Спосіб нанесення полімерного покриття на металеву поверхню

Реферат: Винахід належить до галузі обробки поверхні металевих виробів, зокрема - нанесення полімерних покриттів, а саме нанесення покриттів на основі поліамідів на сталеві вироби. В основу винаходу поставлена задача розробки способу нанесення полімерного покриття на металеву поверхню, який забезпечить високу адгезійну міцність покриттів. Поставлена задача вирішується тим, що в відомому способі нанесення полімерного покриття на металеву поверхню, який включає нанесення розчину полімеру в органічному розчиннику на металеву поверхню і наступне сушіння виробу, відповідно до винаходу, перед нанесенням полімерного покриття наносять мідне покриття. UA 107878 C2 (12) UA 107878 C2 Винахід може бути використаний при нанесенні полімерних покриттів на сталеві вироби на підприємствах машинобудування, металообробки та хімічної промисловості. UA 107878 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі обробки поверхні металевих виробів, зокрема - нанесення полімерних покриттів, а саме нанесення покриттів на основі поліамідів на сталеві вироби, і може бути використаний на підприємствах машинобудування, металообробки та хімічної промисловості. Відомий спосіб нанесення полімерних покриттів, який полягає в розпиленні за допомогою повітря, що нагнітається компресором, розплавленого полімеру через розпилювач, який містить ємності з полімером з вбудованим нагрівачем; при цьому для розпилення використовують додаткове гаряче повітря, що нагнітається через дюзу з розташованими по колу додатковими отворами, створюючи повітряну гарячу сорочку навколо полімеру, що подається з грубки, кінцівка якої розташована перед центральним отвором дюзи [Пат. 78175 UA. B05B17/00. Спосіб нанесення полімерних покриттів / Параска Г.Б., Любчик В.Р., Вітюк А.В., Горященко С.Р. - № u201210554; заявл. 07.09.2012; опубл. 11.03.2013; Бюл. № 5]. Відомий також спосіб нанесення полімерних покриттів пневматичним розпиленням, заснований на впливі струменя стисненого повітря на полімерний матеріал, формуючий покриття; при цьому до складу стисненого повітря включений розчинник, що легко випарюється [Пат. 2457044 RU. B05D1/02. Способ нанесения полимерных покрытий пневматическим напылением / Татулян А.А., Цветков Ю.Н., Тарасов В.М., Кузьмин В.Н. - № 2010154589/05; заявл. 30.12.2010; опубл. 27.07.2012; Бюл. № 21]. Недоліками відомих способів є важкість застосування для полімерів з високою в'язкістю і високі капітальні витрати. Відомий спосіб нанесення покриття на тонкостінний металевий виріб, який міститься в тому, що здійснюють формування на поверхні виробу нерегулярної штучної шорсткості за допомогою вібраційної електродугової обробки поверхні металевого виробу, яка забезпечує перенесення крапель розплавленого електродного металу на поверхню виробу та їх кристалізацію. Після чого здійснюють підготовку поверхні до нанесення покриття і його нанесення напиленням розігрітих часток неметалевого присадочного матеріалу або заливанням обробленої поверхні шаром рідкої пластмаси [Пат. 2428501 RU. С25С4/00, С25С4/02, В23Н9/00. Способ нанесения покрытия на тонкостенное металлическое изделие / Елагина О.Ю., Слободянников Б.А., Науменко И.Г. - № 2009143447/02; заявл. 24.11.2009; опубл. 10.09.2011; Бюл. № 15]. До недоліків відомого способу слід віднести складність обладнання, високі енергетичні витрати, розігрівання виробу та можливість локального оплавлення його поверхневих шарів. Відомий також спосіб нанесення полімерних покриттів з використанням ультразвукового впливу, який містить попередню механічну обробку поверхні виробу з утворенням періодичного мікрорельєфу, розміщення на поверхні виробу порошку полімеру і наступний вплив на оброблювану поверхню ультразвуковими механічними коливаннями за допомогою акустичного інструмента [Пат. 2465968 RU. B05D5/08, B05D3/12, С23С24/04. Способ нанесения полимерного покрытия с использованием ультразвукового инструмента / Клименов В.А., Бузник В.М., Борозна В.10. и др. - № 2011101017/02; заявл. 12.01.201 1; опубл. 