Способ газотермического напыления полимерных покрытий на металлические изделия и конструкции


 


Владельцы патента RU 2545301:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирский государственный аграрный университет (RU)

Изобретение относится к газотермическому напылению полимерных покрытий на металлические элементы и конструкции. В способе газотермического напыления на первом этапе металлическую поверхность подвергают механической обработке и обезжириванию. После этого перед нанесением покрытия защищаемую поверхность и порошок из полиэтилена низкого давления предварительно обрабатывают композицией. Композиция представляет собой 30% водный раствор кремнезоля с добавкой 2-4% трехпроцентной дисперсии углеродных нанотрубок. Техническим результатом изобретения является повышение адгезии и эксплуатационных свойств газотермически напыляемых полимерных покрытий, получаемых путем предварительной обработки металлической поверхности наноразмерными составами. 2 табл.

 

Изобретение относится к газотермическому напылению полимерных покрытий на металлических элементах и конструкциях.

Известны способы газопламенного нанесения полимерных материалов на металлические и керамические поверхности, состоящие из нанесения полиэтиленового порошка низкого давления путем воздушного распыления, газопламенного разогрева и последующего закрепления (прилипания) на защищаемой поверхности. Основными процессами в этих случаях являются: предварительная механическая или химическая подготовка металлической поверхности, подача полимерного порошка путем воздушного распыления, разогрев полимерного порошка огненным факелом горящего газа (пропана или ацетилена), закрепление разогретых частиц полимерного порошка на защищаемой поверхности и создание плотного защитного антикоррозийного слоя (Борисов Ю.С., Харламов Ю.А., Сидоренко С.Л., Ардатовская Е.Н. Газотермические покрытия из порошковых материалов. - Киев: Наукова думка, 1987. - С.73-127).

Однако все описанные способы предусматривают технологический процесс в стационарных условиях. Кроме того, получаемые полимерные покрытия имеют низкую агдезию к защищаемому металлу, что не обеспечивает длительной надежной работы в условиях воздействия коррозионных сред в широком интервале температур менее 5,0 МПа.

Известен способ создания напыленных полимерных покрытий с повышенными показателями адгезии до 8-10 МПа на предварительно фосфатируемую металлическую поверхность (Патент Беларуси №8528, МКИ B05D 1/08, 2006 г.), однако этот прием может быть реализован только в стационарных условиях, т.е. в условиях производства.

Ближе всего к заявляемому способу является способ по патенту № TJ 89, зарегистр. в Гос. Реестре изобретений Республики Таджикистан 16.10.2007 г. (Бюл. №48), включающий предварительную обработку металлической подложки углеродными нанотрубками, что обеспечивает повышение адгезии и эксплуатационных показателей полимерных покрытий.

Недостатком в этом случае является высокая себестоимость модифицирующих составов из углеродных нанотрубок, поэтому получаемый эффект не соответствует задачам обеспечения высоких эксплуатационных свойств защитных покрытий.

Задача предлагаемого технического решения является повышение адгезии и эксплуатационных свойств газотермически напыляемых полимерных покрытий, получаемых путем предварительной обработки металлической поверхности наноразмерными составами.

Для достижения поставленной цели до начала нанесения напыляемых полимерных покрытий металлическую поверхность подвергают механической обработке и обезжириванию, после чего на нее наносят композицию, содержащую наноразмерные частицы и представляющую собой 30%-ный водный раствор кремнезоля с добавкой 2-4% 3%-ного раствора углеродных нанотрубок. После высыхания в течение 3-5 часов на данную поверхность наносят полимерное покрытие из порошкового полиэтилена низкого давления методом газопламенного напыления. Получаемое при этом защитное полимерное покрытие отличается повышенной адгезией на 30-45%, твердостью на 25-30%, термостойкостью на 20-40%.

В таблице 1 представлены данные о технических свойствах термонапыляемых полимерных покрытий металлических конструкций очистных сооружений при обработке защищенной поверхности наноразмерными составами.

Таблица 1
Эксплуатационные свойства защитных термонапыляемых полимерных покрытий металлических конструкций
ПОКАЗАТЕЛИ Способ подготовки основания и обработки порошка ПЭНД
Без обработки Обработка УНТ Обработка КЗ Обработка КЗ+УНТ
Предел прочности при растяжении, МПа 13-17 18-35 15-24 22-28
Относительное удлинение при разрыве, % 100-450 120-350 180-320 140-380
Температура плавление, °C 110-120 125-140 125-135 130-145
Температура хрупкости, °C -70 -80 -65 -80
Водопоглощение за 24 часа, % 0,010 0,006 0,008 0,007
Плотность, кг/м3 920-960 930-970 925-970 970-1045
Пористость, % 1,2-1,6 0,6-0,8 0,8-1,1 0,7-0,8
Адгезия к стальной поверхности, МПа 5,4-6,4 8,2-9,9 8,3-9,1 9,6-12,4
Стойкость в агрессивной среде, ч 160-170 190-220 185-200 230-260
Расчетный срок службы, годы 7-9 10-12 8-10 14-20

Как следует из таблицы 1, при обработке защищаемой поверхности растворами наноразмерных частиц существенно возрастает адгезия напыляемого полимерного покрытия с 5,4-6,1 до 9,1-12,4, что сопровождается существенным уплотнением пленки и значительным снижением пористости от 1,2 до 0,7-0,8%. Такое улучшение качественных показателей способствует повышенной сопротивляемости защитного покрытия в агрессивной среде от 160-170 до 230-260 часов или в переводе к расчетному прогнозируемому сроку службы и не менее 14-20 лет.

