Покрытие деталей пластмассами
Пластмассовые покрытия применяют для защиты от коррозии химической аппаратуры и других изделий, а также для выравнивания неровностей их поверхностей. По химической стойкости к действию самых агрессивных сред, таких как концентрированные кислоты и окислители, многие пластмассы превосходят даже благородные металлы (золото и платину). Пленки пластмассы наносят на поверхности деталей машин вихревым или газопламенным напылением или облицовкой листовыми материалами. Для покрытия деталей газопламенным и вихревым методами пригодны только термопластичные материалы в виде мелкодисперсного порошка, который при нагреве переходит в вязкотекучее состояние без существенного разложения, а необходимые физико-механические и химические свойства приобретает после охлаждения.
Ниже указаны материалы, применяемые для покрытия деталей, и температура, °С, заготовки перед напылением.
высокого давления. 180-200
низкого давления. 200-220
Полипропилен. 220 — 240
Фторопласт-3. 260 — 270
Фторопласт-4. 280 — 300
Процесс нанесения напылением пластмасс аналогичен процессу металлизации напылением, отличаясь от него лишь нагревом заготовок до указанной температуры.
Защитные покрытия обычно делают многослойными. Толщина покрытия зависит от назначения детали и напыляемого материала. При использовании полиэтилена хорошую защиту от коррозии дает покрытие толщиной 0,25 — 0,35 мм, при использовании фторопласта-3 — покрытие толщиной 0,18 — 0,25 мм. Чтобы придать поверхности шероховатость, необходимую для лучшего сцепления с покрытием, и очистить ее от окалины, поверхность подвергают дробеструйной обработке, после чего очищают от пыли, масляных пятен и других загрязнений, а затем фосфатируют. Поверхности заготовки, не подлежащие покрытию, защищают металлической фольгой, жестью и другими материалами, а отверстия закрывают пробками. Перед напылением заготовки нагревают (до температуры на 30 — 50 °С выше температуры плавления пластмассы) в шкафу, обогреваемом газом или электричеством, до температуры 400 °С. Сильный перегрев заготовки приводит к разрушению пластмасс.
Влажность порошка для напыления должна быть не более 0,3 %, размер зерна не более 0,2 мм. Для окраски порошком полиэтилена в него добавляют 1-1,5 % пигмента и 1,5 — 4,0 % диоксида и титана и перемешивают в шаровой мельнице до получения однородного цвета (в течение 40 — 60 мин). Методом вихревого напыления можно наносить и многослойные покрытия. Для этого рядом с нагревательным шкафом располагают две установки для напыления, содержащие соответствующие порошки, и напыляют слой сначала одного, а затем другого порошка. Оплавление и охлаждение обычные.
Вихревым и эжекционным напылением можно покрывать детали из различных металлов и их сплавов (сталь, чугун, алюминий), из керамики и других материалов, выдерживающих нагрев до температуры 300 — 500 °С.
Наплавка материала
В последнее время для повышения надежности и долговечности деталей машин все более широко применяют наплавку на рабочие поверхности деталей из металла с высокими эксплуатационными свойствами.
Газовой наплавкой упрочняют детали автомобилей, тракторов и других машин, изготовленные из сталей 35, 40 и 45 (стартерные шестерни маховика, распределительные валики). Рекомендуется также упрочнять и восстанавливать этим способом детали из низко- и среднелегированных сталей 20Х, 20X3, 18ХГТ, 30Х, 35Х, 40Х (хромистых), 20ХН, 40ХН, 12ХНЗ (хромоникелевых) и 15ХФ (хромованадиевой): зубчатые колеса, валы коробок передач и трансмиссий, детали рулевого механизма. Детали из этих сталей в процессе изготовления, как правило, проходят полную термическую обработку и при ремонте теряют начальные свойства в результате нагрева при наплавке. Если повторная после наплавки термическая обработка невозможна или нежелательна, наплавку металла на такие детали проводят с охлаждением, опуская всю деталь, за исключением места, подвергаемого наплавке, в ванну с водой. При упрочнении наплавкой присадочный материал выбирают более износостойкий, чем основной, для повышения износостойкости деталей.
Наиболее широко применяют газовую наплавку на рабочие поверхности инструментов из твердого сплава сормайт, дающего возможность получать наплавленные слои толщиной 0,5 мм и более. Сормайт часто наплавляют с помощью ацетиленокислого пламени. В качестве основного металла для наплавки сормайта рекомендуются углеродистые стали, особенно У8А. Его можно наплавлять на легированные инструментальные (5ХНМ, ЗХВ8, 4ХВС) и низколегированные конструкционные (40ХН, 40Х) стали.
