Способ получения защитного покрытия на поверхности металлического изделия, работающего в условиях высокоагрессивной среды, повышенных температур и истирающих воздействий



Способ получения защитного покрытия на поверхности металлического изделия, работающего в условиях высокоагрессивной среды, повышенных температур и истирающих воздействий
Способ получения защитного покрытия на поверхности металлического изделия, работающего в условиях высокоагрессивной среды, повышенных температур и истирающих воздействий

 


Владельцы патента RU 2534231:

Пятов Иван Соломонович (RU)

Изобретение относится к способу получения покрытия для защиты от коррозии и солепарафиновых отложений металлических поверхностей нефтепромыслового и химического оборудования, работающих в условиях высокоагрессивной среды, повышенных температур и истирающих воздействий. Способ заключается в нанесении на поверхность металлического изделия нижнего слоя покрытия в виде раствора смеси глицидоксипропилтриметоксисилана и 3-меркаптопропилтриметоксисилана, взятых в соотношении от 2:1 до 1:2 при концентрации силанов в растворе от 1 до 10 мас.%, термообработке изделия при температуре 110-115°C в течение 10-15 мин, напылении порошковой композицей, в которой в качестве неорганического наполнителя используют неорганический наполнитель с твердостью по Кнуппу 1200 и более, при следующем соотношении компонентов, мас.%: полифениленсулфид 30-94, политерафторэтилен 1-40, указанный неорганический наполнитель 5-30, затем изделие с нанесенным покрытием подвергают термообработке при температуре 340-370°C в течение 10-15 мин, после чего наносят верхний слой покрытия на основе раствора (3,3,3-трифторпропил)метилдихлорсилана при концентрации силана в растворе от 1 до 10 мас.%, изделие подвергают термообработке при температуре 110-115°C в течение 10-15 мин. Технический результат: повышение коррозионной стойкости, адгезионных свойств и снижение солепарафиновых отложений. 3 з.п. ф-лы, 5 табл.

 

Изобретение относится к способам получения покрытий на поверхности металлических изделий для защиты их от коррозии и солепарафиновых отложений, в особенности для защиты нефтепромыслового и химического оборудования, работающего в условиях высокоагрессивной среды, истирающих воздействий и повышенных температур.

Известен способ получения покрытия металла для повышения коррозионной стойкости, включающий обработку металлического изделия щелочным раствором, содержащим растворенный неорганический силикат, растворенный неорганический алюминат, органофункциональный силан и сшивающий агент, содержащий триалкоксисилильные группы, сушку металлического изделия и окраску поверхности. Известное покрытие обладает высокой стойкостью во влажной среде, но является недостаточно твердым и износостойким при работе в агрессивных средах. [Патент RU 2110610, C23C 22/60, 1998 г.]

Известен способ получения коррозионностойких антифрикционных покрытий деталей шестеренных насосов путем нанесения внутреннего, промежуточного и верхнего слоев. Внутренний слой выполнен из композиции, содержащей полиимидный лак и алюмохромофосфатную связку. Промежуточный слой выполнен из полимидного лака. Верхний слой выполнен из композиции, содержащей полиимидный лак, графит коллоидный, лецитин. [Патент RU 2345110, C09D 179/08, 2008 г.]

Покрытие, полученное указанным способом, обладает недостаточно высокой коррозионной стойкостью при работе в агрессивных средах и указанный способ не является экологически чистым, так как требует применения соединений хрома, которые являются токсичными.

Известен способ получения покрытий на металлических поверхностях путем нанесения покрытия из композиции, содержащей: а) соединение силана, б) соединение, выбранное из группы: титан, гафний, цирконий, алюминий, бор, в) один из катионов, выбранных из катионов 1-3 и 5-8 подгруппы, а также 2-й основной группы Периодической системы элементов, г) органическое соединение, выбранное из группы: олигомеры, полимеры, сополимеры, д) воду. На указанное покрытие наносят покрывной слой лака. [Патент RU 2402638, C23C 22/05, 2008 г.]

Покрытие, полученное указанным способом, обеспечивает металлическим поверхностям высокую коррозионную стойкость и может применяться для внешней отделки в автомобильной промышленности, в авиации, в приборостроении, но не пригодно для защиты промыслового оборудования, применяемого для нефтедобычи.

Известен способ получения покрытия на металлической поверхности путем нанесения на поверхность металла внутреннего, промежуточного и верхнего слоев покрытия. Внутренний слой получают из водной дисперсии, содержащей политетрафторэтилен, связующее, неорганический наполнитель, промежуточный слой - из водной дисперсии, содержащей политетрафторэтилен и наполнитель, верхний слой - из водной дисперсии, содержащей политетрафторэтилен. [Патент RU 2363548, B05D 5/08, 2009 г.]

Полученное известным способом покрытие применяется для покрытий, используемых в посуде для приготовления пищи, обладает антиадгезионными свойствами, но не является достаточно твердым и износостойким для покрытий нефтепромыслового и химического оборудования, работающих в условиях высокоагрессивной среды и истирающих воздействий.

Известен способ получения покрытия на металлической поверхности путем обработки поверхности водным составом, содержащим свободный от фтора силан, силан, содержащий фтор, хелатное соединение металла, олигомер или полимер или сополимер, сушки полученной пленки при температуре 20-400°C и последующим нанесением порошкового лака или лака на основе растворителя. [Патент RU 2357003, C23C 22/68, 2009 г.]

