Термоиндикаторное антикоррозийное покрытие

Изобретение относится к области измерения температуры с помощью термоиндикаторных красок, используемых в условиях затрудненного доступа к объекту, например, в атомных реакторах, авиационных и космических моторах, а также в технологических процессах изготовления элементов полупроводниковой электроники. Описано необратимое термоиндикаторное антикоррозийное покрытие, визуализирующее переход в интервале температур 540-590°С, содержащее свинцовый сурик марки ЧДА со связующими веществами, выбранными из группы кремнийорганический лак КО-815, сополимер стирола с дивинилом или полибутилметакрилат. Технический результат - химическая стойкость, механическая прочность, антикоррозийные свойства покрытия, обладающего ярким цветовым переходом. 4 ил.

 

Изобретение относится к области определения температуры с применением термоиндикаторных красок в условиях затрудненного доступа к объекту, например, в атомных реакторах, авиационных и космических моторах, а также в технологических процессах изготовления элементов полупроводниковой электроники.

Известны различные способы цветовой индикации температуры, основанные на обратимом и необратимом изменении цвета материала при химическом взаимодействии, фазовом переходе или изменении параметров излучателя при достижении им определенных температур. Наиболее полно изучены пигменты обратимых термоиндикаторов, включающие йодиды ртути, меди или/и серебра [1], но вызывающие коррозию металлов, на которые они наносятся.

К группе антикоррозионных относят пигменты, понижающие интенсивность коррозионного процесса на границе покрытие - металлическая подложка непосредственно или за счет уменьшения диффузии коррозионных агентов (воды, кислорода и других коррозионно-активных газов - Cl2, SO3, H2S) из окружающей среды к подложке. Свинцовый сурик Pb3O4, по сравнению с другими красочными материалами, как известно, обладает наилучшими антикоррозийными свойствами и весьма стоек к влиянию внешних атмосферных условий. При этом используются различные противокоррозионные композиции, включающие в свой состав не только свинцовый сурик, но и акриловые, алкидные смолы, пластификаторы, органические растворители.

Известны свинецсодержащие термоиндикаторные материалы, например, поликристаллические вещества, отношение состава которых выражается формулой Bi1-x PbyMx-yOz (М - Li, Na, K, Mg или Са; 0<х, у⇐0,3; z≈4), полученные путем обжига соединения висмута, свинца, ванадия и соединений Li, Na, K, Mg или Са [2].

Известна термоиндикаторная композиция [3], включающая в качестве основного компонента от 0,2% до 4% веса металлических дитиокарбоматов или диалкилдитиокарбаматов, а также сурьму и/или свинец в комбинации с материалом красителя с возможностью добавления эпоксидных смол для расширения диапазона температур, в котором наблюдается изменение цвета.

Разработан также термоиндикаторный состав [4], визуализирующий его переход через значение температуры Т=31±0,3°С. В качестве термочувствительной композиции он содержит гексадеканол и/или 4-этилфенол и/или 4,4-(1-метиэтилиден)бисфенол с дополнительным содержанием меди и/или свинца, и/или никеля, и/или цинка и т.д.

Недостатками перечисленных термоиндикаторных покрытий являются их многокомпонентный состав, отсутствие коррозийной стойкости и многоуровневая технология получения.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание необратимого термоиндикаторного покрытия с антикоррозийными свойствами и ярким цветовым переходом.

Указанная цель достигается путем изготовления слоев Pb3O4, включающего диспергирование полупроводникового вещества в связующей среде. Для изготовления термоиндикаторного слоя в качестве исходного материала применяется порошок свинцового сурика Pb3O4 марки ЧДА. Связующим веществом (биндером) служили: кремнийорганический лак КО-815, сополимер стирола с дивинолом и полибутилметакрилат, являющиеся химически нейтральными по отношению к оксидам свинца и обладающие высокой прозрачностью (коэффициент пропускания пленок толщиной 100 мкм приближается к 100%). Оптимальное соотношение исходного порошка и биндера составляет (92,5-88 мас. %):(7,5-12 мас. %), (94-83,5 мас. %):(6-16,5 мас. %), (95-83 мас. %):((5-17 мас. %), соответственно. Также возможно осуществление изобретения независимо от количественного состава покрытия, например, при массовом соотношении исходный порошок: связующее (0,1-99,9):(99,9-0,1) в части граничных значений. Для получения более однородной и достаточно жидкой массы в сосуд с исходным порошком Pb3O4 добавляется органический растворитель - толуол. Начальный этап технологии изготовления термоиндикаторного слоя заключается в смешивании исходного порошка Pb3O4 с биндером, растворенным в толуоле (1,5%). Смесь усиленно перемешивается до достижения однородной эмульсии и методом полива наносится на подложки (металлические, алюминиевые, стеклянные и др.), в результате чего получаются диспергированные слои (фиг. 1). Перед нанесением слоев подложки очищаются четыреххлористым углеродом, этиловым спиртом и промываются в течение часа в кипящей дисцилированной воде, после чего выдерживаются 2 часа в муфельной печи при температуре 200°С. Затем они помещаются на ровную горизонтальную поверхность, после чего масса, полученная в результате смешивания, наносится на поверхность подложки. По истечении некоторого времени (1-1.5 часа) толуол испаряется, и после затвердевания формируется гладкий слой термоиндикаторного покрытия толщиной порядка 50 мкм. Толщина полученных образцов контролируется с помощью интерференционного микроскопа с многократным измерением на разных участках пленки.

