Способ формирования покрытия из порошкообразного ферромагнитного материала на металлической подложке

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПОКРЫТИЯ ИЗ ПОРОШКООБРАЗНОГО ФЕРРОМАГНИТНОГО МАТЕРИАЛА НА МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОДЛОЖКЕ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Ильющенко Александр Федорович Манойло Евгений Данилович Онащенко Филипп Евгеньевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) 1. Способ формирования покрытия из порошкообразного ферромагнитного материала на металлической подложке, включающий подачу материала в струю газопламенного аппарата-распылителя, нагрев, перенос и осаждение его на предварительно подогретой поверхности подложки, отличающийся тем, что перед подачей в струю аппаратараспылителя порошкообразный ферромагнитный материал смешивают с 5-20 об.полимера в закрытой цилиндрической стеклянной емкости, закрепленной на горизонтально расположенном валу электрического привода, путем вращения ее со скоростью 30120 об/мин, затем смесь нагревают источником инфракрасного излучения до температуры на 5-10 С ниже температуры плавления полимера, после чего нагрев прекращают, полученный материал охлаждают до 20-40 С и подают в струю аппарата-распылителя, движущуюся со скоростью 300-750 м/с, при этом температуру подогрева поверхности подложки поддерживают в пределах 80-180 С путем изменения дистанции напыления в пределах 250-400 мм. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полимер выбирают из группы, включающей полиамид, полиэтилентерефталат и полиэтилен низкого давления, при этом размер частиц полимера составляет 20-100 мкм, а ферромагнитного материала - 1-50 мкм. Изобретение относится к области технологии получения функциональных покрытий и может быть использовано для нанесения защитных покрытий на корпусные детали приборов, машин и оборудования, из порошкообразного ферромагнитного материала на металлические подложки. Ферриты - это железосодержащая керамика, которая обладает особыми магнитными свойствами. Они не являются токопроводящими. Большинство ферритов имеют сложную кристаллическую структуру, в основном в виде соединения (, )24. 15869 1 2012.06.30 Ферриты показали великолепное широкодиапазонное микроволновое поглощение при стабильной температуре умеренную теплопроводность механическую и химическую стойкость высокую надежность. Известен способ формирования покрытия из порошкообразного ферромагнитного материала, при котором сначала из указанного материала методом спекания изготавливают ферритовые плитки толщиной 2 мм, затем их приклеивают на защищаемую поверхность клеями, рабочие температуры которых составляют примерно 150 С 1. Недостатками такого способа являются повышенная трудоемкость при получении покрытия, невозможность обеспечения беззазорных соединений между плитками, особенно при криволинейных поверхностях подложек, достаточно высокая стоимость плиток (при размерах 50502 мм - 1,5-3 Евро/шт.) и ряд других проблем, иногда исключающих их применение. Нанесение толстослойных покрытий имеет растущий интерес, а метод термического напыления является потенциально привлекательным. Известно только несколько методов получения тонких магнитных покрытий посредством технологии термонапыления. Газотермическое напыление покрытий из ферритового порошка, по сравнению с наклеенными прессованными плитками, обеспечивает следующие преимущества устраняет возможность проникновения микроволн через зазоры и необходимость адгезива допускает более высокие рабочие температуры на поверхности изделий (для феррита ограничиваются температурой Кюри) и воздействие на изделие удельных тепловых потоков более высокой плотности достаточно воздушного охлаждения при воздействии микроволновых потоков средней мощности более компактное и дешевое оборудование достаточно большие размеры покрываемых изделий покрытия соответствуют пространственной форме поверхности изделий ниже цена производства и меньшие затраты времени позволяет создание новых и обновленных продуктов. Известен способ формирования покрытия из порошкообразного ферромагнитного материала на металлической подложке, включающий подачу материала в струю аппаратараспылителя, нагрев, перенос и осаждение его на предварительно подогретой поверхности подложки, при котором нанесение покрытия осуществляют плазменным аппаратомраспылителем 4, порошкообразным материалом с размерами частиц-9053 мкм. В качестве рабочих газов используют смесь аргона с водородом. Перемещения аппарата относительно образца из низкоуглеродистой стали осуществляли рукой робота со скоростью 600 мм/с и шагом подачи 5 мм между проходами. За 40 проходов аппарата, при дистанции напыления 90 мм и подаче в струю распылителя порошка 15 г/мин, было получено покрытие 200-300 мкм. Коэффициент использования порошка составил около 44 . Для исключения перегрева подложки в процессе нанесения покрытия ее охлаждали с обратной стороны подачей воздуха через двухсопловое приспособление 2. Основными недостатками данного способа являются невысокая эффективность процесса, малая толщина слоя покрытия - 200-300 мкм, необходимость охлаждения подложки, недостаточная мобильность оборудования и, как следствие, сложность произведения работ непосредственно на крупногабаритных изделиях. Известен способ формирования покрытия из порошкообразного ферромагнитного материала на металлической подложке 3, включающий подачу материала в струю газопламенного аппарата-распылителя, нагрев, перенос и осаждение его на предварительно подогретой поверхности подложки, при котором нанесение покрытия осуществляют аппаратом-распылителем высокоскоростного газопламенного напыления, материалом с размерами частиц -535 мкм, с производительностью 20 г/мин. В качестве рабочих газов используют смесь кислорода с водородом расход