RU2171148C1 - Method of coating production - Google Patents
Method of coating production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2171148C1 RU2171148C1 RU2000116512A RU2000116512A RU2171148C1 RU 2171148 C1 RU2171148 C1 RU 2171148C1 RU 2000116512 A RU2000116512 A RU 2000116512A RU 2000116512 A RU2000116512 A RU 2000116512A RU 2171148 C1 RU2171148 C1 RU 2171148C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal
- fluoroplastic
- powder
- polymer
- coating
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии получения фторопластовых покрытий на металлических поверхностях изделий и может быть использовано в электротехнической промышленности для защиты от воздействия окружающей среды электродов пьезоэлементов, деталей электрических машин и т.п. The invention relates to a technology for producing fluoroplastic coatings on metal surfaces of products and can be used in the electrical industry to protect piezoelectric electrodes, parts of electrical machines, etc. from environmental influences.
Известен способ поручения покрытий из порошков фторопластов на металлические изделия, при котором изделие подвергают дробеструйной очистке, обезжиривают, нагревают, а затем газопламенным или струйным напылением наносят порошок. После этого изделие со слоем налипшего порошка помещают в печь и выдерживают для пленкообразования (спекания) фторопласта (Яковлев А.Д., Здор В.Ф., Каплан В.И. Порошковые полимерные материалы и покрытия на их основе. - Л.: Химия, 1971, 256 с.). A known method of commissioning coatings of fluoropolymer powders on metal products, in which the product is subjected to bead-blasting, degreased, heated, and then a powder is applied by flame or jet spraying. After that, the product with a layer of adhering powder is placed in an oven and incubated for film formation (sintering) of a fluoroplastic (Yakovlev A.D., Zdor V.F., Kaplan V.I. Powdered polymer materials and coatings based on them. - L .: Chemistry , 1971, 256 pp.).
Недостатком данного способа является наличие в технологической схеме операции дробеструйной очистки поверхности деталей перед нанесением покрытий, что неприемлемо при получении покрытий на тонкослойных металлических изделиях, например, на электродах пьезоэлементов из-за сквозного повреждения электродов дробью. Тем самым не обеспечивается высокая адгезия полимера к металлу с гладкой металлической поверхностью, что ограничивает промышленное применение данного способа. The disadvantage of this method is the presence in the technological scheme of the operation of bead-blasting cleaning of the surface of parts before coating, which is unacceptable when obtaining coatings on thin-layer metal products, for example, on piezoelectric electrodes due to through damage to the electrodes by the shot. This does not ensure high adhesion of the polymer to a metal with a smooth metal surface, which limits the industrial application of this method.
Наиболее близким по техническому уровню и достигаемому результату является способ получения покрытий из порошков фторопластов на металлических изделиях с предварительно подготовленной металлической поверхностью методом пневматического напыления (Полякова К.К., Пайма В.И. Технология и оборудование для нанесения полимерных покрытий. - М.: Машиностроение, 1972, 136 с. ). The closest in technical level and the achieved result is a method of producing coatings of fluoroplastic powders on metal products with a previously prepared metal surface by pneumatic spraying (Polyakova K.K., Paima V.I. Technology and equipment for applying polymer coatings. - M .: Engineering, 1972, 136 p.).
Недостатком данного способа является использование пескоструйных, дробеструйных и других методов механической очистки металлической поверхности изделий для обеспечения адгезии полимера к металлу, что может приводить к недопустимому изменению размеров высокоточных изделий, тем самым ограничиваются области промышленного применения данного способа. The disadvantage of this method is the use of sandblasting, shot blasting and other methods of mechanical cleaning of the metal surface of the products to ensure adhesion of the polymer to the metal, which can lead to unacceptable resizing of high-precision products, thereby limiting the scope of industrial application of this method.
Данный способ имеет невысокий технический уровень, так как не обеспечивает получения прочного соединения полимера с металлом при нанесении полимера на гладкую металлическую поверхность, что при последующей эксплуатации изделий в условиях динамических нагрузок приводит к отслоению полимерного покрытия от металла, а это ограничивает области промышленного применения данного способа. This method has a low technical level, since it does not provide a strong connection of the polymer with the metal when applying the polymer to a smooth metal surface, which during subsequent operation of the products under dynamic loads leads to the detachment of the polymer coating from the metal, and this limits the scope of industrial application of this method .