Полученное покрытие является экологически чистым, обладает высокой стойкостью во влажной среде, но обладает недостаточно высокими адгезионными свойствами.

Известен способ получения защитного покрытия на поверхности металла. Способ включает плазменное напыление адгезионного металлического подслоя на основе медно-цинкового сплава, термическую обработку покрытия при температуре 650-800°C, напыление фторопластового порошка в электростатическом поле и его оплавление при температуре 250-270°C. [Патент RU 2294398, C23C 28/00, 2007 г.]

Покрытие, полученное указанным способом, является стойким к воздействию агрессивных и высокотемпературных сред, обладает антиадгезионными свойствами, но не обладает достаточно высокими адгезионными свойствами, так как подслой, полученный плазменным напылением, является шероховатым и не позволяет получить высокую адгезионную прочность со слоем фторопласта.

Наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению является способ получения покрытия путем напыления в электростатическом поле поверхности металлического изделия порошковой композиции, содержащей полифениленсульфид, политетрафторэтилен, неорганический наполнитель - двуокись титана с последующей термообработкой изделия. [Ю.А. Михайлов. Термоустойчивые полимеры и полимерные материалы. С.-П., Профессия, 2006 г., с.335].

Покрытие на основе указанной композиции применяется для защиты от коррозии нефтепроводов, вентилей, муфт, емкостей, изготовленных из углеродистой стали. Покрытие обладает адгезией к подложке, имеет высокую теплостойкость, твердость и стойкость к истиранию, но обладает недостаточно высокими антиадгезионными, коррозионными свойствами при работе оборудования в условиях высокоагрессивных сред и солеотложения и, тем самым, недостаточно долговечно и обеспечивает недостаточно длительный срок службы защищаемого оборудования.

Задачей изобретения является получение более долговечного покрытия, обеспечивающего увеличение срока службы погружного нефтяного оборудования за счет повышения его коррозионной стойкости, антиадгезионных свойств и снижения солепарафиновых отложений на поверхности погружного нефтяного оборудования.

Задача решается способом получения защитного покрытия на поверхности металлического изделия, работающего в условиях высокоагрессивной среды, повышенных температур и истирающих воздействий, включающим напыление на поверхность металлического изделия порошковой композиции, содержащей полифениленсульфид, политетрафторэтилен, неорганический наполнитель и термообработку изделия, в котором перед напылением на поверхность металлического изделия наносят нижний слой покрытия в виде раствора смеси глицидоксипропилтриметоксисилана и 3-меркаптопропилтриметоксисилана, взятых в соотношении от 2:1 до 1:2 при концентрации силанов в растворе от 1 до 10 мас.%, изделие подвергают термообработке при температуре 110-115°C в течение 10-15 мин, напыление порошковой композиции осуществляют составом, в котором в качестве неорганического наполнителя используют неорганический наполнитель с твердостью по Кнуппу 1200 и более, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

полифениленсулфид 30-94
политерафторэтилен 1-40
указанный неорганический наполнитель 5-30,

затем изделие с нанесенным покрытием подвергают термообработке при температуре 340-370°C в течение 10-15 мин, после чего наносят верхний слой покрытия на основе раствора (3,3,3-трифторпропил)метилди-хлорсилана при концентрации силана в растворе от 1 до 10 мас.%, изделие подвергают термообработке при температуре 110-115°C в течение 10-15 мин.

В качестве неорганического наполнителя с твердостью по Кнуппу 1200 и более могут использовать порошок неорганического наполнителя, выбранного из группы: карбид металла, нитрид металла, борид металла, оксид металла, с размером частиц от 3 до 5 мкм.

В качестве полифениленсульфида могут использовать порошок с размером частиц от 10 до 60 мкм.

В качестве политетрафторэтилена могут использовать порошок с размером частиц от 1 до 15 мкм.

Покрытие по изобретению наносят на предварительно подготовленную поверхность. Подготовка поверхности достигается путем термической обработки при температуре 390-410°C с последующей абразивоструйной обработкой, например корундом.

Для нанесения нижнего слоя покрытия готовят водный или водно-спиртовой раствор, содержащий смесь органофункциональных силанов: глицидоксипропилтриметоксисилан, формулы

и 3-меркаптопропилтриметоксисилан, формулы

В настоящем изобретении в качестве глицидоксипропилтриметоксисилана используют силан, отвечающий торговой марке Z-6040 производства компании Dow Gorning. В качестве 3-меркаптопропилтриметоксисилана используют силан, отвечающий торговой марке Z-6062 производства компании Dow Gorning.

Под водным или водно-спиртовым раствором понимают раствор, имеющий pH 4,5-5,5. Концентрация смеси силановых агентов глицидоксипропилтриметоксисилана и 3-меркаптопропилтриметоксисилана в растворе при нанесении на поверхность металлического изделия должна составлять не менее 1,0 мас.% и не более 10 мас.% при соотношении силановых агентов от 2:1 до 1:2. При концентрации менее 1,0 мас.% смеси заявленных силановых агентов в растворе реакционная способность силановых агентов будет слишком мала, в результате чего не удается сформировать сплошную достаточно прочную пленку на поверхности металлического изделия. При концентрации более 10 мас.% смеси силановых агентов в растворе на поверхности металлических изделий формируется непрочная, слишком толстая, рыхлая пленка, непригодная для дальнейшего применения. При соотношении от 2:1 до 1:2 между заявленными силановыми агентами наиболее полно происходит взаимодействие между вышеуказанными силановыми агентами, а также формирование на поверхности металлического изделия равномерного адгезионного слоя толщиной 80-110 Å, который позволяет существенно снизить риск подпленочной коррозии, что в конечном счете существенно снижает скорость коррозии на поверхности металлоизделий и, тем самым, увеличивает срок безаварийной работы промыслового оборудования.

