Модифіковане епоксикомпозитне покриття

Модифіковане епоксикомпозитне покриття, що містить оброблений постійним магнітним полем адгезійний шар і поверхневий шар, який оброблений постійним магнітним полем з наступним ультрафіолетовим опроміненням, виконані з композиції, яка містить епоксидну діанову смолу, отверджувач та дисперсний наповнювач, яке від 3 34724 оксид міді, 63мкм 70-90 карбід титану, 40мкм 30-50 Як зв'язувач для захисного покриття вибрано низькомолекулярну епоксидну діанову смолу марки ЕД-20 [ГОСТ 10687-76], яка у скловидному стані характеризується високими фізико-механічними властивостями та незначними показниками залишкових напружень. Для зшивання епоксидного зв'язувача використано отверджувач поліетиленполіамін (ПЕПА) [ТУ 6-02-594-73]. Отверджувач у зв'язувач вводили при стехіометричному співвідношенні компонентів. Ферит вводили для збільшення адгезійної взаємодії на межі поділу фаз "захисне покриття - металева основа", що дозволяє водночас підвищити когезійну міцність захисного покриття. Введення у адгезійний шар наповнювача фериту до 30мас.ч. на 100мас.ч. смоли ЕД-20 призводить до зменшення об'єму полімеру у стані поверхневих шарів, при цьому адгезійна і когезійна міцність покриття знижується. Введення фериту понад 50мас.ч. на 100мас.ч. смоли ЕД-20 зумовлює підвищення залишкових напружень у покритті внаслідок значної кількості дефектів поверхневих шарів навколо дисперсних часток наповнювача. В такому випадку адгезійна міцність матеріалу є не достатньо високою і покриття швидко руйнується. Введення у поверхневий шар як основного дисперсного наповнювача оксиду міді та додаткового карбіду титану при оптимальному вмісті забезпечує формування стійкого до седиментації шару покриття з високою когезійною міцністю. Збільшення вмісту оксиду міді та карбіду титану зумовлює виникнення напруженого стану та дефектів у поверхневих шарах, що призводить до зменшення когезійної міцності і, відповідно, до зменшення показників стійкості до спрацювання покриття. Оброблення епоксидної композиції з дисперсним наповнювачем для адгезійного шару у постійному магнітному полі (до введення отверджувача) 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 та когезійну міцність захисного покриття. Оброблення епоксидної смоли для поверхневого шару ультрафіолетовим опроміненням забезпечує утворення вільних активних радикалів у зв'язувачі. Незалежно оброблення наповнювача постійним магнітним полем забезпечує його намагнічування і активацію. Подальше введення у опромінену ультрафіолетом епоксидну смолу активованих дисперсних часток оксиду міді і карбіду титану забезпечує інтенсивну взаємодію утворених вільних радикалів з активними центрами на поверхні наповнювачів. Це дозволяє суттєво підвищити когезійну міцність поверхневого шару, а, відповідно, і його стійкість до спрацювання. Нанесення на стальну основу (Ст.3) методом пневматичного розпилення адгезійного шару з товщиною 0,1-0,3мм, який містить 30-50мас.ч. фе 4 риту дозволяє суттєво підвищити адгезійну міцність покриття. Термообробка адгезійного шару при температурі Т=323±2К протягом t =1,5-2,0год. забезпечує високий ступінь зшивання епоксидної смоли на межі поділу фаз "захисне покриття - металева основа". Виконання адгезійного шару з товщиною, яка менша 0,1мм і більша від 0,3мм, підвищує показники залишкових напружень у захисному покритті. Крім того, термообробка шару при температурі, яка вища оптимальних режимів та з тривалістю, більшою за t=2,0год., зумовлює зменшення міжшарової взаємодії, що погіршує фізико-механічні властивості і стійкість до спрацювання покриття. Поверхневий шар з товщиною 1,0-1,5мм наносять на адгезійний шар після його попередньої полімеризації методом пневматичного розпилення. При подальшому твердненні це зумовлює добру взаємодію між шарами покриття, що значно поліпшує його стійкість до спрацювання. Введення в епоксидну матрицю як основного наповнювача оксиду міді та додаткового карбіду титану і формування поверхневого шару при оптимальній товщині забезпечує значне поліпшення стійкості до спрацювання покриття. 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 наведено приклади конкретного виконання композиції: технічні рішення згідно з заявкою, контрольні приклади прототипу, а також їхні порівняльні властивості. Відносну стійкість до гідроабразивного спрацювання матеріалів визначали за методикою випробування матеріалів і покриттів на газоабразивне спрацювання з використанням відцентрового прискорювача [ГОСТ 23201-78]. Методика дозволяє моделювати реальні процеси спрацювання деталей механізмів під дією гідроабразиву. Швидкість обертання ротора відцентрового прискорювача становила 3000об/хв. Як гідроабразивну суспензію використано суміш те хнічної води і абразивних часток (5:1 у об'ємі). Випробування зразків з розміром 20´10´4мм проводили при зміні кута атаки гідроабразивної суміші в межах від 30 до 90°. Для порівняння отриманих результатів експериментальних досліджень як еталон використано зразок зі сталі Ст.3. Відносну стійкість до спрацювання визначали за формулою: d e= e, d3 де: de - втрата маси стального зразка, кг; d3 - втрата маси досліджуваного зразка, кг. Зважування зразків перед дослідженнями і після випробувань проводили на аналітичних вагах ВЛР-200 з точністю до ±0,001г. 5 34724 6 Таблиця 1 Модифіков ане епоксикомпозитне покриття № 1 Компоненти Композиція згідно з корисною моделлю І II III 3 4 5 2 Адгезійний шар Епоксидна діанов а 1 100 смола Отв ерджув ач - полі2 етилен-поліамін (ПЕ- 8 ПА) Напов нюв ач 3 Ферит, 10-20мкм 30 Склобій, 60мкм 4 5 Аеросил Оброблення композиції 6 у постійному магнітно- + му полі Пов ерхнев ий шар Епоксидна діанов а 7 100 смола Нов олачна фенольна 8 смола Отв ерджув ач - полі9 етилен-поліамін (ПЕ- 8 ПА) Напов нюв ач 10 Оксид міді, 63мкм 70 11 Карбід титану, 40мкм 30 Тугоплав ка комплексна 12 сполука Черв оний шлам, 1013 20мкм Оброблення композиції ультрафіолетов им 14 + опроміненням і постійним магнітним полем Контрольні приклади І 6 II 7 III 8 100 100 100 100 100 IV 9 V 10 100 100 VI 11 VII 12 прототип VIII 13 IX 14 X 15 І 16 II 17 III 18 100 100 100 100 100 100 100 100 10 12 6 6 12 8 10 10 12 8 14 15 10 12 15 40 50 10 20 30 40 50 30 40 50 60 70 80 2 120 3 160 4 + + + + + + + + + + + + + + + 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 зо 40 100 50 10 12 6 6 12 8 10 10 12 8 14 15 80 40 90 50 40 10 60 20 80 30 80 50 80 30 80 50 70 40 90 40 100 120 60 70 100 140 180 40 50 60 + + + + + + + + + + + + + + + 10.0 10.0 10.0 Характеристики епоксикомпозитного покриття Відносна стійкість до 1 спрацюв ання, e (при 0,74 0,70 0,71 0,66 0,62 0,70 0,77 0,74 0,68 0,66 0,64 0,60 0,58 0,28 0,32 0,30 куті атаки гідроабразив ної суміші 45°) Примітка: + оброблення композиції енергетичними полями; - оброблення композиції енергетичними полями не пров одили. Комп’ютерна в ерстка Л.Литв иненко Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601