Нанесенные на поверхность и на гранулы порошка ПЭНД наноразмерные частицы, выполняя роль катализатора и центра кристаллизации полимерного покрытия, способствуют упорядочению надмолекулярной структуры и переводу ее к более усиленной пачечной структуре, что подтверждается повышением всех эксплуатационных показателей полимерного покрытия.

В таблице 2 приведены данные о расходах и стоимости устройства термонапыляемых полимерных покрытий металлических конструкций очистных сооружений при предварительной обработке защищаемой поверхности наноразмерными составами.

Таблица 2
Расход материалов на 100 м2 защищаемой поверхности
Составы для защищаемой поверхности Составляющие композиции
Толщина покрытия, мкм Расход, кг/м2 Порошок ПЭНД, кг/м2 Кремнезоль, кг/м2 УНТ, г/м2 Расчетный срок службы, лет Стоимость, руб/м2
Порошок без обработки 350-550 0,05-0,12 0,052 - - 7-9 350-420
Порошок с обработкой КЗ 400-600 0,04-0,06 0,053 0,04 - 8-10 360-430
Порошок с обработкой УНТ 250-300 0,03-0,07 0,065 - 0,012 10-12 400-460
Порошок с обработкой КЗ+УНТ 250-350 0,03-0,05 0,060 0,03 0,054 14-20 470-580

Анализируя приведенные данные, следует отметить, что обработка защищаемой поверхности наноразмерными составами хотя и приводит к некоторому увеличению стоимости защитного покрытия, однако средний размер затрат на один год эксплуатации металлических конструкций очистных сооружений при обработке защищенной поверхности наноразмерными составами существенно ниже. Так, при защите без обработки стоимость одного м2 составляет 50-60 рублей в год, а при обработке совместным составом из кремнезоля и УНТ максимум 25-35 рублей в год, не считая затрат на устройство и поддержание защитного покрытия.

Таким образом, предлагаемый способ газотермического напыления полимерных покрытий на металлические изделия и конструкции с предварительной обработкой защищаемой поверхности раствором 30%-ным кремнезоля с добавкой 2-4% трехпроцентной дисперсии углеродных нанотрубок, приводящий к увеличению адгезии на 30-45%, твердости на 25-30%, термостойкости на 20-40%, можно считать вполне эффективным.

Способ газотермического напыления полимерных покрытий на металлические изделия и конструкции, включающий очистку металла, подготовку устройства, газовой горелки и полимерного порошка, отличающий тем, что перед нанесением покрытия защищаемую поверхность и порошок из полиэтилена низкого давления предварительно обрабатывают водным раствором 30%-ого кремнезоля с добавкой 2-4% трехпроцентной дисперсии углеродных нанотрубок.



 

Похожие патенты:

Изобретение касается способа диссоциации органоборан-аминного комплекса в композиции для покрытия. Способ включает стадию введения органоборан-аминного комплекса, радикально полимеризуемого соединения и необязательно амина на подложку для формирования композиции для покрытия.
Изобретение относится к области консервации металлических изделий, в частности археологических находок из железа и его сплавов, и может быть использовано в археологии и музейном деле.
Изобретение относится к способу нанесения порошкового покрытия на поверхность алюминиевых подложек, предусматривающему создание специального эффекта на поверхности алюминиевой подложки для внутренних и внешних применений в архитектуре и промышленности.

Изобретение относится к производству товаров народного потребления, в частности к технологическим процессам изготовления декоративно-художественных с жостовским орнаментом, предлагается получить прочное защитно-декоративное покрытие изделия, резко снизить трудоемкость изготовления продукции и увеличить эксплуатационный срок службы жостовских изделий.
Изобретение относится к защитной лаковой композиции и способу нанесения лаковой композиции на сложнопрофилированные волноводные устройства из медных сплавов и может быть использовано в радиотехнической, авиационной промышленности и для получения антикоррозионного защитного покрытия, устойчивого к различным условиям эксплуатации.
Изобретение относится к защитной лаковой композиции и способу получения защитного покрытия на сложнопрофилированных волноводных устройствах из алюминиевых сплавов и может быть использовано для получения антикоррозионного защитного покрытия, устойчивого к жестким условиям эксплуатации, после высушивания оксиднофосфатной пленки.

Изобретение относится к способу получения на поверхности металла полимерного покрытия, обладающего гидрофильными и сорбционными свойствами, которые могут быть использованы как испаряющие пластинки и для сорбирования биополимеров.

Изобретение относится к способу получения на поверхности металла полимерного покрытия, обладающего гидрофильными и сорбционными свойствами, которые могут быть использованы как испаряющие пластинки и для сорбирования биополимеров.
Изобретение относится к области машиностроения, а именно противоокислительной защите поверхности деталей из углерод-углеродных композиционных материалов (УУКМ), работающих при температурах выше 1000°С в условиях воздействия среды со значительным окислительным потенциалом.
Наверх