Способ газопламенного нанесения защитного покрытия на металлическую подложку

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ГАЗОПЛАМЕННОГО НАНЕСЕНИЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ НА МЕТАЛЛИЧЕСКУЮ ПОДЛОЖКУ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Автор Манойло Евгений Данилович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(56) МАНОЙЛО Е.Д. и др. Белорусский промышленный форум. Технологии оборудование - качество. 9-й международный симпозиум Сборник материалов. - Минск, 2006. - С. 123.2332525 1, 2008.3723165, 1973.2275404 1, 2006.7776 1, 2006.975 1, 1995.(57) Способ газопламенного нанесения защитного покрытия на металлическую подложку,при котором энергией струи аппарата-распылителя подогревают поверхность подложки до температуры на 5-40 С выше температуры плавления полиамида, наносят первый слой покрытия путем подачи в струю аппарата-распылителя порошкообразного композиционного материала, состоящего из связанных между собой частиц оксида алюминия и полиамида с размерами, равными соответственно 5-20 и 20-100 мкм, при объемной концентрации оксида алюминия 50-80 , наносят второй слой покрытия путем подачи в струю аппаратараспылителя порошка полиамида, причем скорость струи составляет 300-700 м/с, а дистанция напыления - 100-300 мм, и проводят термическую обработку двухслойного покрытия при температуре 230-270 С в течение 3-20 минут в высокотемпературном шкафу. Изобретение относится к области получения функциональных покрытий и может быть использовано в машиностроении для нанесения защитных покрытий на детали узлов машин и механизмов, прежде всего солеперерабатывающего оборудования. Покрытия из порошковых композиционных материалов на основе полимеров и их смесей или композитов со стеклом, графитом, сажей, керамическими, металлическими,минеральными и подобными наполнителями наносят в псевдоожиженном слое, напылением в электростатическом поле, газотермическими методами напыления и др. 1. В качестве полимерной матрицы используют полиамиды, полиолефины, полиуретаны и др. термопластичные и термоэластопластичные полимеры. Наполнители и модификаторы полимерных матриц оказывают определяющее влияние на служебные характеристики композиционных материалов на их основе. Для обеспечения заданных функциональных характеристик покрытий в состав полимерных матриц вводят наполнители и модификаторы порошки оксидов, металлов, сухих смазок, древесины и т.п. компоненты, количество которых ограничивается технологическими возможностями существующих процессов формирования покрытий и находится в пределах около 30 от общего объема покрытий 2-4. 16446 1 2012.10.30 Известен способ получения герметизирующих покрытий путем нанесения методом псевдоожиженного слоя композиционного порошкообразного материала, содержащего полимерную матрицу и дисперсный наполнитель, в качестве которого использован порошок природных силикатов с размерами частиц 50100 мкм, при содержании в матрице 0,1-3,0 мас.5. Согласно этому методу предварительно обезжиренную и очищенную металлическую поверхность нагревают до температуры на 30-50 С выше температуры плавления полимера, окунают в слой композиционного порошкообразного материала,находящегося во взвешенном состоянии, выдерживают заданное время для осаждения слоя композиционного материала необходимой толщины, затем извлекают из рабочей зоны установки и выдерживают на воздухе до полного оплавления полимерного материала и формирования покрытия. К числу недостатков данного способа относится невысокая твердость получаемого покрытия, а также сепарация компонентов, имеющих различный удельный вес, приводящая к получению негомогенных покрытий. Поэтому данный способ не позволяет наносить покрытия на рабочие поверхности деталей солеперерабатывающего оборудования сложной конфигурации и больших размеров, например, таких как ротор вентилятора, для их защиты от износа при совместном воздействии эрозии запыленным воздушным потоком и коррозии. Наиболее близким из известных способов к заявляемому является способ газопламенного нанесения двухслойного металл-полимерного покрытия для защиты поверхностей крупногабаритных деталей, работающих в условиях одновременного воздействия коррозии и износа, в частности солепескаразбрызгивателей, включающий нанесение первого коррозионно-стойкого слоя из проволоки цинка и второго, уплотняющего слоя, из полиамида 6. Недостатком данного способа является невысокая твердость, прочность и плотность покрытия, что не позволяет использовать его для защиты рабочих поверхностей деталей солеперерабатывающего оборудования сложной конфигурации и больших размеров, таких как ротор вентилятора. Задачей изобретения является создание способа газопламенного нанесения на металлическую подложку непроницаемого защитного покрытия из прочно связанных между собой частиц оксида алюминия и полиамида, в котором объемная концентрация равномерно распределенных твердых частиц оксида алюминия будет превышать 50 . Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в создании на подложке непроницаемого покрытия из прочно связанных между собой частиц оксида алюминия и полиамида, в котором объемная концентрация равномерно распределенных твердых частиц оксида алюминия будет превышать 50 . Это позволит повысить срок службы деталей с таким покрытием. Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в способе газопламенного нанесения защитного покрытия на металлическую подложку, при котором энергией струи аппарата-распылителя подогревают поверхность подложки до температуры на 5-40 С выше температуры плавления полиамида, наносят первый слой покрытия путем подачи в струю аппарата-распылителя порошкообразного композиционного материала,состоящего из связанных между собой частиц оксида алюминия и полиамида с размерами,равными соответственно 5-20 и 20-100 мкм, при объемной концентрации оксида алюминия 50-80 , наносят второй слой покрытия путем подачи в струю аппарата-распылителя порошка полиамида, причем скорость струи составляет 300-700 м/с, а дистанция напыления - 100-300 мм, и проводят термическую обработку двухслойного покрытия при температуре 230-270 С в течение 3-20 минут в высокотемпературном шкафу. Предлагаемый способ газопламенного нанесения защитного покрытия на металлическую подложку осуществляется следующим образом. 2 16446 1 2012.10.30 Сначала подготовленную к напылению поверхность подложки подогревают до температуры на 5-50 С выше температуры плавления полиамида (185-230 С) энергией струи газопламенного аппарата-распылителя -Ппм, движущейся со скоростью 300-700 м/с,при дистанции напыления - 100-300 мм соответственно. Затем наносят первый слой покрытия толщиной 0,5-1,0 мм путем подачи в струю аппарата-распылителя порошкообразного композиционного материала, состоящий из связанных между собой частиц полиамида и оксида алюминия с размерами, равными соответственно 20-100 и 5-20 мкм, содержащего 50-80 оксида алюминия, производя струей перенос, оплавление полимерных частиц и осаждение материала на подложке. После этого, заменив композиционный материал на порошок полиамида, наносят второй слой и производят термическую обработку двухслойного покрытия при температуре 230-270 С в высокотемпературном шкафу. Таким образом, нанесение защитного покрытия на металлическую подложку в соответствии с предлагаемым способом, благодаря газопламенному нанесению первого слоя покрытия из композиционного материала, состоящего из связанных между собой частиц полиамида и оксида алюминия с размерами, равными соответственно 20-100 мкм и 5-20 мкм,содержащего 50-80 оксида алюминия, а также нанесению второго слоя покрытия из порошка полиамида при скорости струи 300-700 м/с и дистанции напыления - 100-300 мм,соответственно и последующему нагреву двухслойного покрытия до температуры 230-270 С в высокотемпературном шкафу, позволяет получить непроницаемое защитное покрытие из прочно связанных между собой частиц оксида алюминия и полиамида, в котором объемная концентрация равномерно распределенных твердых частиц оксида алюминия будет превышать количество полимера, и повысить срок службы деталей с таким покрытием,работающих в условиях эрозии и активной солевой коррозии, к которым относятся роторы вентиляторов соледобывающих и перерабатывающих предприятий. Источники информации 1. Генель С.В., Белый В.А., Булгаков В.Я., Гехтман Г.А. Применение полимерных материалов в качестве покрытий. - Москва Химия, 1968. - С. 61. 2. Довгяло В.А., Юркевич О.Р. Композиционные материалы и покрытия на основе дисперсных полимеров. - Минск Наука и техника, 1992. - С. 656 3. Охлопкова А.А., Ульянова Т.М., Петрова П.Н. и др. композиционные материалы на основе фторопласта и порошков оксида алюминия // Новые материалы и технологии порошковая металлургия, композиционные материалы, защитные покрытия Материалы докладов 7-й МНТК, Минск, 16-17 мая 2006. - Минск, Институт порошковой металлургии БГНПК ПМ, 2006. - С. 213-214. 4. Пинчук П.Н., Кондрашова Г.С., Дедович Г.В. и др. Новые типы композиционных материалов на базе полиамида 6 производства Гродненского ПО Химволокно // Полимерные композиты. - 2000 Сб. трудов МНТК. - Гомель ИММС НАНБ, 2000. - С. 136-138. 5. Патент РФ 2275404, МПК 09 177/00, опубл. 24.04.2006. 6. Белорусский промышленный форум 2006. Технологии - оборудование - качество. Девятый международный симпозиум. - Минск, 2006. - С. 123. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3