Изделие погружают в полученный раствор на 1-2 мин, после чего подвергают термообработке в термошкафу при температуре 110-115°C в течение 10-15 мин для эффективной конденсации силанольных групп и формирования силанового нанопокрытия необходимой толщины и плотности. Вне вышеуказанных температурно-временных параметров не гарантировано формирование качественного силанового покрытия.

После формирования нижнего слоя покрытия на изделие электростатическим или трибостатическим способом напыляют порошковый слой покрытия в виде порошковой композиции, включающей полифениленсульфид, политетрафторэтилен и неорганический наполнитель. В качестве неорганического наполнителя используют неорганический наполнитель с твердостью по Кнуппу 1200 и более. Соотношение компонентов следующее, мас.%:

полифениленсульфид 30-94
политетрафторэтилен 1-40
указанный неорганический наполнитель 5-30

В качестве неорганического наполнителя порошковая композиция содержит наполняющие материалы, имеющие высокую твердость по Кнуппу, составляющую 1200 и более. Такими материалами могут быть карбиды, нитриды, бориды и оксиды титана, циркония, тантала, вольфрама, бора, алюминия и бериллия., например, диоксид циркония (1200), нитрид алюминия (1225), оксид бериллия (1300), нитрид циркония (1510), борид циркония (1560), нитрид титана (1770), карбид тантала (1800), карбид вольфрама (1880), диоксид алюминия (2025), карбид циркония (2150), карбид титана (2470), карбид кремния (2500), борид алюминия (2500), борид титана (2850). Размер частиц составляет от 3 до 5 мкм.

В качестве полифениленсульфида используют порошок под торговой маркой «Fortron» фирмы Ticona или «Ryton» фирмы Phillips Chemical Co. с размером частиц 10-60 мкм.

В качестве политетрафторэтилена - порошок с размером частиц 1-15 мкм.

При содержании полифениленсульфида менее 30 мас.% происходит снижение адгезионной прочности и твердости покрытия, при содержании полифениленсульфида более 94 мас.% - снижение твердости покрытия.

При содержании политетрафторэтилена менее 1 мас.% покрытие обладает недостаточно высокой стойкостью к истиранию, при содержании политетрафторэтилена более 40 мас.% наблюдается снижение твердости и износостойкости покрытия.

При содержании неорганического наполнителя менее 5 мас.% не удается получить покрытие с высокой твердостью и износостойкостью, при содержании неорганического наполнителя более 30 мас.% происходит снижение адгезии в связи с большим количеством наполнителя.

Смешение компонентов осуществляют в высокоскоростном смесителе-активаторе, например, на мельнице «Титан-МД7». При смешении происходит активация поверхности частиц композиции, что в дальнейшем способствует долговременной и высокой адгезионной прочности сформированного покрытия.

Напыление покрытия проводят или электростатическим или трибостатическим способом. На поверхность заземленного изделия с нанесенным нижним покрытием с помощью электростатического или трибостатического напылителя наносят порошковый материал. Термообработку нанесенного слоя покрытия проводят в термошкафу при температуре 340-370°C в течение 10-15 мин.

После формирования порошкового слоя покрытия наносят верхний слой покрытия на основе водного или водно-спиртового раствора (3,3,3-трифторпропил)метилдихлорсилана формулы

,

который придает поверхности гидроолеофобность за счет низкой поверхностной энергии сформированного слоя на основе данного силанового агента, что приводит к дальнейшему повышению долговечности покрытия и увеличению срока службы оборудования.

Другие силаны ряда фторхлорсиланов в результате тестирования на гидроолеофобность сформированного на их основе покрывного слоя показали худшие результаты.

В настоящем изобретении в качестве (3,3,3-трифторпропил)метилхлорсилана используется силан, отвечающий торговой марке SiSiB РС9710 производства компании SiSiB SILANES Power Chemical Corporation.

Под водным или водно-спиртовым раствором понимают раствор, имеющий pH 4,5-5,5. Концентрация заявленного (3,3,3-трифторпропил)-метилдихлорсилана в водном или водно-спиртовом растворе составляет 1,0-10 мас.%. Данная концентрация позволяет сформировать на поверхности плотный фторхлорсилановый нанослой с низкой поверхностной энергией, что позволяет на длительное время исключить смачивание поверхности комплексного покрытия и, тем самым, увеличить время безаварийной эксплуатации промыслового оборудования.

При концентрации фторхлорсиланового агента в водном или водно-спиртовом растворе менее 1,0 мас.% не формируется сплошной нанослой покрытия на основе заявленного силанового агента.

При концентрации фторхлорсиланового агента более 10 мас.% формируется рыхлый, немонолитный слой, непригодный к дальнейшему применению.

