Способ формирования композиционного покрытия из частиц оксида алюминия и полимерного материала

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ ИЗ ЧАСТИЦ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ И ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛА(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Манойло Евгений Данилович Онащенко Филипп Евгеньевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(56) МАНОЙЛО Е.Д. и др. // Сварка и родственные технологии. - 1999. -2. С. 124-128. МАНОЙЛО Е.Д. и др. Международный симпозиум Инженерия поверхности. Новые порошковые композиционные материалы. Сварка Материалы докладов. В 2 частях. - Минск, 2009. Ч. 1. - С. 226-229. ОХЛОПКОВА А.А. и др. 7-я международная научно-техническая конференция Новые материалы и технологии порошковая металлургия, композиционные материалы, защитные покрытия Материалы докладов. - Минск,2006. - С. 213-214.2332525 1, 2008.3723165, 1973.7776 1, 2006.11-106701 , 1999.(57) 1. Способ формирования композиционного покрытия из частиц оксида алюминия и полимерного материала, включающий смешивание порошкообразных компонентов, их подачу в струю газопламенного аппарата, перенос на поверхность детали и оплавление частиц полимерного материала энергией струи и монолитизацию покрытия на поверхности детали, отличающийся тем, что смешивание порошкообразных компонентов проводят при концентрации частиц оксида алюминия 50-80 об. , смесь нагревают до температуры на 10-30 С ниже температуры плавления полимера при постоянном перемешивании в течение 1-30 мин, подают в струю газопламенного аппарата, движущуюся со скоростью 300-500 м/с, и переносят на поверхность детали, предварительно подогретую до температуры на 5-40 С выше температуры плавления полимера, а монолитизацию покрытия проводят в течение 1-30 с. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют частицы оксида алюминия с размером 10-20 мкм, а в качестве полимерного материала используют полиамид, полиэтилентерефталат или полиэтилен высокого давления с размером частиц 20-100 мкм. 15710 1 2012.04.30 Изобретение относится к области технологии получения функциональных покрытий и может быть использовано в машиностроении для нанесения защитных покрытий на детали узлов машин и механизмов прежде всего солеперерабатывающего оборудования. Полимерные покрытия различного состава наносят на детали машин и механизмов для обеспечения заданных функций снижения износа, повышения коррозионной стойкости,уменьшения коэффициента трения, обеспечения изоляционных характеристик и т.п. 1. Покрытия из порошковых полимерных материалов 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. 2-3. В качестве полимерной матрицы используют полиамиды, полиолефины, полиуретаны и другие 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 4. 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.1. 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,имеющих сложную конфигурацию и большие размеры, для защиты их от совместного воздействия износа трением и коррозии. Наиболее близким из известных способов к заявляемому является способ формирования композиционного покрытия из частиц оксида алюминия и полимерного материала,включающий смешивание порошкообразных компонентов, их подачу в струю газопламенного аппарата, перенос на поверхность детали и оплавление частиц полимерного материала энергией струи и монолитизацию покрытия на поверхности детали 5. Недостатками данного способа являются невысокая твердость и недостаточная износостойкость покрытия, что не позволяет использовать его для защиты рабочих поверхностей деталей, работающих в условиях трения и активной солевой коррозии. Задачей изобретения является создание способа формирования композиционного покрытия из частиц оксидного и полимерного материалов, позволяющего повысить стойкость к износу и коррозии путем увеличения количества твердых частиц более 50 . Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в создании способа формирования композиционного покрытия из частиц оксидного и полимерного материалов, в котором количество твердых оксидных частиц будет превышать количество частиц полимера, при этом твердые частицы будут равномерно распределены 2 15710 1 2012.04.30 в покрытии. Это позволит повысить качество покрытия и срок службы деталей, работающих в условиях трения и активной солевой коррозии. Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в способе формирования композиционного покрытия из частиц оксида алюминия и полимерного материала, включающем смешивание порошкообразных компонентов, их подачу в струю газопламенного аппарата, перенос на поверхность детали и оплавление частиц полимерного материала энергией струи и монолитизацию покрытия на поверхности детали, смешивание порошкообразных компонентов проводят при концентрации частиц оксида алюминия 50-80 об. ,смесь нагревают до температуры на 10-30 С ниже температуры плавления полимера при постоянном перемешивании в течение 1-30 мин, подают в струю газопламенного аппарата, движущуюся со скоростью 300-500 м/с, и переносят на поверхность детали, предварительно подогретую до температуры на 5-40 С выше температуры плавления полимера, а монолитизацию покрытия проводят в течение 1-30 с. В предпочтительном варианте реализации изобретения используют частицы оксида алюминия с размером 10-20 мкм, а в качестве полимерного материала используют полиамид, полиэтилентерефталат или полиэтилен высокого давления с размерами частиц 20-100 мкм. Предлагаемый способ формирования композиционного покрытия из частиц оксидного и полимерного материалов осуществляется следующим образом. Подготовленные порции порошкообразных компонентов оксида алюминия с размерами частиц 10-20 мкм и полимера - 40-160 мкм, при концентрации оксидных частиц от 50 до 80 об. , смешивают в течение 1-30 мин, затем компоненты соединяют между собой и гранулируют путем нагрева на плоском противне до температуры на 10-30 С ниже температуры плавления полимера. Например, при использовании в качестве полимерного порошка полиамида 11(торговая марка - ), температура плавления которого равна 180 С, нагрев порошковой смеси производят до 150-170 С. Контроль температуры нагрева осуществляют при помощи пирометра. В процессе нагрева производят постоянное перемешивание порошковой смеси специальной лопаткой, а также периодическим встряхиванием емкости. Полученный материал подают в струю газопламенного распылителя ТЕНА-Ппм, движущуюся со скоростью 300-500 м/с, энергией которой производят перенос компонентов на поверхность детали, оплавление полимерных частиц, осаждение компонентов и монолитизацию покрытия на предварительно подогретой до температуры на 5-40 С выше температуры плавления полимера поверхности детали. Монолитизацию покрытия производят в течение 1-30 с. Покрытие также может быть сформировано последовательным нанесением подслоя из частиц полимера и одного или нескольких слоев оксидполимерного порошкообразного материала, содержащего более 50 об.частиц оксида алюминия. Таким образом, формирование композиционного покрытия из частиц оксидного и полимерного материалов в соответствии с предлагаемым способом, благодаря подаче в струю газопламенного распылителя, движущуюся со скоростью 300-500 м/с, смешанных и соединенных между собою порошкообразных компонентов, при концентрации оксидных частиц от 50 до 80 об. , переносу компонентов на поверхность детали, предварительно подогретой до температуры на 5-40 С выше температуры плавления полимера, оплавлению полимерных частиц, осаждению компонентов и монолитизации покрытия энергией струи, позволяет получить покрытие, в котором количество твердых оксиднокерамических частиц будет превышать количество частиц полимера, при этом твердые частицы будут равномерно распределены в покрытии. Это позволит повысить качество покрытия и производительность напыления покрытия, исключить сепарацию частиц в процессе подачи их в струю распылителя и переноса на поверхность детали из-за различной плотности компонентов и применить его для защиты рабочих поверхностей деталей солеперерабатывающего оборудования. 3 15710 1 2012.04.30 Источники информации 1. Довгяло В.А., Юркевич О.Р. Композиционные материалы и покрытия на основе дисперсных полимеров. - Минск Наука и техника, 1992. - С. 656. 2. Свириденок А.И., Бернацкая Ж.И. Исследование смачивания и адгезии в системе стекловолокно - полиамидная матрица. Термодинамика межфазового взаимодействия в системе политетрафторэтилен - ультрадисперсная керамика // Полимерные композиты 2000 Сб. трудов МНТК. - Гомель ИММС НАНБ, 2000. - С. 205-208. 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 г. - 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. Манойло Е.Д. и др. // Сварка и родственные технологии. -2. - Мн., 1999. С. 124-128. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4