При наплавке деталей углеродистыми и низколегированными сталями допускается значительное проплавление основного металла детали, а при наплавке сормайтом допустимо расплавление лишь на глубину в несколько десятых долей миллиметра, иначе происходят смешение основного и наплавляемого металлов, изменение химического состава и ухудшение свойств наплавленного слоя.
Толщину наплавленного слоя устанавливают в зависимости от условий работы детали и глубины износа поверхности. По данным отдела сварки ЦНИИТМаша, для деталей, работающих на истирание, толщина слоя не должна превышать 2,5 — 4 мм; для режущих кромок инструмента 1,5-3 мм; для деталей инструмента, испытывающих небольшую ударную нагрузку, 2 мм. При ручной наплавке колебание толщины слоя может быть в пределах 0,25 — 0,5 мм.
Сормайтом № 1 чаще наплавляют слой толщиной 0,5 — 5 мм и лишь иногда (например, для ножей бесцентрово-шлифовальных станков и линеек прокатных станов при ширине поверхности не менее 10 мм) толщиной 12-16 мм. Толщина слоя сормайта № 2 обычно 1,5 — 3,5 мм, а в отдельных случаях 7-10 мм. Покрытие толщиной больше 1,5 мм обычно получают из нескольких слоев, так как при покрытии в один слой сплав перемешивается с основным металлом. Если износ детали больше допустимой толщины наплавки сормайтом, на поверхность предварительно наплавляют присадочный материал, близкий по свойствам к основному металлу детали, и только после этого — слой сормайта.
Для уменьшения деформирования детали при наплавке применяют различные приспособления, в частности пластины из красной меди, подкладываемые под деталь для отвода тепла. Для получения наплавленной поверхности с ровной кромкой по бокам детали устанавливают угольные или графитовые пластины, а для предохранения отверстий от затекания сплава вставляют графитовые или угольные стержни. Чтобы сохранить основные размеры детали, часто приходится снимать с поверхности, подлежащей наплавке, по всей ее ширине фаски толщиной, равной толщине слоя наносимого сплава. При наплавке металла на режущие кромки нельзя делать выточку или снимать фаску под углом 45°, так как это приводит к непровару в прямых и острых углах, а также к выкрашиванию.
Наплавку сормайтом деталей строительных и дорожных машин, где требуется высокая износостойкость, можно производить электродуговым способом на постоянном и переменном токе. В этом случае производительность выше, но качество покрытия хуже. Кроме того, присадочный материал (пруток сплава диаметром 5-6 мм) должен быть покрыт обмазкой толщиной 1,4 — 1,9 мм. Обычный состав обмазки: 40 — 46 % мрамора, 27 — 33 % плавикового шпата, 4 % металлического марганца, 10 % алюминия, 2 % серебристого графита, 5 % феррохрома, 3,0 — 3,5 % стекла (от массы сухой смеси), 1,5 % бентонита (от массы сухой смеси).
Повышение износостойкости деталей машин в значительной степени зависит от соответствия присадочного материала материалу детали, а также от точного выполнения технологии наплавки.
Повышение износостойкости наплавленных слоев достигается различными способами. Легирование металла, наплавленного под флюсом, можно производить легированной проволокой при обычном флюсе; специальной проволокой (с легирующим порошком внутри), специальным флюсом; покрытием поверхности пастой и порошком.
Электродные материалы и флюсы, наиболее часто применяемые при механизированной наплавке, указаны в табл. 3.6. Металл с высокой износостойкостью часто наплавляют, используя высоколегированную проволоку, изготовляемую из листовой стали 08, свернутую в трубку и заполненную порошковой шихтой, представляющей собой смесь ферросплавов и других материалов.
Источник
Способ нанесения полиэтилена на углеродистые стали
Изобретение относится к нанесению полиэтиленового покрытия на углеродистые стали и может быть использовано в машиностроении, химической промышленности для повышения коррозионной стойкости металлов. Сущность способа заключается в подготовке металла перед нанесением полиэтиленового покрытия. Металл предварительно анодируют, а затем анодную пленку обрабатывают побочным продуктом производства полиэтилена — низкомолекулярным полиэтиленом — 2. На подготовленную таким способом поверхность наносят порошкообразный полиэтилен и оплавляют его до образования сплошного покрытия. В результате такой подготовки адгезия полиэтиленового покрытия с металлом возрастает. 1 табл.
Изобретение относится к области нанесения полиэтиленового покрытия с высокой адгезивной активностью на углеродистые стали и может быть использовано в машиностроении, химической и других отраслях промышленности для повышения коррозионной стойкости металлов.
