внутренней поверхности бака, образованная при выдувании и формировании бака, позволяет получить сцепление металла с полимером на молекулярном уровне, поэтому достигается высокая прочность соединения металлической пленки с поверхностью бака. Положительным свойством металлизированного бака из термопласта является также то, что металлическая пленка препятствует возникновению электростатического заряда, обусловленного диэлектрическими свойствами пластмасс.

Способ антидиффузионной защиты топливного бака транспортного средства в следующем.

Топливный бак из ударопрочного термопласта, изготовленный методом формования с раздувом, герметизируют и обрабатывают растворами, заполняя бак на 1/3 объема и периодически переворачивая, чтобы смочить всю внутреннюю поверхность. Вначале внутреннюю поверхность бака окисляют или сульфируют, после чего обрабатывают восстановителем и водным раствором, содержащим ионы металла. Обработку поверхностей бака водным раствором, содержащий ионы металла, осуществляют до получения на поверхности бака пленки толщиной по меньшей мере 0,003 мм. При этом нанесение металлического покрытия осуществляется за счет восстановления ионов металла из водного раствора.

Металлическое токопроводящее покрытие заземляют через проводник для снятия статического электричества с пластмассового бака. Для уменьшения внутренних напряжений, возникающих в результате разного температурного коэффициента расширения пластмассы и покрытия, внутреннюю поверхность бака изготавливают рельефной и без углов.

Пример 1. Полиэтиленовый топливный бак, изготовленный способом формования с раздувом, герметизируют растворами. Бак заполняют рабочим раствором на 1/3 части объема и периодически переворачивают, чтобы смочить всю внутреннюю поверхность. Температура обработки 25^oC. Сульфирование осуществляют 85-96% -ным раствором серной кислоты в течение 20 мин.

После сульфирования бак промывают мягкой водой.

Активацию поверхности осуществляют обработкой ее восстановителем-сенсибилизатором 5-10%-ным раствором соли и промывают мягкой водой.

Покрытие из сульфида свинца получают обработкой поверхности водным раствором состава, г/л: Уксуснокислая соль свинца 120 Гидрооксид натрия 170 Тиомочевина 30 Обработку осуществляют около 10 мин до получения слоя требуемой толщины.

Пример 2. Подготовку поверхности осуществляют аналогично примеру 1. Покрытие из меди получают обработкой поверхности водным раствором состава, г/л: Сульфат меди 100 Глицерин 100
Карбонат натрия 10
Гидрооксид натрия 100
Формалин 40%-ный раствор 40
Обработку осуществляют около 20 мин до получения слоя требуемой толщины.

Рабочие растворы используют многократно. Концентрацию растворов корректируют, добавляя чистые компоненты. Толщина металлического покрытия 3-5 мкм. Адгезия на отслаивание покрытия в приведенных примерах 0,7-0,9 кгс/см, измеренная с помощью стандартного адгезиометра.

Коэффициент проницаемости по ГОСТ 12002-72 по отношению к бензину АИ-93 для образцов с плотностью 0,95 и толщиной 4 мм до металлизации составляет 8,6·10^-10 кг/мс, после металлизации по примерам коэффициент равен нулю.

Пример 3. Топливный бак из ударопрочного полиэтилена с плотностью 950 - 960 кг/м³, полученный формированием с раздувом, обрабатывают следующим образом.

Внутреннюю поверхность бака обрабатывают смесью серной и хромовой кислот с температурой 60^oC в течение 9 мин следующего состава, г/л: Cr₂O₃ 51,6; CrO₃ 405,8; H₂SO₄ 407,8.

Обработанную поверхность промывают, обезвреживают хром, промывают. Внутреннюю поверхность бака смачивают в соляной кислоте. Проводят активацию поверхности водным раствором, содержащим 57,2 г/л Pd⁺³·3,2 г/л Sn⁺² с температурой 25^oC в течение 3 мин. Проводят обработку поверхности водным раствором, содержащим 21,8 г/л гидрооксида натрия, с температурой 25^oC в течение 45 мин. Промывают. Пленку на поверхности получают из водного раствора, содержащего 36,8 г/л никеля при pH, равном 8,9, и температуре 30^oC в течение 8 мин.

При испытаниях ГОСТ 12002-72 образцов полиэтилена, покрытых по примеру антидиффузионной никелевой пленкой, по отношению к бензину АИ-93 коэффициент проницаемости равен нулю.

Результаты опытов по определению потерь веса с эталонными емкостями, заполненными топливом, показывают отсутствие проницаемости топлива через поверхность, защищенную по способу пленкой металла, при этом толщина пленки, надежно препятствующая диффузии топлива через поверхность, составляет от 0,003 мм и более.

Оптимальную толщину пленки определяют исходя из технико-экономических показателей процесса.

Исследования образцов, полученных по примеру, на отрыв пленки показывают, что для отрыва перпендикулярно к поверхности требуется усилие в 7 МПа и более, причем при отрыве разрушается основа.

Пластмассовый металлизированный топливный бак, полученный описываемым способом, имеет высокую прочность, малый вес, технологичность в изготовлении и непроницаемость для топлива.

Формула изобретения

Способ антидиффузионной защиты топливного бака транспортного средства изаропрочного термопласта, при котором осуществляют нанесение на внутреннюю поверхность топливного бака металлического покрытия, химически устойчивого к топливу, отличающийся тем, что при нанесении металлического покрытия на внтреннюю поверхность топливного бака ее предварительно окисляют или сульфируют, после чего обрабатывают восстановителем и водным раствором, содержащим ионы металла, для восстановления их из водного раствора на поверхности бака, при этом обработку водным раствор, содержащим ионы металла, осуществляют до получения на поверхности бака пленки толщиной по меньшей мере 0,003 мм.