В связи с этим важнейшей задачей является разработка способа получения покрытий из порошковых фторопластов по новой технологической схеме активации полимерного порошка методом взрывного прессования с созданием в контейнере с прессуемым порошком новой волновой структуры импульсов давления, обеспечивающей за счет оптимального выбора диапазона скорости ударника и соотношения удельных масс нагружаемой системы лучшие реологические характеристики растворимого полимерного материала после его прессования и последующего растворения в жидком растворителе, обеспечивается тем самым более прочное сцепление полимерных слоев с металлом и между собой, достигается высокая адгезия покрытия за счет выбора оптимальных температурных режимов нанесения покрытий, обеспечивающих наибольший уровень прочности сцепления полимера с металлом. In this regard, the most important task is to develop a method for producing coatings from fluoropolymer powders according to a new technological scheme for activating polymer powder by explosive pressing with the creation of a new wave structure of pressure pulses in the container with pressed powder, which ensures due to the optimal choice of the impactor speed range and the ratio of the specific gravity of the loaded systems the best rheological characteristics of soluble polymer material after pressing and subsequent dissolution in With a solvent, this ensures a stronger adhesion of the polymer layers with the metal and with each other; high adhesion of the coating is achieved due to the choice of optimal temperature conditions for coating, which provide the highest level of adhesion of the polymer to the metal.
Техническим результатом заявленного способа является создание технологии с размещением порошка фторопласта Ф2М в сборном металлическом контейнере с последующей его взрывной активацией, в процессе прессования, растворением и нанесением раствора активированного полимера на нагретые металлические поверхности, что обеспечивает получение покрытий с повышенной прочностью сцепления полимера с металлом, а это, в свою очередь, делает возможным нанесение таких покрытий на изделия с гладкой (неразвитой) поверхностью, исключив при этом операции дробеструйной, пескоструйной или другой механической очистки изделия, связанной с удалением части металла у изделия или с изменением формы его поверхности, что позволяет использовать данный способ для нанесения фторопласта на металлические поверхности высокоточных изделий, работающих в условиях статических и знакопеременных динамических нагрузок. The technical result of the claimed method is the creation of technology with the placement of F2M fluoroplastic powder in a prefabricated metal container with its subsequent explosive activation, during pressing, dissolving and applying an activated polymer solution on heated metal surfaces, which provides coatings with increased adhesion of the polymer to the metal, and this, in turn, makes it possible to apply such coatings on products with a smooth (undeveloped) surface, while excluding the operation and bead-blasting, sandblasting or other mechanical cleaning of the product associated with the removal of part of the metal from the product or with a change in the shape of its surface, which makes it possible to use this method for applying fluoroplastic to the metal surfaces of high-precision products operating under static and alternating dynamic loads.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе получения покрытия порошок фторопласта Ф2М предварительно прессуют взрывом при скорости металлического ударника 250-450 м/с и отношении его удельной массы (произведение толщины на плотность) к сумме удельных масс стального экрана, верхнего пуансона и слоя прессуемого порошка, равном 1,12-2,55, с последующим растворением прессовки в диметилформамиде и наносят этот раствор, например, пневматическим распылением, по меньшей мере в два слоя на нагретое изделие, причем первый слой наносят при 320-350oC, а последующие - при 230-270oC. Предложенный способ получения покрытия из порошка фторопласта по новой технологической схеме активации полимера с размещением полимерного порошка в сборном металлическом контейнере с последующим его взрывным прессованием активирует более эффективно полимерный материал - фторопласт Ф2М за счет возникновения в прессуемом объеме новой структуры импульсов давления. Активированное состояние полимера сохраняется и после его растворения в диметалформамиде, что обеспечивает улучшение его реологических характеристик, более прочное сцепление полимера с металлической поверхностью изделия; благодаря лучшей текучести активированного полимерного материала значительно сокращается время на термообработку нанесенных промежуточных слоев и на окончательную термообработку, формирующую