Раствор наносят на поверхность изделия с формированными нижним и порошковым слоями покрытия погружением в полученный раствор на 1-2 мин, после чего подвергают термообработке в термошкафу при температуре 110-115°C в течение 10-15 мин.

Образцы покрытия подвергают испытаниям. Состояние нижнего и верхнего слоя покрытия определяют визуально. Твердость порошкового слоя покрытия определяют методом определения твердости карандашом по ИСО 15184. Стойкость к абразивному износу покрытия из нижнего и порошкового слоев измеряют методом определения стойкости покрытия при вращающемся воздействии шлифовальной бумаги с замером потери массы после 1000 оборотов диска (по Таберу) по ИСО 7784-1. Термостабильность определяют при выдержке при температуре 260°C на воздухе.

Поверхностную энергию покрытия определяют на приборе - тензометр «САМ-PLUS»

Коррозионную стойкость определяют емкостно-оммическим методом с помощью прибора «Корона-1» путем замера сопротивления покрытия. В результате замера определяют пористость по наличию сквозных и несквозных пор в покрытии, свидетельствующих о возможности возникновения коррозии на поверхности металлического изделия.

Оборудование с покрытием по настоящему изобретению прошло подконтрольную эксплуатацию в осложненных условиях в нефтяной скважине.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пластины из углеродистой стали размером 150×70 мм подвергают термической обработке при температуре 400°C, затем обрабатывают абразивом-корундом с диаметром частиц 100-150 мкм, обезжиривают и наносят нижний слой покрытия.

Для нанесения нижнего слоя покрытия готовят водно-спиртовой раствор изопропилового спирта, имеющий рН 5 и содержащий смесь органофункциональных силанов глицидоксипропилтриметоксисилана и 3-меркаптопропилтриметоксисилана. Концентрация смеси силановых агентов и их соотношение в водно-спиртовом растворе приведены в табл.1.

Изделия погружают в полученный раствор на 2 мин, после чего подвергают термообработке. Режимы термообработки приведены в табл.1. Состояние пленки нижнего слоя покрытия приведены в табл.1.

После формирования нижнего слоя покрытия на изделие с помощью электростатического напылителя напыляют порошковый слой покрытия в виде сухой порошковой композиции, состав которой приведен в табл.2.

В качестве полифениленсульфида использовали порошок «Fortron» фирмы Ticona с размером частиц 10-60 мкм и средним размером 30 мкм. В качестве политетрафторэтилена - порошок с размером частиц 10-40 мкм и средним размером 20 мкм. В качестве неорганического наполнителя с твердостью по Кнуппу 1200 и более использовали карбид титана (твердость - 2470), карбид кремния (твердость - 2500), борид титана (твердость - 2850), диоксид алюминия (твердость - 2025), борид циркония (твердость - 1560), нитрид циркония (твердость - 1510), диоксид циркония (твердость - 1200) в виде порошка с размером частиц 3-5 мкм. В качестве диоксида титана - порошок со средним размером частиц 5-6 мкм. Смешение и активацию компонентов проводили в мельнице «Титан-МД7» до получения однородной смеси. Нанесенный слой подвергают термообработке в печи. Режимы термообработки приведены в табл.2. Свойства порошкового слоя приведены в табл.3.

На сформированный порошковый слой покрытия наносят верхний слой покрытия, который готовят в виде водно-спиртового раствора изопропилового спирта, имеющего рН=5 и содержащего (3,3,3-трифторпропил)метилхлорсилан. Концентрация силана в растворе приведена в табл.4. Изделия погружают в полученный раствор на 2 мин, после чего подвергают термообработке. Режимы термообработки приведены в табл.4. Свойства верхнего слоя покрытия приведены в табл.4.

Показатели коррозионной стойкости покрытия, определенные по наличию сквозных и несквозных пор, показатели поверхностной энергии покрытия приведены в табл.5.

Оборудование с покрытием по настоящему изобретению прошло подконтрольную эксплуатацию в нефтяной скважине в осложненных условиях. Объектом испытаний были рабочие колеса и направляющие аппараты. Время наработки оборудования до выработки ресурса приведено в табл.5. При испытаниях в скважине оборудования с покрытием, состоящим из нижнего, порошкового и верхнего слоев, по истечении 1000 суток покрытие сохранило свои защитные свойства.

К преимуществам способа по настоящему изобретению по сравнению со способом, выбранным в качестве прототипа, относится нанесение дополнительного нижнего слоя покрытия, которое выполнено в виде раствора из смеси заявленных силанов, а именно из глицидоксипропилтриметоксисилана и 3-меркаптопропилтриметоксисилана, взятых в соотношении от 2:1 до 1:2 при концентрации силанов в растворе от 1 до 10 мас.%, что позволяет практически исключить появление и рост подпленочной коррозии в результате нарушения сплошности порошкового слоя покрытия за счет образования устойчивых химических связей, увеличивающих адгезию порошкового слоя покрытия к поверхности металла. В результате появляется возможность дополнительно защитить металлическую поверхность изделия от коррозии в случае разрушения порошкового слоя защитного покрытия.

Применение именно заявленных кремнийорганических силановых агентов с заявленной концентрацией раствора обусловлено синергическим эффектом формирования адгезионного слоя, имеющего сродство с металлической поверхностью изделия и материалом порошкового слоя защитного покрытия, содержащего полифениленсульфид, политетрафторэтилен и неорганический наполнитель, за счет активного взаимодействия функциональной эпоксидной группы глицидоксипропилтриметоксисилана с металлической поверхностью изделия и меркаптогруппы 3-меркаптопропилтриметоксисилана с материалом покрытия порошкового слоя защитного покрытия.

