Спосіб отримання модифікованого епоксикомпозитного покриття

Корисна модель відноситься до області отримання композитних покриттів для збільшення ресурсу роботи деталей машин та механізмів технологічного устатк ування в машинобудуванні, радіотехнічній, хімічній і харчовій промисловості. Відома корозійностійка композиція та спосіб її отримання [пат. №97020588, опубл. в "Промислова власність України", 1997, №5 "Корозійностійка композиція та спосіб її одержання"], що містить стирол, полістирол, перекис бензолу, диметиланілін та етилсилікат при способі формування захисного покриття, що ґрунтується на полімеризації стиролу в масі полістиролу, перекису бензолу і диметиланіліну, яка відбувається наступним чином: вихідну кількість стиролу і полістиролу ділять на дві частини у співвідношенні (45-55):(55-45), потім розчиняють першу і другу частини полістиролу відповідно у першій і другій частинах стиролу в окремих ємностях, після чого при неперервному перемішуванні у першу частину суміші вводять диметиланілін і етилсилікат, далі отримані композиції зливають в ємність і перемішують разом. Недоліком відомого покриття та способу його отримання є трудоємність формування покриття на деталях складного профілю та значні показники внутрішніх напружень, що зумовлюють низькі фізико-механічні властивості матеріалу у процесі експлуатації. Найбільш близькою за технічною суттю до результату, який досягається і способу, що заявляється, є спосіб отримання корозійностійкого покриття [пат. США №4514445, опубл. в Р.Ж., 1986, №1 "Спосіб отримання корозійностійкого покриття"], що полягає у нанесенні на металеву основу адгезійного шару, з подальшою його полімеризацією, після цього наносять поверхневий шар, з наступним твердненням покриття. Недоліком вказаного способу формування покриттів є низькі значення когезійної міцності матеріалу. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення когезійної міцності і, як наслідок, фізико-механічних властивостей захисних покриттів шляхом виконання способу отримання модифікованого високочастотним магнітним полем епоксикомпозитного покриття, який полягає у нанесенні на металеву основу адгезійного шару, з подальшою його полімеризацією, після цього наносять поверхневий шар, з наступним твердненням покриття, причому адгезійний шар попередньо обробляють у високочастотному магнітному полі і термообробляють при температурі Т=303±2К протягом t=2.0-2.5год, потім наносять попередньо оброблений у високочастотному магнітному полі поверхневий шар з наступним твердненням покриття при температурі Т=293-298К протягом t=7276год. Композицію формують і наносять на поверхню за такою технологією. При формуванні адгезійного шару проводять дозування компонентів, перемішування епоксидної смоли і наповнювача, обробку композиції високочастотним магнітним полем, після чого вводять твердник (ПЕПА). Отриману композицію протягом t=1015хв. наносять на попередньо обезжирену поверхню методом пневматичного розпилення, після чого термообробляють за режимом: Т=303±2К, t=2.0-2.5год. При формуванні поверхневого шару проводять дозування компонентів, перемішування епоксидної смоли і наповнювача, обробку композиції високочастотним магнітним полем, після чого вводять твердник (ПЕПА). Отриману композицію протягом t=10-15хв. наносять на адгезійний шар методом пневматичного розпилення, після чого затверджують покриття при температурі T=293-298K протягом 72-76год. Як зв'язувач для захисного покриття вибрано низькомолекулярну епоксидно-діанову смолу марки ЕД-20 [ГОСТ 10687-76], яка у скловидному стані характеризується високими фізико-механічними властивостями та адгезійною міцністю до чорних металів і сплавів. Для зшивання епоксидного зв'язувача використовували отверджувач поліетиленполіамін (ПЕПА) [ТУ 6-02-594-73]. Отверджувач у зв'язувач вводили при стехіометричному співвідношенні компонентів. Нанесення на металеву основу методом пневматичного розпилення адгезійного шару товщиною 0.10-0.12мм дозволяє підвищити адгезійну міцність захисного покриття. Обробка композиції адгезійного шару на основі епоксидного зв'язувача і дисперсного наповнювача у високочастотному магнітному полі поліпшує змочування часток наповнювача