Известен способ клеевого соединения деталей, заключающийся в том, что на металлическую поверхность предварительно наносится электроискровым методом слой металла высокой адгезивной активности /см. а.с. СССР N 249913, Бюл. N 23, 25.06.76/.
Однако, этот способ предполагает большие материальные затраты /электроэнергия, потери при сгорании электродов и т.п./ и не обеспечивает надежных результатов при нанесении на металлическую поверхность полиэтилена.
Известен способ нанесения термопластов /тетрафторэтилена/ на металлическую поверхность /см Edwards P.// «Modern. Plast» — 1989 — v. 19 — N 2 — P. 26-30/.
Сначала металл покрывают толстым слоем хрома, в котором химическим путем создают большое количество микропор. Поры расширяют в результате нагревания металла до 150. ..200 o C и под давлением впрессовывают в них охлажденные до -90. -70 o C частицы термопласта.
Недостатком этого способа являются большие энергетические затраты, сложность технологии и ее непригодность для нанесения полиэтилена.
Наиболее близким к заявляемому является способ подготовки углеродистой стали к нанесению защитного эпоксидного покрытия, заключающийся в предварительной анодной обработке металла с образованием толстой пористой анодной пленки, которая в дальнейшем используется в качестве грунта, см. Свердлов А. И., Фокин М.Н. «Об анодном формировании адгезионнопрочных грунтовочных слоев на углеродистых сталях», Защита металлов, — 1992 — Т. 28 — N 6 — С. 909-915.
Недостатком этого способа является его непригодность для формирования на поверхности металла полиэтиленового покрытия высокой адгезивной активности.
Изобретение направлено на повышение адгезии полиэтиленового покрытия на углеродистых сталях.
Результат достигается тем, что в способе нанесения полиэтилена на углеродистую сталь, заключающемся в предварительном анодировании металла с последующим нанесением защитного слоя, вводят дополнительную операцию, анодированный металл обрабатывают расплавленным отходом производства полиэтилена — низкомолекулярным полиэтиленом — 2/НМПЭ2/ с последующим его прогреванием при 210. . .230 o C в течение двух часов, затем на подготовленную поверхность наносят порошкообразный полиэтилен любым известным способом.
НМПЭ2 — побочный продукт производства полиэтилена /ТУ 6-05-1837-82/. Это вещество мазеобразной консистенции плотностью 0,88
0,2 г/см 3 и температурой плавления 80. 100 o C.
В качестве защитного покрытия использовали порошкообразный полиэтилен /ГОСТ 16338-85/.
Способ формирования полиэтиленового покрытия на поверхности металла осуществлялся следующим образом.
Углеродистую сталь анодировали до образования толстой анодной пленки, например, в электролите состава, г/л: H3PO4 4. 12, HNO3 8. 16, HCl 1. 2, лимонная кислота 3. 7 при анодной плотности тока 4. 5 А/дм 2 , в течение 30. ..40 мин при температуре 80. 85 o C /см. а.с. СССР N 1544845/.
Анодированный металл погружали в нагретый до 120. 140 o C, до жидкого состояния, продукт НМПЭ2 на 2. 3 мин, а затем помещали в печь при температуре 210. ..230 o C на два часа. В результате на поверхности металла происходила дополнительная полимеризация НМПЭ2 и образовывалась твердая пленка полиэтилена, пронизавшая поры анодной пленки. Обработанный таким способом образец повторно нагревали до 160. 190 o C и на нагретую поверхность напыляли порошкообразный полиэтилен. Образец с прилипшими зернами полиэтилена повторно нагревали до образования равномерного слоя. Операцию повторяли до получения полиэтиленового покрытия заданной толщины.
Пример 1. Нанесение полиэтиленового покрытия на металлическую поверхность по прототипу.
Образцы из стали 10 обезжиривали ацетоном и анодировали в водном электролите состава, г/л: H3PO4 8, HNO3 8, HCl 1, лимонная кислота 5 при температуре 80 o C, анодной плотности тока 5 А/дм 2 , в течение 30 мин. После промывки в воде и высушивания сжатым воздухом образцы нагревали до 160. 190 o C и на нагретую поверхность напыляли порошкообразный полиэтилен. Образцы с прилипшими зернами полиэтилена повторно нагревали до оплавления зерен и формировали полиэтиленовое покрытие толщиной 1. 2 мм.
Сцепление покрытия с основой определяли по ГОСТ 9.311-87. На поверхности покрытия наносили сетку царапин глубиной до металла, расположенных на расстоянии 1 мм и перпендикулярных друг другу. Если покрытие в месте пересечения царапин не отслаивалось и не задиралось, оно считалось удовлетворительным.
Пример 2. Нанесение полиэтиленового покрытия на металлическую поверхность по предлагаемому способу.