Применение для изготовления верхнего слоя покрытия раствора (3,3,3-трифторпропил)метилдихлорсиланового агента снижает поверхностную энергию обрабатываемого материала, придавая его поверхности гидро- и маслоотталкивающие свойства и препятствуя проникновению жидкостей в поры покрытия.

Таким образом, только способ получения защитного многослойного покрытия, как это видно из табл.1-5, дает возможность получить покрытие с повышенными показателями по твердости и истиранию, с высокой коррозионной стойкостью, с высокими антиадгезионными свойствами, что дает возможность получить долговечное покрытие погружного нефтяного оборудования, работающего в условиях высокоагрессивной среды, повышенных температур и истирающих воздействий, и увеличить срок службы оборудования.

Таблица 1
Показатели водно-спиртового раствора смеси силанов для изготовления нижнего слоя покрытия, режимы термообработки и свойства нижнего слоя покрытия.
Показатели Примеры по изобретению
1 2 3 4-8
Соотношение глицидоксипропилтриметоксисилана и 3-меркаптопропилтриметоксисилана в водно-спиртовом растворе 1:1 2:1 1,5:1 2:1
Концентрация глицидоксипропилтриметоксисилана и 3-меркаптопропилтриметоксисилана в водно-спиртовом растворе, мас.% 1,0 5,0 10,0 5,0
Температура термообработки, °C ПО 115 115 115
Время термообработки, мин 15 10 15 15
Состояние нижнего слоя покрытия Пленка прочная, равномерная
Таблица 2
Состав порошкового слоя покрытия и режимы термообработки.
Наименование Количество, мас.%
Контрольный пример Примеры по изобретению
1 2 3 4 5 6 7 8
Полифениленсульфид 70 94 30 65 75 75 75 75 75
Политетрафторэтилен 6 1 40 20 10 10 10 10 10
Двуокись титана 24
Борид титана 5 30
Карбид кремния 30
Карбид титана 15
Диоксид алюминия 15
Борид циркония 15
Нитрид циркония 15
Диоксид циркония 15
Температура термообработки, °C 350 350 340 370 350 350 350 350 350
Время термообработки, мин. 10 10 15 15 15 15 15 15 15
Таблица 3
Свойства порошкового покрытия
Показатели Контрольный пример Примеры по изобретению
1 2 3 4 5 6 7 8
Твердость
Стойкость к истиранию (потеря массы в мг после 1000 оборотов диска CS-17, по Таберу) 57 31 26 21 26 23 27 27 30
Потеря массы при выдержке при 260°С на воздухе в течение 50 сут., мас.% 0,31 0,18 0,16 0,15 0,17 0,15 0,16 0,17 0,18
Потеря массы при выдержке при 260°С на воздухе в течение 70 сут., мас.% 0,95 (трещины) 0,25 0,24 0,24 0,24 0,23 0,24 0,24 0,25
Таблица 4
Показатели водно-спиртового раствора для изготовления верхнего слоя покрытия, режимы термообработки и свойства верхнего слоя покрытия.
Наименование показателей Примеры по изобретению
1 2 3 4-8
Концентрация (3.3.3-трифторпропил)метилдихлорсилана в водно-спиртовом растворе, мас.% 1,0 5,0 10,0 5,0
Температура термообработки, °C 110 115 115 115
Время термообработки, мин. 10 15 15 15
Состояние верхнего слоя покрытия Пленка плотная, равномерная по толщине, сплошная
Таблица 5
Свойства покрытий.
Показатели Контрольный пример Примеры по изобретению
1 2 3 4 5 6 7 8
Пористость порошкового слоя покрытия Незначительное количество сквозных пор Незначительное количество сквозных пор
Пористость покрытия, состоящего из нижнего и порошкового слоев Незначительное количество несквозных пор
Пористость покрытия, состоящего из нижнего, порошкового и верхнего слоев покрытия Отсутствие сквозных и несквозных пор
Поверхностная энергия покрытия, дин/см. 35 13,0 12,5 12,0 12,0 12,5 12,5 12,5 12,5
Время наработки оборудования с порошковым слоем покрытия до выработки ресурса, сутки 290 380 390 390 390 390 390 380 380
Время наработки оборудования с покрытием, состоящим из нижнего и порошкового слоев покрытия, до выработки ресурса, сутки 480 480 470 480 480 480 470 470
Время наработки оборудования с покрытием, состоящим из нижнего, порошкового и верхнего слоев покрытия, до выработки ресурса, сутки Более 1000 По истечении 1000 суток следов коррозии не выявлено

1. Способ получения защитного покрытия на поверхности металлического изделия, работающего в условиях высокоагрессивной среды, повышенных температур и истирающих воздействий, включающий напыление на поверхность металлического изделия порошковой композиции, содержащей полифениленсульфид, политетрафторэтилен, неорганический наполнитель и термообработку изделия, отличающийся тем, что перед напылением на поверхность металлического изделия наносят нижний слой покрытия в виде раствора смеси глицидоксипропилтриметоксисилана и 3-меркаптопропилтриметоксисилана, взятых в соотношении от 2:1 до 1:2 при концентрации силанов в растворе от 1 до 10 мас.%, изделие подвергают термообработке при температуре 110-115°C в течение 10-15 мин, напыление порошковой композицей, в которой в качестве неорганического наполнителя используют неорганический наполнитель с твердостью по Кнуппу 1200 и более, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

