Способ получения полимерных покрытий

 

О П И С А Н И Е >8?6199

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сеюэ Советски к

Соцмавиетичесиин

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 09,07. 79 (21) 2793572/23-05 (51jNl. Кл.

В 059 7/14 с присоединением заявки №

1Ьеударатмнный камнтет

СССР аа делам иэааретеиий н атнрытнй (23)Приоритет -

Опубликовано 30. 10. 81. Бюллетень № 40 (53) УДК 678.026.. 3(088.8) Дата опубликования описания 01.11 81 (22) Авторы изобретения

П. В. Сысоев,- М. M. Близнец и П. Н. Б гданович () Институт механики металлополимерных систем

АН Белорусской ССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ

ПОКРЫТИЙ

Изобретение относится к переработ. ке полимерных материалов, в частностч к способам получения износостойких покрытий на основе полимеров. 1

Известен способ повышения износостойкости материалов путем нанесения на них некоторых полимерных покрытий, например эпоксидных 1.11.

Однако для ряда применений износостойкость получаемых покрытий является недостаточной.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является спос об получения полимерных покрытий, включающий смешение порошков полимера

)5 и металла, нанесение смеси на металлическое изделие и термообработку 121.

Недостатком известного способа является то, что его реализация также

20 не приводит к высокой износостойкости .покрытия.

Цель изобретения - повышение износостойкости иэделий.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения полимерных покрытий путем смешения порошков полимера и металлического наполнителя, нанесения приготовленной смеси на металлическое изделие с последующей терм обработкой в качестве наполнителя используют порошок висмута в количестве 20-50 мас,7 от порошка полимера, а термообработку проводят при 290300 С.

Приведенная выше совокупность операций позволяет создать сжимающие напряжения в покрытиях, что в конечном итоге повьпаает их износостойкость.

Сущность способа заключается в следующем.

Порошок полимерного материала смешивают с порошком висмута, получая композицию с необходимой койцентрацией металла. Затем композицию наносят на поверхность восстанавливаемой детали, нагревают до температуры плавления полимера и выдержттвают до полз 87619 ного расплавления частиц металла. Нанесение композиции .может осуществляться в пресс-фсрме, литьевой.форме либо методом окунания детали, нагретой выше температуры плавления полимера, во взвешенный слой композиции. Деталь охлаждают, извлекают из формы, обрабатывают до необходимых размеров и калибруют, В процессе охлаждения прои ходит отвердение (кристаллизация) полимера. Затем кристаллизуются и увел чиваются в объеме частицы металла.

Увеличение в объеме частиц металла при кристаллизации из расплава сопровождается снятием внутренних растягивающих напряжений в полимере и возникновением сжимающих напряжений в покрытии.

Пример 1. На внутренней поверхности стального кольца формируют покрытие на основе поликапроамида, Из порошкообразного полимера и висмута путем перемешивания в смесителе полу.чают композиции содержащие 0; 20; 50 висмута, температура плавления которо- 5

ro 271 С. Композицию засыпают в аппарат для псевдоожижения. Взвешенный слой получают путем приложения вибраций и продувают через пористое дно аппарата потока нагретого воздуха. Перед нанесением покрытий кольцо нагревают выше температуры плавления полимера. Для исключения образования по- крытия на наружной поверхности ее покрывают пленкой фторопласта. Толщину слоя регулируют путем выбора выдержки . З5 кольца в псевдоожиженном слое. После этого покрытие оплавляют в термошкафу при 290-300оC в среде инертного газа гелия до.расплавления частиц висмута.

Испытания, покрытий осуществляют на

40 .машине трения MH/)M при скорости скольжения 0,1 м/с и давлении 14 М))а.

Пример 2. На внутренней поверхности стального кольца формируют покрытие на основе пентапласта. Тех- 45 нология формирования и режимы испытаний аналогичны технологии и режимам по,примеру 1.

Пример 3. В качестве полимерного материала используют фурфу- 50 ролацетоновый олигомер (олигомер ФА) .

9 4

Композиция имеет следующий состав, мас.ч.: )00 олигомера ФА, 7 бензосульфокислоты .(БСК) .

Формирование покрытия осуществляют по следующей технологии.

Пресс-форму с вложенной обоймой заполняют композицией и предварительно прессуют при комнатной температуре .при давлении 8 MH/м в течение

10-15 с. Затем давление в пресс-форме повышают до 30-40 ИН/м и нагреваю г до 290 С, выдерживают при этой температуре 20-35 с. Пресс-форму, находящуюся под давлением, охлаждают до 225-230 С и прессование осущесто вляют при выдержке в течение 1 мин на 1 мм изделия. После охлаждения о пресс-формы до 50-70 С под давлением прессования извлекают подшипник и охлаждают на воздухе до комнатной температуры.

Зависимости возникающих напряжений сжатия и износа полимерных композиций, наполненных висмутом, представлены в таблице.

Более слабое уменьшение интенсивности износа при высоких концентрациях, по-видимому, обусловлено некоторой потерей прочности материала и уменьшением интенсивности роста сжимающих напряжений вследствие уменьшения адгезии полимера с металлом при увеличении концентрации висмута. Введение металла, имеющего отрицательный коэффициент температурного расширения, позволяет не только исключить внутренние растягивающие напряжения, возникающие в покрытии нри усадке, но и создать сжимающие.

I O

Из приведенной выше технологии осуществления способа видно, что способ применяют для создания сжимающих напряжений в покрытиях деталей узлов трения, имеюших любую пространственную конфигурацию, например форму сферы конуса, диска и т.д., не требуя для этого дополнительных устройств.

Наиболее эффективно применение предлагаемого способа в покрытиях, где наблюдаются высокие растягивающие напряжения, возникающие при их усадке. Способ позволяет повысить износостойкость покрытий в 1,5-2,00 раза.

876!99

Характеристики

Полимерное связующее

Содержание наполнителей, мас.Ж

20 50, мкм/км

<р, ИПа

Поликапроамид

22 13 14 30

l0 81

3,21

4,45

Пентапласт !, мкм/км

26,27 17 1, МПа

, мкм/км

3,28

16,8

Олигомер

ФА + БСК

20 1

, МПа

4,51

3,68

П р и м е ч а н и е . J — интенсивность изнашивания.покрытий; — возникающие в покрытиях .напряжения сжатия.

Формула изобретения

Составитель В. Балгин

Редактор Н. Кешеля Техреп Ж. Кастелевич Корректор Н. Швыдкая

Заказ 9434/7 Тираж 765 - Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035д Москва Ж-35 Раушская наб. и. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ получения полимерных покрытий путем смешения порошков полимера и металлического наполнителя, нанесе30 ния приготовленной смеси на металлическое изделие с последующей термообработкой, о т л и ч а ю.шийся тем, что, с целью повышения износостойкости изделия, в качестве иаполнителя используют порошок висмута в 35

I I i079

4,92

12,4 количестве 20-50 мас.Ж, а термообработку проводят при 290-300 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Рейбман А.И. Защитные лакоИ lt красочные покрытия. Л., Химия

1978, с. 218-219.

2. Авторское свидетельство СССР !! 521138, кл. В 29 Э 3/02, 1976

-(прототип).