епоксидним олігомером за рахунок підвищення температури зв'язувача, а також забезпечує міжфазну взаємодію між диполями макромолекул зв'язувача і частками наповнювача, що поліпшує адгезійну і когезійну міцність захисного покриття. Термообробка адгезійного шару при температурі Т=303±2К протягом t=2.0-2.5год забезпечує утворення фізичних і хімічних зв'язків між макромолекулами зв'язувача і активними центрами на поверхні дисперсних часток, що зумовлює підвищення адгезійної та когезійної міцності покриттів. Термообробка адгезійного шару при температурі, яка вища оптимальних режимів та тривалістю, більшою за t=2.0-2.5год, зумовлює зменшення міжшарової взаємодії, що погіршує фізико-механічні властивості покриття. Термообробка адгезійного шару при температурно-часових режимах, які нижчі від оптимальних значень, погіршує те хнологічні умови формування захисних покриттів. Поверхневий шар товщиною 1.0-1.5мм наносять методом пневматичного розпилення на поверхню адгезійного шару після його попередньої термообробки. Обробка композиції адгезійного шару на основі епоксидного зв'язувача і дисперсного наповнювача у високочастотному магнітному полі забезпечує утворення поверхневих шарів у матриці навколо часток наповнювача з високим ступенем зшивання, що значно підвищує когезійну міцність захисного покриття. Тверднення покриття при температурі Т=293-298К протягом t=72-76год. забезпечує утворення максимального ступеня гель-фракції у матриці при незначних вн утрішніх напруженнях, що зумовлює поліпшення фізико-механічних властивостей розробленого покриття порівняно з прототипом. Таким чином, у порівнянні з відомими технічними рішеннями заявлений об'єкт та спосіб його формування має суттєві відмінності, а отримання позитивного ефекту з умовлено усією сук упністю ознак. В таблиці наведено приклади конкретного виконання композиції: технічні рішення згідно з заявкою, контрольні приклади прототипу, а також їхні порівняльні властивості при різних температурно-часових режимах формування і після високочастотної магнітної обробки композицій адгезійного і поверхневого шарів. Дослідження когезійної міцності при розтягу покриттів проводили на розривній машині FM-1000. При дослідженнях зразок навантажували ступінчасте з кроком збільшення зовнішнього навантаження на 250Н. Таблиця Спосіб отриманн я моди фіков аного в исокочастотним магнітни м полем епоксикомп озитн ого покр иття № 1 Параметри покриття 2 Режими фор мув ання згідно з в инаходом I 3 II 4 III 5 Контрольні прик лади I 6 II 7 III 8 IV 9 V 10 прототип VI VII VIII IX X I 11 12 13 14 15 16 II III 17 18 1 Трив алість тв ерднення адгезійного шару , год. 2.0 2.3 2.5 1.0 1.5 2.0 2.5 2.3 2.3 2.0 2.5 3.0 4.0 0.2 0.3 0.5 2 Темп ерату ра термоо бробки адгезійно го ша ру , К 303 303 303 288 293 303 303 303 303 303 303 313 323 313 323 333 + + + 4 Темп ерату ра термоо бробки покриття, К 293 295 298 5 Трив алість термо обро бки покри ття, год 72 74 76 40 60 72 76 72 76 76 72 85 100 60 6 Обробк а композиці ї пов ерхнев ого шару в исокочастотним магні тним по лем + + + + + + 3 Обробк а композиці ї адгезійно го ша ру в исокочастотним магні тним по лем + + + + + + + + + + 288 293 298 293 295 295 293 298 323 295 295 295 295 + + + + + + 72 80 + Ха ракте ристики епоксик омпоз итно го покри ття 1 Коге зійна мі цність, МПа 67,2 67,8 67,0 54,3 57,3 66,8 64,6 68,1 65,1 67,0 66,9 60,0 59,3 32,6 34,2 35,9 Примітка: + обро бка комп озиці й для адгезійного і пов ерхнев ого ша рів в исокочастотним магнітни м полем; - обробку композицій в исокочастотни м магні тним полем не пров оди ли. Для випробувань використано стандартний плоский зразок [ГОСТ 3248-81] зі сталі Ст.3, на який до половини довжини робочої частини з обох сторін основи симетрично наносили покриття. Перед проведенням досліджень на одну зі сторін зразка наклеювали тензодатчики для визначення деформацій основи і покриття, а на другу наносять мітки для визначення деформації оптичним методом після руйнування тензодатчиків. На основі отриманих результатів досліджень шляхом зіставлення механічних характеристик будували криві залежності напружень від відносних деформацій у покритті, після чого розраховували когезійну міцність покриття.