Способ получения покрытий

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ИТИЛЬСТВУ (»)891172 (е1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26,1279 (3) 2858635/23-05 с присоединением заявки т4о— (23) Приоритет

Опубликовано 23.12.81. Бюллетень Н9 47

Дата опубликования описания 2 ЗЛ 281 (51)М. Кл.

В 05 D 7/14

Государственный комитет

СССР по @елам мзобретеннй я открытнй (53) УДК 678.026 ° .34 (088.8) В.Е. Старжинский, С.С. Песецкий, В.М.,Львовский, Л.Н. Прозоровский и О.Н. Александрова (72) Авторы изобретения (73) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОКРЫТИЙ

Изобретение относится к получению иэделий из полимерных материалов, и может быть использовано на различных предприятиях, перерабатывающих или использующих полимерные материалы.

Известно использование ударостойких покрытий (облицовок) из полимерных материалов, в процессе работы которых металлические элементы испытывают воздействие периодических ударных нагружений; например, электромагниты (1).

Однако каких-либо систематических данных о работоспособности полимеров ! или их покрытий при воздействии многократных сосредоточенных ударных нагружений не имеется. Как показывают испытания, большинство из известных материалов могут успешно работать лишь при низкочастотных нагружениях.

Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения покрытий, заключающийся в том, что на поверхность металлических деталей наносят раствор полимера, например термопласта в органическом растворителе, который затем удаляют j27., Однако полученные таким образом облицовки обладают недостаточной ударостойкостью.

Основной причиной этого является низкая адгезия термопластов к металлу, что при воздействии ударных нагружений приводит к отслаиванию облицовки °

Цель изобретения — повышение ударостойкости покрытия и его адгезии к металлу.

Цель достигается тем, что согласно способу получения покрытий на металлических деталях путем нанесения на поверхность детали раствора полимера;в органическом растворителе с последующим удалением растворителя, в качестве полимера используют уретановый термоэластопласт

2О продукт взаимодействия олигоокситетраметиленгликоля, 4,4 -дифенил" метандииэоцианата и 1,4-тетраметиленгликоля (урелан), а перед нанесением раствора полимера поверхность детали обрабатывают 1-5%-ным раствором смеси укаэанного термоэластопласта с резольной фенолформальдегидной смолой (ФФС), взятых в весовом соотношении от 1:9 до 9:1, и выдерживают при 150-220 С в течение 10-60 мин.

891172

При реализации предлагаемого способа важной стадией технологического процесса является термическая обработка детали после смачивания ее поверхности раствором смеси урелана и ФФС. На этой стадии происходит отверждение смолы. Катализатор отверждения ФФС в раствор не добавляется, следовательно, сшивка происходит в результате взаимодействия

ФФС с уреланом. Наиболее вероятно протекание реакций сшивания при конденсации уретановых групп урелана (-NH = С = О) с гидроксильными группами ФФС. Поскольку процессы сшивания протекает на поверхности металла, то возможно химическое взаимодействие и с металлом. Это может быть одной из причин высокой адгезии композиции из смеси урелана и

ФФС к металлу после термообработки детали при 150-220 С. Протекание процессов сшивания приводит к потере растворимости компонентов.

Поэтому при последующем получении облицовки путем нанесения на металл раствора урелана и испарении растворителя, растворитель не проникает через композицию и адгезия последней к металлу не нарушается. Связь между композицией и облицовкой из урелана может образоваться в результате диффузионных процессов при контактировании раствора урелана с композицией (например, за счет сегментальной растворимости) или за счет физических (ван-дер-ваальсовых) связей °

На эффективность способа не оказывает существенного влияния .концентрация раствора и состав растворителей, используемых для растворения урелана и ФФС. Наиболее эффективным растворителем урелана является тетрагидрофуран (О=-CH =CH =CH -СН ).