Образцы из углеродистой стали обрабатывали по способу, описанному в примере 1. После анодирования, промывки и высушивания образцы опускали в НМПЭ2, нагретый до 120. 140 o C на 3 мин. Затем образцы извлекали из НМПЭ2 и выдерживали при 210. 230 o C в течение двух часов.
На подготовленную таким способом поверхность металла напыляли полиэтилен методом, описанным в примере 1.
Примеры 3 — 9. На металлическую поверхность различных марок углеродистых сталей наносили полиэтилен способом, описанным в примере 2.
Результаты сцепления полиэтиленового покрытия с металлической основой приведены в таблице.
Способ нанесения полиэтилена на углеродистые стали, заключающийся в предварительном анодировании поверхности металла с последующим нанесением защитного покрытия, отличающийся тем, что анодированный металл перед нанесением защитного покрытия предварительно покрывают расплавленным отходом производства полиэтилена — низкомолекулярным полиэтиленом-2 с последующим его прогреванием при температуре 210-230 o C.
Источник
Нанесение полиэтилена на металл
Региональный кластер — система взаимосвязанных технологической и территориальной общностью предприятий, организаций, инфраструктурных объектов, финансовых институтов, научно-исследовательских, внедренческих и инвестиционных фирм, обеспечивающая оптимальное функционирование всех структурных элементов на основе инновационных продуктов и технологий.
(выдержка из «Концепции развития промышленного комплекса Санкт-Петербурга на период до 2020 года»)
 | Покрытия из сверхвысокомолекулярного полиэтилена на металл и бетон. Газопламенное напыление |  |
 |  |  |
| Применение покрытий на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена. СВМПЭ может применяться для нанесения различных покрытий на поверхности деталей машин, механизмов оборудования различных отраслей: СВМПЭ обладает высокой прочностью и ударной вязкостью в широком диапазоне температур, очень высокой химической стойкостью к различным агрессивным средам, высокой светостойкостью, высокой износостойкостью, имеет низкие коэффициенты трения по различным поверхностям, высокую адгезию к металлу и бетону. Нанесение покрытий из СВМПЭ осуществляется методом газопламенного напыления с использованием переносных установок. Объекты для нанесения защитного покрытия:
Технология изоляции труб порошкообразным полиэтиленом заключается в следующем. Трубы, предназначенные для изоляции, проходят через печь сушки, где с их поверхности удаляется влага, снег, иней и наледь, и поступают в трубоочистную машину. С поверхности металла труб удаляют все жировые загрязнения, пыль, ржавчину и окалину. Очищенная труба по рольгангу поступает в газопламенную печь, где ее поверхность нагревается до 230 – 250 0 С в зависимости от толщины стенки трубы и свойств применяемой полиэтиленовой композиции. Далее нагретую трубу захватывают специальным устройством и помещают над ванной напыления, в которую поступает из бункера по шнековым транспортерам порошкообразный полиэтилен. Труба располагается над поверхностью порошка, приводимого с помощью вращающихся роторов в псевдоожиженное состояние. Частицы порошкообразного полиэтилена в псевдоожиженном слое приобретают отрицательный заряд и под действием сил электрического поля при напряжении 60 кВ, а также воздушных потоков осаждаются на нагретой положительно загрязненной поверхности вращающейся трубы, прилипают к ней, плавятся и образуют непрерывную хорошо адгезированную к металлу полимерную пленку. В процессе оплавления пленки из полиэтилена низкого давления она уплотняется с помощью прикатывающих валиков, покрытых специальной резиной. Далее трубу со сформированным покрытием погружают в ванну с холодной водой, где температура на поверхности наружного слоя изоляции понижается до + 70 – 60 0 С, и затем по рольгангу с обрезиненными роликами передается на участок контроля качества покрытия. Особенность процесса изоляции труб порошкообразным полиэтиленом заключается в том, что не требуется нанесения на поверхность металла подклеивающего слоя (адгезива). Здесь роль подклеивающего слоя выполняет слой порошка, непосредственно, прилегающий к поверхности трубы, так как разрушение первичной структуры и формирование новой происходит непосредственно на металле. Температура формирования слоя, прилегающего к поверхности трубы, выше, чем температура остальных слоев. В связи с этим уменьшается молекулярная масса полиэтилена, снижается вязкость расплава, что способствует быстрому росту адгезии вследствие ускорения микрореологических процессов и увеличения скорости фактических контактов. Источник  Металлами называют простые вещества, которые образовались  Вопрос извлечения сломанного метчика беспокоит многих  Сплавление элементов, отличных толщиной своих стенок  Агрегатное состояние делит материи на жидкие, в форме detector |
