Способ получения покрытий

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОУСКОМУ СВ ИТИЛЬСТВУ(23) Приоритет Государственный комитет СССР по Мелам изобретений и открытий(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 полимеровили их покрытий при воздействии многократных сосредоточенных ударных нагружений не имеется. Как показывают испытания, большинство из известных материалов могут успешно работать лишь при низкочастотныхнагружениях.Наиболее близким к предлагаемому . по 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 2., Однако полученные таким образомоблицовки обладают недостаточной ударостойкостью.5Основной причиной этого является низкая адгезия термопластов кметаллу, что при воздействии ударных нагружений приводит к отслаиванию облицовкиЦель изобретения - повышениеударостойкости покрытия и его адгезии к металлу.Цель достигается тем, что согласно способу получения покрытий наметаллических деталях путем нанесения на поверхность детали раствораполимера;.в органическом растворителе с последующим удалением растворителя, в качестве полимера используют уретановый термоэластопласт 2 О продукт взаимодействия олигоокситетраметиленгликоля, 4,4 -дифенил"метандииэоцианата и 1,4-тетраметиленгликоля (урелан), а перед нанесениемраствора полимера поверхность детали обрабатывают 1-5-ным растворомсмеси укаэанного термоэластопластас резольной фенолформальдегиднойсмолой (ФФС), взятых в весовом соотношении от 1:9 до 9:1, и выдерживают ЗО при 150-220 С в течение 10-60 мин.10 15 20 25 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 (-ИН = 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) связейНа эФфективность способа не оказывает существенного влияния концентрация раствора и состав растворителей, используемых для растворения урелана и ФФС. Наиболее эффективным растворителем урелана является тетрагидрофуран (О=.СН=СН=СН 1: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 нарабочую поверхность якорей электромагнитов, используемых в телеграфных аппаратах. Рабочая поверхностьякоря 1,6 х 0,5 см материал якоря "сталь 340. Кроме того, используют ленту из стали Ст. 3 толщиной 100 мкм и шириной 2 см. Облицовки наносятна поверхности якорей и ленты из20 раствора урелана (марка С) в тетрагидрофуране. При использовани(известного способа перед нанесением раствора поверхность металла тщательно обезжиривают в ацетоне, По предлагаемому способу поверхность металла, подлежащую облицовыванию,обрабатывают 1-20-ным растворомсмеси урелана и фенолформальдегидной смолы (бакелитовый лак СБСТУ6-05-1419-71) в тетрагидрофуранеили 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 20%-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. Методикаисследований основана на оценке изменения толщины облицовок в зависимости от числа соударения якоря осердечник. Измерение толщины производят с помощью индикатора часовоготипа. Цена деления шкалы индикатора - 1 мкм. Испытания проводят причастоте срабатываний реле 2,5 Гц.Величина тока в импульсе составляет4 А, напряжение - 24 В, длительностьимпульса - 3 мс.Сцепляемость (адгезию) облицовокс металлом оценивают путем отслаива ния облицовок от стальной ленты подуглом 180 ои характеризуют удельнымусилием отслаивания (кгс/см). Испытания производят на машине ЕР при скорости перемещения подвижного 45 зажима 50 мм/мин.Результаты испытаний приведены втабл 1-3В табл. 1 дано сравнение прочностисоединения облицовок из урелана со 50 сталью Ст. 3, полученных известнымспособом и предлагаемым. Термообработка металлической подложки, предварительно обработанной растворомсмеси 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, щ используемого для растворения смесиурелана-фФС, на прочность соединения облицовок со сталью Ст. 3.В табл. 3 - влияние температурно-временного режима термообработкина воздухе металлической подложки891172 Способ получения облицовок Соотношение урелан:ФФС в растворе для обработки поверхности металла перед нанесением облицовки,отн.ед. Прочностьсоединенияоблицовкис металлом,кгс/см ИзвестныйПредлагаемый 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 1 етрагидроф(сталь СТ.З), 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 2. Облицовка наносиласьтолщиной 0,8 мм,В табл4 - зависимость толщиныоблицовки от числа соударений якоряо 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 (табл1)Оптимальное отношение между компонентами (уреланом и ФФС) в растворе, используемом для обработки поверхности металла перед нанесением облицовки из урелана 4 С, 1:9-9:1 (табл. 1),Состав растворйтеля, используемого для растворения смеси урелана и ФФС, и концентрация раствора заметного влияния на эффективностьспособа не оказывают (табл. 2).Термообработку металлическойподложки, покрытой смесью урелана сФФС,следует производить при тем 5 пературе 140-220 С в течение 1060 мин (табл. 3).Облицовки из урелана, полученныепо предлагаемому способу, обладаютболее высокой ударостойкостью, чемоблицовки, полученные по известнойтехнологии (табл. 4).Таким образом, способ эффективенв широком интервале варьированияконцентрации между компонентамираствора, используемого для обра 15 ботки металла, а также в широкоминтервале изменения температурновременных параметров термообработки следует сокращать время термообработки. При температуре выше 2200 С20 происходит интенсивная деструкциясмеси урелан + ФФС. При температурениже 140 фС не проплавляется урелани процессы сшивания практически неидут. Следует также иметь в виду,25 что при очень большой степени сшивания смеси урелан + ФФС на металлеадгезия облицовки снижается,Т а б л и ц а .1+ацетон (соотношение 5:2,5:2,5) 3,3 ФСоотношение между уреланом и ФФС в растворе постоянно - 3:2, Условия термообработки детали - температура 160 С,длительность 30 мин. Таблица 3 Температуратермообработки, С Длительность термообработки, мин 130 ЭО 0,5 140 30 2,0 150 30 2,5 1,8 160 10 160 30 3,3 160 40 3,5 160 60 3,3 160 90 1,5 180 30 3,8 200 30 4,0 220 30 3,5 240 30 1,5 Таблица 4 13 Г Г 11 Способ полученияТолщина облицовки, мкм, в зависимости облицовок от числа соударений, тыс. 0 50 100 200 300 500 700 1000 100 Иэвестный Предлагаемый ф 100 100 100 100 100 100 100 100 Поверхность якоря предварительно обрабатывалась 2 растворомурелана с ФФС (соотношение 3:2) и якорь термообрабатывалсяпри температуре 160 С в течение 30 мин. 100 Отсла ивание облицовки от ме- талла Прочностьсоединенияоблицовкис металлом,кгс/см.Составитель В. БалгинТехред 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, Раушская наб., д. 4/5филиал 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, о т л и ч а ю щ и й с я 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 обрабатывают1-5-ным раствором смеси указанноготермоэластопласта с резольной фенолформальдегидной смолой, взятых ввесовом соотношении от 1:9 до 91,и выдерживают при 150-220 дС в течение 10-60 мин.Г Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Колзунова Л.Г. и др. Полимерные покрытия на металлах. М., Наукаф, 1976, с. 86.2Энциклопедия полимеров, М.,Советская энциклопедия, 1974,т.2, с. 19 (прототип).15