конечные свойства покрытия. Благодаря активации полимерного порошка взрывным прессованием стало возможным нанесение полимерного покрытия на изделия с гладкими рабочими поверхностями, работающими в условиях повышенных статических и динамических знакопеременных нагрузок, сокращается время на подготовку поверхности металла перед нанесением покрытия, так как для этого достаточно провести лишь обезжиривание изделия уайт-спиритом или другим растворителем, то есть отпадает необходимость в пескоструйной, дробеструйной, абразивной или иной подготовительной операции, позволяет использовать предлагаемый способ в промышленных целях в электротехнических областях, например, при получении защитных полимерных покрытий на высокоточных изделиях, например на электродах пьезоэлементов.The specified technical result is achieved by the fact that in the proposed method for coating the fluoroplastic powder F2M is pre-pressed by explosion at a metal impactor speed of 250-450 m / s and the ratio of its specific gravity (product of thickness by density) to the sum of the specific gravities of the steel screen, upper punch and layer a compressible powder equal to 1.12-2.55, followed by dissolving the compact in dimethylformamide and apply this solution, for example, by pneumatic spraying, in at least two layers on a heated product, the first th layer is applied at 320-350 o C, and subsequent - at 230-270 o C. The proposed method of producing a coating of a fluoroplastic powder at a new flowsheet polymer activation placement of the polymer powder in a collecting metal container with its subsequent explosive compression more efficiently activates polymer material - ftoroplast F2M due to the appearance of a new structure of pressure pulses in the pressed volume. The activated state of the polymer is maintained after its dissolution in dimetalformamide, which provides an improvement in its rheological characteristics, more durable adhesion of the polymer to the metal surface of the product; Due to the better fluidity of the activated polymer material, the time for heat treatment of the applied intermediate layers and for the final heat treatment, which forms the final properties of the coating, is significantly reduced. Thanks to the activation of the polymer powder by explosive pressing, it became possible to apply the polymer coating to products with smooth working surfaces operating under increased static and dynamic alternating loads, the time required to prepare the metal surface before coating is reduced, since it is only necessary to degrease the product with white spirit or other solvent, that is, there is no need for a sandblasting, shot blasting, abrasive or other preparatory operation and, allows you to use the proposed method for industrial purposes in the electrical industry, for example, when obtaining protective polymer coatings on high-precision products, for example on the electrodes of piezoelectric elements.
Новый способ получения покрытия имеет существенные отличия от прототипа как по номенклатуре покрываемых изделий, так и по совокупности технологических приемов и режимов при его осуществлении. Так, предложено порошок фторопласта Ф2М предварительно прессовать взрывом при скорости металлического ударника 250-450 м/с и отношении его удельной массы к сумме удельных масс стального экрана, верхнего пуансона и слоя прессуемого порошка, равном 1,12-2,55, с последующим растворением прессовки в диметилформамиде. Взрывное прессование полимерного материала способствует его активации, улучшает его реологические свойства как при нанесении на изделие первого слоя покрытия, так и последующих слоев, что, в свою очередь, способствует более прочному сцеплению первого слоя полимера с металлической поверхностью изделия и промежуточных полимерных слоев между собой. Предложено взрывное прессование порошка фторопласта Ф2М проводить при скорости ударника 250-450 м/с, что обеспечивает необходимый для активации уровень давления в порошке. Скорость ударника ниже 250 м/с неприемлема, так как не обеспечивает необходимого уровня давления для активации порошка фторопласта Ф2М. При скорости ударника, более 450 м/с возможна деструкция молекул полимера, что ухудшает качество покрытия. Предложено взрывное прессование полимерного порошка осуществлять при отношении удельной массы ударника к сумме удельных масс стального экрана, верхнего пуансона и слоя прессуемого порошка, равном 1,12-2,55, что способствует стабилизации режимов прессования и активации полимерного порошка по объему фторопласта, а также формирует необходимую для процесса активации полимера структуру импульсов давления в прессовке. При отношении удельных масс выше верхнего предела возможна термодеструкция полимера, ухудшающая свойства покрытия, при отношении