20.07.2012; Бюл. № 31]. Недоліком відомого способу є високі капітальні витрати. Найбільш близьким по технічній суті і результату, що досягається, до винаходу, що пропонується, є спосіб нанесення покриття ароматичним поліамідом фенілоном на металеві вироби, який містить нанесення розчину фенілону в диметилформаміді на металевий виріб і наступне сушіння виробу при температурі 145 °С впродовж 1 год [Ситар В.І. Адгезія фенілонових покриттів до металевих матеріалів різної природи / В.І. Ситар, А.В. Клименко, С.В. Колесник // Вопросы химии и химической технологии. - 2013. - № 2. - С. 37-41.] (прототип). Недоліком прототипу є низька адгезійна міцність одержуваного покриття до сталевих виробів, наприклад: 232 Н/м для сталі Ст3, 228 Н/м для сталі 20, 229 Н/м для сталі 40Х (при випробуваннях методом відшарування). В основу винаходу поставлена задача розробки способу нанесення полімерного покриття на металеву поверхню, який забезпечить високу адгезійну міцність покриттів. Поставлена задача вирішується тим, що в відомому способі нанесення полімерного покриття на металеву поверхню, який включає нанесення розчину полімеру в органічному розчиннику на металеву поверхню і наступне сушіння виробу, відповідно до винаходу, перед нанесенням полімерного покриття наносять мідне покриття. При цьому мідне покриття наносять електрохімічним, хімічним, газотермічним, плазмовим, дифузійним, детонаційним, вакуумно-конденсаційним або іншим способами. Відоме застосування мідного покриття: як підшару при нанесенні багатошарових металевих захисно-декоративних покриттів на металевих виробах, для покращення пайки олов'яносвинцевими припоями, для локального захисту сталевих виробів при дифузійних процесах, для покриття поверхні заготовок, які піддаються глибокій витяжці, для зниження перехідного опору 1 UA 107878 C2 5 10 15 20 25 30 35 та ін. [Ковенский И.М., Поветкин В.В. Металловедение покрытий. - М.: Интермет инжиниринг, 1999. - С. 274-275.]. Нанесення мідного покриття перед нанесенням полімерного покриття відповідно до запропонованого винаходу забезпечує підвищення адгезійної міцності через виникнення більш інтенсивної молекулярної і, вірогідно, хімічної взаємодії полімерного покриття з поверхнею металевого виробу (у порівнянні з поверхнею без мідного покриття), а також виникненням макродифузійних зв'язків між продуктами окислення мідного покриття і полімером, що виникають на його поверхні під час формування покриття, зокрема - при його сушінні. Наводимо конкретні приклади застосування запропонованого винаходу. Приклад 1. На сталевий виріб електрохімічним способом наносять мідне покриття з електроліту з наступним співвідношенням компонентів: 200-250 г/л CuSO4·5H2O, 50-70 г/л H2SO4. Компоненти розчиняють у воді при температурі 18-25 °С. Електроліз здійснюють з 2 використанням мідного аноду при температурі 18-25 °С, катодній густині струму 1-2 А/дм протягом 20 с. Після нанесення мідного покриття на поверхню виробу наносять 17 % розчин ароматичного поліаміду фенілону С2 у диметилформаміді, покриття висушують при температурі 145 °С протягом 1 год. Приклад 2. На сталевий виріб хімічним способом (без струму) наносять мідне покриття з електроліту за прикладом 1 протягом 30 с. Після нанесення мідного покриття здійснюють нанесення полімерного покриття за прикладом 1. Застосування мідного покриття за запропонованим винаходом дозволило підвищити адгезійну міцність покриття на основі поліаміду до виробу зі сталі Ст3 з шорсткістю поверхні Ra = 1,32 мкм від 232 Н/м (без мідного покриття) до 380 Н/м (приклади 1 та 2). Адгезійну міцність визначали методом відшарування згідно з ГОСТ 15140-78. Таким чином, запропонований винахід дозволяє одержати більш високу адгезійну міцність полімерних покриттів на основі поліамідів до сталевих виробів у порівнянні з прототипом. Даний винахід може бути використаний при нанесенні полімерних покриттів на сталеві вироби на підприємствах машинобудування, металообробки та хімічної промисловості. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Спосіб нанесення полімерного покриття на основі ароматичних поліамідів на металеву поверхню, який включає нанесення розчину ароматичного поліаміду в органічному розчиннику на металеву поверхню і наступне сушіння виробу, який відрізняється тим, що перед нанесенням полімерного покриття наносять мідне покриття Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2