кислорода - 253/632 и 316/569 л/мин, стехиометрическое отношение кислород/водород - 80/110 , дистанции напыления - 200/165 мм. Расход газов контролируют пультом 3400. В процессе на 2 15869 1 2012.06.30 пыления подложку вращают со скоростью около 1 м/с, а аппарат-распылитель перемещают относительно подложки вертикально, со скоростью 0,005 м/с и шагом подачи 5 мм/проход. За 40 проходов аппарата, при дистанциях напыления 200/165 мм и подаче в струю распылителя порошка 20 г/мин, было получено покрытие 150 мкм. Коэффициент использования порошка составил около 39 . Для исключения перегрева подложки в процессе нанесения покрытия ее охлаждали четырьмя струями сжатого воздуха. Основными недостатками данного способа являются малая толщина слоя покрытия необходимость охлаждения подложки и покрытия в процессе напыления низкая производительность процесса низкий коэффициент использования порошка. Задачей изобретения является создание способа формирования покрытия из порошкообразного ферромагнитного материала на металлической подложке, позволяющего обеспечить достаточную толщину слоя покрытия и производительность процесса, повысить коэффициент использования порошкообразного материала. Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в создании способа формирования покрытия из порошкообразного ферромагнитного материала на металлической подложке, в котором частицы ферромагнитного материала будут связаны между собой и с подложкой посредством не проводящих ток частиц полимера. При этом частицы ферромагнитного материала будут равномерно распределены в покрытии. Реализация способа позволит также обеспечить достаточную толщину слоя покрытия и за счет этого широкодиапазонное микроволновое поглощение при стабильной температуре, умеренной теплопроводности, механической прочности и химической стойкости. Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в способе формирования покрытия из порошкообразного ферромагнитного материала на металлической подложке,включающем подачу материала в струю газопламенного аппарата-распылителя, нагрев,перенос и осаждение его на предварительно подогретой поверхности подложки, для получения вышеуказанного технического результата перед подачей в струю аппаратараспылителя порошкообразный ферромагнитный материал смешивают с 5-20 об.полимера в закрытой цилиндрической стеклянной емкости, закрепленной на горизонтально расположенном валу электрического привода, путем вращения ее со скоростью 30120 об/мин, затем смесь нагревают источником инфракрасного излучения до температуры на 5-10 С ниже температуры плавления полимера, после чего нагрев прекращают, полученный материал охлаждают до 20-40 С и подают в струю аппарата-распылителя, движущуюся со скоростью 300-750 м/с, при этом температуру подогрева поверхности подложки поддерживают в пределах 80-180 С путем изменения дистанции напыления в пределах 250-400 мм. В предпочтительном варианте реализации изобретения полимер выбирают из группы, включающей полиамид, полиэтилентерефталат и полиэтилен низкого давления, при этом размер частиц полимера составляет 20-100 мкм,а ферромагнитного материала -1-50 мкм. Предлагаемый способ формирования композиционного покрытия из ферромагнитного материала осуществляется следующим образом. Подготовленные порции порошкообразных компонентов - частицы ферромагнитного материала и полимера, при концентрации частиц полимера 5-20 об. , смешивают в закрытой цилиндрической стеклянной емкости,закрепленной на горизонтально расположенном валу электрического привода, путем вращения ее со скоростью 30-120 об/мин, в течение 1-5 мин, затем компоненты соединяют,нагревая источником инфракрасного излучения до температуры на 5-10 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 170-175 С. Контроль температуры нагрева осуществляют при помощи пирометра. После чего нагрев прекращают, компоненты охлаждают до 20-40 С. В процессе нагрева и охлаждения производят постоянное 3 15869 1 2012.06.30 перемешивание порошковой смеси путем вращения емкости. При достижении компонентами температуры 20-40 С вращение емкости прекращают. Полученный материал подают в струю газопламенного распылителя ТЕНА-Ппм, движущуюся со скоростью 300750 м/с, энергией которой производят перенос и осаждение компонентов на подложку. При этом температуру подогрева поверхности подложки поддерживают в пределах 80180 С путем изменения дистанции напыления в пределах 250-400 мм. Полимер может быть выбран из группы, включающей полиамид, полиэтилентерефталат и полиэтилен низкого давления, при этом размер частиц полимера составляет 20100 мкм, а ферромагнитного материала -1-50 мкм. Таким образом, формирование покрытия из порошкообразного ферромагнитного материала в соответствии с предлагаемым способом, благодаря подаче в струю газопламенного распылителя, движущуюся со скоростью 300-750 м/с, смешанных и соединенных между собою порошкообразных компонентов, при концентрации частиц полимера 520 об. , переносу и осаждению компонентов на поверхности подложки энергией струи,движущейся со скоростью 300-750 м/с, поддержания подогрева поверхности подложки до температуры 80-180 С путем изменения дистанции напыления в пределах 250-400 мм,позволяет получить плотное и прочное покрытие толщиной более 4 мм, в котором частицы ферромагнитного материала равномерно распределены и связаны между собой и с подложкой посредством не проводящих ток частиц полимера, что обеспечивает широкодиапазонное микроволновое поглощение при стабильной температуре, умеренную теплопроводность, достаточную механическую прочность, химическую стойкость и повышенный срок службы напыленных изделий. Источники информации 1..-1.1.,. - . - 10 . 2..,.,,.,.,.,., .,.-., 2/09. - . 126-132. 3..,.,,.,.,.,., .,.-., 2/09. - . 129. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4