Спосіб отримання модифікованого епоксикомпозитного покриття

Корисна модель відноситься до області отримання композитних покриттів для збільшення ресурсу роботи деталей машин та механізмів технологічного устаткування 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 грунтується 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 ємкостях, після чого при неперервному перемішуванні у першу частину суміші вводять диметиланілін і етилсилікат, далі отримані композиції зливають в ємкість і перемішують разом. Недоліком відомого покриття та способу його отримання є трудомісткість формування покриття на деталях складного профілю та значні показники залишкових 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 високі показники залишкових напружень на межі поділу фаз "захисне покриття - металева основа" і низькі значення руйнівного напруження при згинанні матеріалу. В основу корисної моделі поставлено задачу зниження показників залишкових напружень на межі поділу фаз "захисне покриття - металева основа" і підвищення руйнівного напруження при згинанні матеріалу шляхом виконання способу отримання модифікованого 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 постійному магнітному полі і термообробляють при температурі Т=323±2К протягом t=1,5-2,0год, потім наносять попередньо оброблений постійним магнітним полем, а після цього - ультрафіолетовим опроміненням поверхневий шар з наступним твердненням покриття при температурі Т=293-298К протягом t=72-76год. Композицію формують і наносять на поверхню за такою технологією. При формуванні адгезійного шару проводять дозування компонентів, перемішування епоксидної смоли і наповнювача, оброблення композиції постійним магнітним полем, після чого вводять отверджувач (ПЕПА). Отриману композицію протягом t=10-15хв. наносять на попередньо обезжирену поверхню методом пневматичного розпилення, після чого термообробляють за режимом: Т=323±2К, t=1,5-2,0год. При формуванні поверхневого шару проводять дозування компонентів, перемішування епоксидної смоли і наповнювача, оброблення композиції спочатку постійним магнітним полем, а потім ультрафіолетовим опроміненням, після чого вводять отверджувач (ПЕПА). Отриману композицію протягом t=10-15хв. наносять на адгезійний шар методом пневматичного розпилення, після чого затверджують покриття при температурі Т=293298К 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 0,1-0,3мм дозволяє підвищити адгезійну міцність захисного покриття. Оброблення композиції адгезійного шару на основі епоксидного зв'язувача і дисперсного наповнювача у постійному магнітному полі поліпшує змочування часток наповнювача епоксидним олігомером за рахунок підвищення температури зв'язувача, а також забезпечує міжфазову взаємодію між доменами макромолекул зв'язувача і частками наповнювача, що поліпшує адгезійну, когезійну міцність захисного покриття, а також зумовлює зменшення залишкових напружень на межі поділу фаз "захисне покриття - металева основа". Термообробка адгезійного шару при температурі Т=323±2К протягом t=1,5-2,0год забезпечує утворення фізичних і хімічних зв'язків між макромолекулами зв'язувача і активними центрами на поверхні дисперсних часток, що зумовлює підвищення адгезійної міцності покриттів. Термообробка адгезійного шару при температурі, яка вища оптимальних режимів та тривалістю, більшою за t=2,0год, зумовлює зменшення міжшарової взаємодії, що погіршує фізико-механічні властивості покриття. Термообробка адгезійного шару при температурно-часових режимах, які нижчі від оптимальних значень, забезпечує збільшення залишкових напружень у матеріалі покриття. Поверхневий шар з товщиною 1,0-1,5мм наносять методом пневматичного розпилення на поверхню адгезійного шару після його попередньої термообробки. Оброблення композиції поверхневого шару на основі епоксидного зв'язувача і дисперсного наповнювача постійним магнітним полем забезпечує орієнтацію доменів макромолекул і активних радикалів у напрямку напруженості постійного магнітного поля, що сприяє кращому їх впакуванню біля поверхні наповнювача і інтенсивній взаємодії з активними центрами твердої фази. Це приводить до поліпшення когезійної міцності захисних покриттів. На наступному етапі оброблення композиції поверхневого шару на основі епоксидного зв'язувача і дисперсного наповнювача ультрафіолетовим опроміненням забезпечує утворення вільних активних радикалів, що у подальшому підвищує ступінь зшивання матриці у зовнішніх поверхневих шарах. Тверднення покриття при температурі Т=293-298К протягом t=72-76год. забезпечує утворення максимального ступеня гель-фракції у матриці при незначних залишкових 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 зумовлено усією сукупністю ознак. В таблиці 1 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 оброблення композицій адгезійного і поверхневого шарів енергетичними полями. Для визначення залишкових напружень у полімеркомпозитних покриттях використовували консольний метод. Величину σвн визначали за формулою: ÍÅ d 3 , sâí = 3L2 (d + d * )d * де: Н - відхилення пластинки-підкладки від початкового положення, м; Е - модуль пружності пластинки-підкладки (Е=2·105 МПа); L - довжина пластинки-підкладки з покриттям, м; δ - товщина пластинки-підкладки, м; δ*- товщина покриття, м. Залишкові напруження в покритті визначали залежно від природи та вмісту наповнювачів. Покриття формували на стальній основі з товщиною 0,3мм. Руйнівне напруження при згинанні композитів визначали згідно з ГОСТ 4648-71.