ФФС также хорошо растворима в тетрагидрофуране. В качестве раствоРителей можно использовать также смеси этанола или ацетона с тетрагидрофураном. Концентрацию раствора необходимо выбирать с таким расчетом, чтобы после испарения растворителя, поверхность металла оказалась покрытой сплошной пленкой из смеси урелана + ФФС. Толщина пленки должна быть не ниже средней высоты микронеровностей на металле. Испытывают облицовки, нанесенные на рабочую поверхность якорей электромагнитов, используемых в телеграфных аппаратах. Рабочая поверхность якоря 1,6х0,5 см материал якорясталь 340. Кроме того, используют ленту из стали Ст. 3 толщиной 100 мкм и шириной 2 см. Облицовки наносят на поверхности якорей и ленты из

20Ъ раствора урелана (марка С-4) в тетрагидрофуране. При использовани ( известного способа перед нанесением

25 раствора поверхность металла тщательно обезжиривают в ацетоне. По предлагаемому способу поверхность металла, подлежащую облицовыванию, обрабатывают 1-20%-ным раствором смеси урелана и фенолформальдегидной смолы (бакелитовый лак СБС-11 ТУ

6-05-1419-71) в тетрагидрофуране или его смеси с этанолом и ацетоном.

После испарения растворителя (температура испарения комнатйая) .металлические подложки помещают в термошкаф на термообработку, после окончания которой наносят облицовку поливом 20Ú-ного раствора урелана. Этетрагидрофуран из облицовок испаряют при комнатной температуре.

Испытание облицовок, сформированных на якорях, на ударостойкость производят в условиях, близких к условиям эксплуатации реальных телеграфных аппаратов. Для этого используют специальный стенд, который включает блок из 24 электромагнитных реле с 24 якорями, покрытыми облицовками. При подаче импульсного напряжения происходит срабатывание электромагнитов и соударение якорей о сердечники электромагнитов. Методика исследований основана на оценке изменения толщины облицовок в зависимости от числа соударения якоря о сердечник. Измерение толщины производят с помощью индикатора часового типа. Цена деления шкалы индикатора — 1 мкм. Испытания проводят при частоте срабатываний реле 2,5 Гц.

Величина тока в импульсе составляет

4А, напряжение — 24 В, длительность импульса — 3 мс.

Сцепляемость (адгезию) облицовок с металлом оценивают путем отслаива4р ния облицовок от стальной ленты под углом 180 и характеризуют удельным усилием отслаивания (кгс/см) . Испытания производят на машине ZP-40 .при скорости перемещения подвижного

45 зажима 50 мм/мин.

Результаты испытаний приведены в табл. 1-3.

В табл. 1 дано сравнение прочности соединения облицовок из урелана со

® сталью Ст. 3, полученных известным способом и предлагаемым. Термообработка металлической подложки, предварительно обработанной раствором смеси урелана с ФФС в тетрагидрофуране при концентрации раствора 2%, проходит при 160 С в течение 30 мин.

После термообработки наносится облицовка толщиной 0,8 мм.

В табл. 2 — влияние состава растворителя и концентрации раствора, используемого для растворения смеси урелана-ФФС, на прочность соединения облицовок со сталью Ст. 3.

В табл. 3 - влияние температурно-временного режима термообработки

$5 на воздухе металлической подложки

891172

Способ получения облицовок

Соотношение урелан:ФФС в растворе для обработки поверхности металла перед нанесением облицовки, отн.ед.

Прочность соединения облицовки с металлом, кгс/см

Известный

Предлагаемый

0,3

1:0

1,0

9:1

3,0

3:2

3,3

2:3

3,5

1.9

3,0

0:1

0,4

Таблица 2

3,3

Тетрагидрофуран

3,3

3,3

3,2

10 (сталь СТ.3) на прочность соединения с ней облицовки из урелана.

Подложка предварительно обрабатывается раствором смеси урелана с ФФС, взятых в соотношении 3:2. В качестве растворителя использован тетрагидрофуран. Концентрация раствора ,составляла 2Ъ. Облицовка наносилась толщиной 0,8 мм.