полифениленсулфид 30-94
политерафторэтилен 1-40
указанный неорганический наполнитель 5-30,

затем изделие с нанесенным покрытием подвергают термообработке при температуре 340-370°C в течение 10-15 мин, после чего наносят верхний слой покрытия на основе раствора (3,3,3-трифторпропил)метилдихлорсилана при концентрации силана в растворе от 1 до 10 мас.%, изделие подвергают термообработке при температуре 110-115°C в течение 10-15 мин.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве неорганического наполнителя с твердостью по Кнуппу 1200 и более используют порошок неорганического наполнителя, выбранного из группы: карбид металла, нитрид металла, борид металла, оксид металла, с размером частиц от 3 до 5 мкм.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве полифениленсульфида используют порошок с размером частиц от 10 до 60 мкм.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве политетрафторэтилена используют порошок с размером частиц от 1 до 15 мкм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системе токопроводящих шин для обогрева авиационного остекления. Система включает в себя непроводящую подложку с основной поверхностью.

Изобретение относится к скользящему элементу, в частности поршневому кольцу, с износостойким покрытием, а также к цилиндропоршневой группе. Скользящий элемент имеет износостойкое покрытие, содержащее в направлении изнутри наружу слой CrN, слой Me(CхNу), где Ме представляет собой вольфрам, хром, титан или кремний, при этом х и у находятся в диапазоне 0-99 атомных процентов, за исключением слоя чистого хрома, и слой алмазоподобного углерода (DLC-слой), который состоит из нижнего металлосодержащего DLC-слоя и не содержащего металл верхнего DLC-слоя, при этом твердость CrN-слоя составляет 1100-1900 НV.
Изобретение относится к машиностроению, в частности к покрытиям для восстановления и упрочнения запорной и регулирующей арматуры. Покрытие для нанесения на приводные элементы запорной и регулирующей арматуры представляет собой двухслойную систему, состоящую из подслоя и основного слоя.

Изобретение относится к способам маркировки инструмента. Способ включает этапы обеспечения инструмента, выполнения термической обработки инструмента, обеспечения грунтового слоя инструмента, выполнения печатания на инструменте и нанесения электролитического покрытия на инструмент.
Изобретение относится к способу нанесения покрытия на ствол стрелкового оружия. Способ нанесения покрытия включает предварительную обработку поверхности ствола сначала травлением, а затем дробеструйной обработкой.

Изобретение относится к области обработки поверхностей стальных деталей и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности. Способ включает оксидирование деталей в безыскровом режиме в кислом растворе, дальнейшую выдержку в кипящем водном растворе едкого натра 0,2-0,4 г/л в течение 40-50 минут и последующий нагрев, при этом проводят химическую подготовку поверхностей деталей, затем флюсование в расплавах хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов при температуре 700-800°С, далее жидкостное алитирование в расплаве электротехнического алюминия при температуре 730-760°C в течение 5-6 минут с последующим быстрым охлаждением до температуры 300-400°C, затем в течение 15-25 минут детали оксидируют в кислом растворе, при этом при приготовлении раствора в качестве растворителя используют деионизированную воду, а дальнейший нагрев выполняют в три приема, сначала изделия нагревают до температуры 260-270°C и выдерживают в течение 3-5 минут, затем нагревают до температуры 460-470°C и выдерживают в течение 3-5 минут, далее нагревают до температуры 620-640°C и выдерживают в течение 3-5 минут.

Изобретение относится к способу изготовления термического барьера, содержащего, по меньшей мере, подслой и керамический слой, покрывающие металлическую подложку из жаропрочного сплава.

Изобретение относится к области электрофизической и электрохимической обработки, в частности к электроэрозионному легированию, и может быть использовано для ремонта деталей машин.

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения хорошей формуемости листа при прессовании в производственных условиях получают холоднокатаный стальной лист, содержащий, мас.%: С 0,005 или менее, Si 0,1 или менее, Мn 0,5 или менее, Р 0,03 или менее, S 0,02 или менее, N 0,005 или менее, Аl 0,1 или менее, Ti от 0,020 до 0,1 (включая 0,020 и 0,l), Fe и случайные примеси - остальное, в котором размер частиц TiN не превышает 0,5 микрон, размер частиц сульфида Ti и/или карбосульфида Ti не превышает 0,5 микрон, диаметр частиц феррита не превышает 30 микрон, отношение интенсивностей рентгеновских дифракционных линий (111)//ND в произвольно ориентированном образце составляет по меньшей мере 3 и отношение интенсивностей рентгеновских дифракционных линий (100)//ND в произвольно ориентированном образце не превышает 1.

Изобретение относится к скользящему элементу, в частности поршневому кольцу с покрытием по меньшей мере на одной поверхности скольжения, которое в направлении изнутри наружу содержит адгезионный слой (10), металлосодержащий, предпочтительно содержащий вольфрам, DLC-слой (12) и не содержащий металла DLC-слой (14).