Связующее вещество (биндер) предохраняет исходное от воздействия компонентов атмосферы и механического повреждения. Подложка с нанесенным термоиндикаторным слоем нагревается со скоростью 5-10°С/мин до 650°С, при этом происходит изменение цвета (от красно-оранжевого к желто-лимонному) за счет необратимого фазового перехода Pb3O4 в PbO в интервале 540-590°С в зависимости от внешних условий и варьирования состава покрытия.

Перечень чертежей

Фиг. 1. Структура образца с термоиндикаторным покрытием: 1 - подложка, 2 - термоиндикаторное покрытие.

Фиг. 2. Спектральные зависимости коэффициента отражения слоев Pb3O4 (1) и PbO (2).

Фиг. 3. Частотная зависимость диэлектрической проницаемости керамики Pb3O4 для разных значений температуры Т: 1 - 293, 2 - 380, 3 - 390, 4 - 400, 5 - 415 K. На вставке: частотная дисперсия ε (в относительных единицах) PbO для Т: 6 - 300, 7 - 600, 8 - 700 K.

Фиг. 4. Частотная зависимость тангенса угла диэлектрических потерь tgδ керамики Pb3O4 для разных значений температуры Т: 1 - 410, 2 - 400, 3 - 390, 4 - 380, 5 - 293 K. На вставке: частотные зависимости диэлектрической проницаемости (6), фактора потерь (7) и tgδ (8) керамики (PbO).

Предлагаемое термоиндикаторное покрытие может быть применено в оптических и электрических датчиках/индикаторах температуры. При этом изменение цвета определяется несколькими способами:

- визуально или с помощью оптического устройства, регистрирующего изменение оптических характеристик, например спектрофотометра, при этом в качестве подложки могут использоваться как прозрачные, так и непрозрачные материалы. Результаты оптических исследований представлены на фиг. 2;

- за счет измерения частотных зависимостей диэлектрической проницаемости ε и тангенса угла диэлектрических потерь tgδ, для этого необходимо использовать измерительный прибор с электродами (например, измеритель иммитанса Е7-20), подведенными к термоиндикаторному покрытию и подложке. Результаты диэлектрических измерений приведены на фиг. 3 и 4.

На обезжиренную поверхность большой площади, очищенную от пыли и грязи, слои можно наносить кистью или валиком. Предложенный термоиндикаторный состав, таким образом, обладает химической стойкостью, механической прочностью, антикоррозийными свойствами и ярким цветовым переходом.

Источники информации

1. Абрамович Б.Г. Термоиндикаторы и их применение. // Химия и химики, №5, 2008 г., с. 19-64.

2. Патент JPS 6361081.

3. Патент US5360561.

4. Патент RU 97118522.

Термоиндикаторное антикоррозийное покрытие, нанесенное на поверхность материала подложки, визуализирующее переход в интервале температур 540-590°С, содержащее слой свинцового сурика марки ЧДА со связующими веществами, выбранными из группы кремнийорганический лак КО-815, сополимер стирола с дивинилом или полибутилметакрилат.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к медицине, в частности к способам контроля соблюдения режима стерилизации насыщенным водяным паром. .

Изобретение относится к электротехнике, к устройствам для распределения электроэнергии. .
Изобретение относится к обратимому цветовому индикатору температуры на основе гекса(изотиоцианато)хромата(III) гекса( -капролактам)скандия(III), имеющему обратимое изменение окраски при нагревании до 230°С, а состав его характеризуется химической формулой [Sc( -C6H11NO)6][Cr(NCS) 6].