В табл ° 4 — зависимость толщины облицовки от числа соударений якоря о сердечник электромагнита. анализ результатов позволяет сделать следующие выводы, о том, что прочность соединения облицовки с металлической подложкой при использовании предлагаемого способа увеличивается более, чем в 10 раз (табл ° 1 ) °

Оптимальное отношение между компонентами (уреланом и ФФС) в растворе, используемом для обработки поверхности металла перед нанесением облицовки из урелана 4С, 1:9-9:1 (табл. 1).

Состав растворйтеля, используемого для растворения смеси урелана и ФФС, и концентрация раствора заметного влияния на эффективность способа не оказывают (табл. 2).

Термообработку металлической подложки, покрытой смесью урелана с

ФФС.следует производить при тем5 пературе 140-220 С в течение 1060 мин (табл. 3) .

Облицовки из урелана, полученные по предлагаемому способу, обладают более высокой ударостойкостью, чем облицовки, полученные по известной технологии (табл. 4).

Таким образом, способ эффективен в широком интервале варьирования концентрации между компонентами раствора, используемого для обра 5 ботки металла, а также в шиРоком интервале изменения температурновременных параметров термообработки следует сокращать время термообработки. При температуре выше 220 С

20 происходит интенсивная деструкция смеси урелан + ФФС. При температуре ниже 140 С не проплавляется урелан и процессы сшивания практически не идут. Следует также иметь в виду, 25 что при очень большой степени сшивания смеси урелан + ФФС на металле адгезия облицовки снижается.

Т а б л и ц а .1

891172

Продолжение табл. 2

3i0

Тетрагидрофуран+эт анол (соотношение 1: 1) 3,3

Тетрагидрофуран+ацетон (соотношение 1:1) 3,3

° Тетрагидрофуран+этанол+

+ацетон (соотношение

5:2,5:2,5) 3 ° 3

Соотношение между уреланом и ФФС в растворе постоянно—

3:2. Условия термообработки детали — температура 160 С, длительность 30 мин.

Таблица 3

Температура термообработки, С

Длительность термообработки, мин

130

0 5

140

2,0

150

2,5

1,8

160

160

3,3

160

3,5

160

3 3

160

1,5

180

3,8

200

4,0

220

3,5

240

1,5

Таблица 4

Т3 f E) 1 1

Способ получения Толщина облицовки, мкм, в зависимости облицовок от числа соударений, тыс.

О 50 100 200 300 500 700 1000

100

Иэвестный

Предлагаемый+

100 100 100 100 100 100 100 100

Поверхность якоря предварительно обрабатывалась 2В раствором урелана с ФФС (соотношение 3:2) и якорь термообрабатывался при температуре 160 С в течение 30 мин.

100 Отсла-ивание облицовки от металла

Прочность соединения облицовки с металлом, кгс/см

891172

Формула изобретения.Составитель В. Балгин

Техред С.Мигунова Корректор Е. Рошко

Редактор Л. Гратилло

Заказ 11079/9

Тираж 765 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ получения покрытий на металлических деталях путем нанесения на поверхность детали раствора полимера в органическом растворителе с последующим удалением растворителя, отличающийся тем, что, с целью повышения ударостойкости покрытия и его адгезии к металлу, в качестве полимера используют уретановый термоэластопласт — продукт взаимодействия олигоокситетраметиленгликоля, 4,4 -дифенилметандиизоцианата и 1,4-тетраметиленгликоля,а перед нанесением раствора полимера, поверхность детали обрабатывают

1-5%-ным раствором смеси указанного термоэластопласта с резольной фенолформальдегидной смолой, взятых в весовом соотношении от 1:9 до 9:1, 5 и выдерживают при 150-220оС в течение 10-60 мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе !

О 1. Колзунова Л.Г. и др. Полимерные покрытия на металлах. М., Наука, 1976, с. 86.

2. Энциклопедия полимеров. М., Советская энциклопедия, 1974, т.2, с. 19 (прототип).