Изобретение относится к многослойному защитному барьерному покрытию для конструкционного сплава V-4Cr-4Ti, которое может быть использовано для нанесения на конструкционные элементы термоядерных установок, имеющие контакт с водородсодержащими средами, и препятствовать накоплению водорода в элементах конструкций, а также утечке через элементы конструкций трития путем диффузии через металл. Упомянутое многослойное покрытие содержит адгезионный и защитный слои. Адгезионный слой состоит из активированного подслоя, выполненного путем активации его поверхности высокоэнергетическим пучком ионов элементов, выбранных из ряда хром, титан или алюминий, и адгезионного подслоя из соответствующего металла, выбранного из ряда хром, титан или алюминий. Защитный слой выполнен в виде нанослоистого защитного слоя, состоящего из одного наноструктурированного слоя нитрида алюминия или нескольких наноструктурированных слоев нитрида алюминия, разделенных наноструктурированными слоями алюминия, при этом указанные нанослои обработаны пучком ионов алюминия с энергией не менее 15 кэВ и дозой облучения не менее 1015 ион/см2. Толщина упомянутого подслоя алюминия защитного слоя меньше толщины подслоя нитрида алюминия в 3-10 раз, а толщина подслоя нитрида алюминия не превышает толщину, при которой происходит образование столбчатых структур, и составляет не более 100 нм. Обеспечивается достаточная для защиты от водорода общая толщина и структура барьерного материала, которая обладает достаточной когезионной прочностью и пластичностью, чем обеспечивается устойчивость к растрескиванию, в том числе при термоциклических режимах эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 1 пр., 2 ил.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению стального листа с многослойным покрытием, используемого для производства автомобильных деталей. Покрытие состоит из по меньшей мере одного слоя на основе цинка, включающего 0,1-20 мас.% магния, покрытого тонким временным защитным слоем толщиной 5-100 нм. Временный защитный слой не легирует слой на основе цинка и состоит из металла или оксида металла, выбранного из группы, состоящей из алюминия, хрома, оксидов алюминия AlOx, где x находится строго в пределах между 0,01-1,5, и оксидов хрома CrOy, где y находится строго в пределах между 0,01-1,5. Лист с покрытием обладает высокой стойкостью к точечной и поверхностной коррозии и высокой способностью к фосфатированию. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением с использованием интенсивной пластической деформации и предназначено для получения нанокристаллических материалов с увеличенным уровнем механических свойств, и может быть использовано при обработке изделий из магнитомягких сплавов. Способ изготовления изделий из магнитомягкого сплава на основе железо-кобальт равноканальным угловым прессованием включает пескоструйную обработку поверхности заготовок, травление в смеси серной, плавиковой и азотной кислоты при их соотношении, г/л: 550-750, 250-300, 250-300, активирование поверхности заготовки в растворе соляной кислоты с концентрацией не менее 200 г/л, формирование на поверхности заготовки гальванического промежуточного слоя из никеля толщиной 3-5 мкм, формирование гальванического пластичного слоя из меди толщиной 80-100 мкм и равноканальное угловое прессование заготовок при давлении 1000 МПа в диапазоне температур 450-500°С. Изобретение обеспечивает значительное снижение электрического потенциала поверхности образцов, что снижает их окисляемость и позволяет увеличить количество проходов при прессовании. 1 ил., 1 табл., 2 пр.
Изобретение относится к области упрочнения электроосажденного на стальные детали железохромистого покрытия цементацией, применяемого для восстановленных поверхностей стальных деталей. Проводят цементацию электроосажденного слоя железохромистого покрытия с содержанием хрома 0,5-3,0% в течение 3-4 ч при температуре 800-900°С с использованием пасты следующего состава, мас.%: газовая сажа ДГ-100 - 40, углекислый барий ВаСО3 - 20, поливинилацетатная эмульсия (клей ПВА) - 40 и добавлением синтина в количестве 20 капель в минуту в течение всего времени цементации. Повышается микротвердость и износостойкость стальных деталей, восстановленных электроосажденным железохромистым покрытием.