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для дистанционного измерения температуры, например для дистанционного измерения температуры в зонах комфорта в автоматических системах кондиционирования воздуха.
Изобретение относится к биметаллическому цветовому индикатору температуры, имеющему обратимое изменение окраски в интервале температур 190-195°С. .
Изобретение относится к методам измерения температуры и касается термоиндикаторов. .
Изобретение относится к области термометрии, а именно к порошковым термоиндикаторам, предназначенным для определения температуры нагрева чугунных или сред нелегированных хромистых сталей, или других металлов и сплавов, подвергающихся общему или местному нагреву.

Изобретение относится к обратимым термочувствительным материалам и может быть использовано для индикации и визуального контроля температур в различных технологических процессах.

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к термометрии, и может использоваться для дистанционных измерений температуры объектов, находящихся в экстремальных условиях (сильные электромагнитные помехи, повышенная пожаро-взрывоопасность, высокий уровень радиации и т.д.).
Изобретение относится к визуальным средствам контроля температуры и времени термообработки, в частности, к химическим индикаторам стерилизации. .

Изобретение относится к области космического материаловедения и оптической техники, а именно к области изготовления эмалевых композиций на основе силикатного связующего для терморегулирующих покрытий (ТРП) классов «истинный поглотитель» (ИП) и «солнечный отражатель» (СО), применяемых в качестве пассивной системы терморегуляции.
Изобретение относится к области космического материаловедения, а именно к покрытиям пассивной терморегуляции класса «истинный поглотитель». Терморегулирующее покрытие (ТРП) в конструкциях космических аппаратов применяется на поверхности оптических приборов, систем наблюдения, радиаторов активных систем.
Изобретение относится к получению люминесцентных композитных покрытий, обладающих высокой адгезией к гидрофильным и гидрофобным поверхностям субстратов различной химической природы.

Изобретение относится к области космического материаловедения, а именно к терморегулирующим покрытиям класса «истинные отражатели» с повышенной стойкостью к воздействию ультрафиолетовой радиации, и может быть использовано в системах пассивного терморегулирования космических аппаратов.

Изобретение относится к составам для нанесения покрытий на основе кремнийорганических соединений, вспучивающихся под воздействием высоких температур, в том числе к составам для нанесения вспучивающихся покрытий для огнезащиты древесины.

Изобретение относится к составам для получения термоиндикаторного покрытия и может быть использовано для цветовой индикации температуры твердых тел, например для идентификации ценной бумаги или товара, снабженного этикеткой (ярлыком) с меткой из упомянутой краски.

Изобретение относится к способу измерения полей температуры на поверхности исследуемого объекта с помощью люминесцентных преобразователей температуры. Способ включает нанесение на поверхность покрытия, люминесцирующего при освещении возбуждающим излучением, интенсивность люминесценции которого зависит от температуры. Композиция для покрытия включает нитролак или полиуретановый лак, равномерно смешанный при нормальных условиях с двумя люминофорами - чувствительным к температуре родамином и нечувствительным к температуре люминофором. При освещении возбуждающим люминесценцию излучением указанные люминофоры люминесцируют в разных областях спектра. Искомое распределение температуры на поверхности объекта получают методом компьютерной обработки двух изображений, одновременно зарегистрированных в спектральных интервалах используемых люминофоров. Вычисленное отношение интенсивностей не зависит от яркости возбуждающего люминесценцию источника, толщины нанесения слоя лака, геометрических характеристик объекта исследования. Изобретение обеспечивает повышение достоверности результата визуального контроля температуры на поверхности объекта, а также возможность одновременного контроля температуры в непрерывном режиме по всей поверхности или выборочно на конкретном участке объекта. 3 ил.

Изобретение относится к области измерения температуры с помощью термоиндикаторных красок, используемых в условиях затрудненного доступа к объекту, например, в атомных реакторах, авиационных и космических моторах, а также в технологических процессах изготовления элементов полупроводниковой электроники. Описано необратимое термоиндикаторное антикоррозийное покрытие, визуализирующее переход в интервале температур 540-590°С, содержащее свинцовый сурик марки ЧДА со связующими веществами, выбранными из группы кремнийорганический лак КО-815, сополимер стирола с дивинилом или полибутилметакрилат. Технический результат - химическая стойкость, механическая прочность, антикоррозийные свойства покрытия, обладающего ярким цветовым переходом. 4 ил.

Наверх