Изобретение относится к области получения покрытий на полюсные наконечники (ПН) (анод и катод) эндокардиального электрода (ЭКЭ) электрокардиостимулятора. Тонкопленочное покрытие состоит из пористого слоя биосовместимого металла толщиной L/n1, где n1=1,3÷3, образованного из порошка металлов со средним размером фракций d=L/n1, где L - шероховатость рабочей поверхности ПН ЭКЭ, слоя биосовместимого нитрида металла MeN, полученного PVD методом со столбчатой высокопористой структурой толщиной Λ=d/n2, где n2=1,3÷10, и ионно-модифицированного поверхностного слоя MeN толщиной δ=Λ/n3, где n3=1,3÷100. Поверхность ПН ЭКЭ предварительно обрабатывают пескоструйкой с шероховатостью L=60-100 мкм. Пористый слой биосовместимого металла наносят плазменным газотермическим методом при атмосферном давлении в атмосфере аргона порошка металла с размером частиц d=L/n1. Слой биосовместимого нитрида металла MeN наносят PVD методом в атмосфере азота с давлением ~1·10-3 Торр при температуре 450-500°С. Проводят обработку поверхности пучком ионов биосовместимых металлов Me с энергией 20-100 кэВ и дозой не менее 1017 частиц/кв.см. В результате получают тонкопленочное покрытие, которое является биосовместимым, коррозионностойким в плазме крови, обладает высокой приэлектродной емкостью Гельмгольца, характеризуется высокой адгезией к изделию и механической прочностью. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области производства алмазных инструментов, в частности к алмазным инструментам, содержащим корпус и алмазные зерна, расположенные на корпусе в один и более слоев и удерживаемые металлическим связующим материалом. Износостойкий алмазный инструмент включает корпус с закрепленными на нем алмазными зернами слоем гальванической связки, на слое которой расположен износостойкий слой связки, нанесенный методом PVD - физическим осаждением из паровой фазы, при этом толщина слоя гальванической связки составляет 20-40% размера алмазного зерна, толщина износостойкого слоя связки, нанесенного методом PVD, составляет 40-60% размера алмазного зерна. Изобретение позволяет увеличить срок службы инструмента. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к слоистой системе со слоем MCrX и слоем, обогащенным хромом. Слоистая система (1) содержит подложку (4) и многослойное покрытие, при этом многослойное покрытие содержит один слой MCrX (7, 7′) в качестве самого нижнего слоя (7, 7′) на подложке (4), в котором Х является, по меньшей мере, иттрием (Y) и/или кремнием (Si), и/или алюминием (Al), и/или бором (B), в котором М является никелем (Ni) и/или кобальтом (Co), обогащенный хромом слой (10) на или в по меньшей мере одном слое MCrX (7, 16) и первый внешний MCrX″ слой (13), который находится на обогащенном хромом слое (10), где X″ является, по меньшей мере, Y, Si и/или B, причем указанный нижний слой MCrX (7) присутствует на подложке (4) и под обогащенным хромом слоем (10). При изготовлении слоистой системы (1), по меньшей мере один слой MCrX (7, 7′, 16), наносят, в частности, методом высокоскоростного газопламенного напыления (HVOF). Обеспечивается стойкая к окислению и высокотемпературной коррозии слоистая система. 3 н. и 38 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области изготовления электровакуумных приборов, в частности к способу получения интерметаллического антиэмиссионного покрытия Pt3Zr на сеточных электродах генераторных ламп, и может быть использовано для получения интерметаллических антиэмиссионных покрытий на сеточных электродах генераторных ламп. Последовательно формируют слои карбида материала сетки распылением графитового катода катодным пятном вакуумно-дугового разряда. Наносят карбид циркония и поверхностный слой платины. Осуществляют отжиг сеточного электрода в вакууме. Наносят из потока металлической плазмы вакуумно-дугового разряда слой циркония. Использование в процессе получения антиэмиссионного покрытия предварительно сформированного слоя карбида материала сеточного электрода позволяет создать барьерный слой для диффузии платины в керн материала сетки, а использование переходного слоя циркония обеспечивает модифицирование поверхности и получение на границе раздела поверхностей новой комбинированной фазы (Mo-C-Zr), являющейся дополнительным барьерным слоем для диффузии материалов. Кроме этого на этапе получения интерметаллического соединения свободный цирконий связывает освобождающийся углерод с образованием карбида циркония (ZrC), который выполняет функции барьерного слоя. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области электролитического нанесения покрытий с помощью химических реакций на поверхности, например, формирования преобразованных слоев, а именно к процессам микроплазменного оксидирования вентильных металлов и может быть использовано для получения функциональных покрытий, в том числе электропроводных покрытий в электронике и микроэлектронике. Способ получения композиционного металлокерамического покрытия на подложке из вентильного металла или его сплава, преимущественно на подложке, выполненной из алюминия, магния, титана, циркония или их сплавов, включает три этапа. На первом этапе осуществляют формирование на подложке тонкого керамического подслоя толщиной от 7 до 12 мкм. На втором этапе осуществляют формирование на полученном подслое пористого керамического слоя требуемой толщины, состоящего преимущественно из оксидов материала основы и дополнительно из оксидов меди и/или никеля. На третьем этапе выполняют операцию восстановления меди и/или никеля до металла из их соединений для формирования в пористом керамическом слое, полученном на втором этапе, металлической фазы. Получается композиционное металлокерамическое покрытие, обладающее поверхностной электропроводностью. 10 з.п. ф-лы, 3 ил., 4 пр.
Изобретение относится к области энергомашиностроения, в частности к материалам для парогазовых установок на базе газотурбинных установок большой мощности и может быть использовано для защиты лопаток и других деталей газотурбинного двигателя от воздействия высоких температур, эрозионного износа и коррозии. Способ нанесения многослойного теплозащитного покрытия на детали газотурбинного двигателя, включает нанесение основного металлического жаростойкого подслоя и нанесение методом плазменного напыления дополнительного металлического жаростойкого подслоя и верхнего керамического теплозащитного слоя. Основной металлический жаростойкий подслой наносят методом высокоскоростного газопламенного напыления толщиной 20-150 мкм из сплава системы MCrAlY, в котором M=Ni, Со, Fe. Дополнительный металлический жаростойкий подслой наносят из сплава системы MCrAlY, в котором M=Ni, Со, Fe, толщиной 10-50 мкм. Верхний керамический теплозащитный слой наносят из материала на основе оксида циркония, частично стабилизированного 6-8% по массе оксидом иттрия толщиной 120-750 мкм. Обеспечивается защита от воздействия высоких температур, эрозии и коррозии с помощью формирования долговечных теплозащитных покрытий. 1 пр.
Наверх