удельных масс ниже нижнего предела полимерный порошок активируется недостаточно, что снижает прочность сцепления полимерного покрытия с металлом. Предложено наносить на металлическую поверхность нагретого изделия жидкий раствор в диметилформамиде спрессованного взрывом и тем самым активированного полимерного порошка фторопласта Ф2М, что обеспечивает за счет лучшего смачивания поверхности металла более прочное сцепление полимерных слоев между собой и с металлом, большую стабильность толщины покрытий по площади покрываемой поверхности, возможность получения покрытий на гладких металлических поверхностях, стойких к отслаиванию в условиях статических и динамических нагрузок. Предложено наносить первый слой покрытия при температуре 320-350oC, что обеспечивает наилучшее сцепление полимера с металлом. При снижении температуры нагрева изделия ниже 320oC снижается стойкость покрытия к отслаиванию при статических и динамических нагрузках. При температуре нагрева изделия выше 350oC возможна термодеструкция фторопласта Ф2М, что снижает механические свойства покрытия. Предложено покрытие наносить по меньшей мере в два слоя, что гарантирует получение сплошного герметичного покрытия на изделии. Последующие слои фторопласта Ф2М предложено наносить при 230-270oC, что обеспечивает достаточную прочность сцепления полимерных слоев между собой. При температуре нанесения ниже 230oC не обеспечивается высокая равномерность толщины покрытия по площади изделия; температура нанесения выше 270oC нецелесообразна, так как не способствует улучшению качества покрытия.A new method for producing a coating has significant differences from the prototype both in terms of the range of products to be coated and in the totality of technological methods and modes during its implementation. So, it is proposed that F2M fluoroplastic powder be pre-pressed by explosion at a metal impactor speed of 250-450 m / s and the ratio of its specific gravity to the sum of the specific gravities of the steel screen, the upper punch and the pressed powder layer equal to 1.12-2.55, followed by dissolution compactings in dimethylformamide. Explosive pressing of the polymer material contributes to its activation, improves its rheological properties both when the first coating layer is applied to the product, and subsequent layers, which, in turn, contributes to more durable adhesion of the first polymer layer to the metal surface of the product and the intermediate polymer layers to each other. It is proposed that the Ф2М fluoroplastic powder explosive pressing be carried out at a hammer speed of 250-450 m / s, which provides the pressure level necessary for activation in the powder. An impactor speed below 250 m / s is unacceptable, since it does not provide the necessary pressure level to activate F2M fluoroplastic powder. At a projectile velocity of more than 450 m / s, destruction of polymer molecules is possible, which affects the quality of the coating. It is proposed that the polymer powder be explosively pressed at a ratio of the specific gravity of the impactor to the sum of the specific gravities of the steel screen, the upper punch, and the layer of pressed powder equal to 1.12–2.55, which helps to stabilize the pressing and activation of the polymer powder by volume of the fluoroplastic, and also forms the structure of pressure pulses necessary for the polymer activation process in the compact. When the specific gravity ratio is above the upper limit, polymer thermal degradation is possible, which worsens the coating properties; when the specific gravity ratio is lower than the lower limit, the polymer powder is not activated sufficiently, which reduces the adhesion of the polymer coating to the metal. It is proposed to apply a liquid solution in dimethylformamide compressed by explosion and thereby activated polymer powder F2M fluoropolymer to dimethylformamide on the metal surface of the heated product, which provides better adhesion of the polymer layers to each other and with the metal due to better wetting of the metal surface, greater stability of the coating thickness over the surface area to be coated, the possibility of obtaining coatings on smooth metal surfaces that are resistant to peeling under static and dynamic loads. It is proposed to apply the first coating layer at a temperature of 320-350 o C, which provides the best adhesion of the polymer to the metal. When lowering the temperature of the product below 320 o C decreases the resistance of the coating to peeling under static and dynamic loads. When the product is heated above 350 o C, thermal decomposition of F2M fluoroplastic is possible, which reduces the mechanical properties of the coating. It is proposed that the coating be applied in at least two layers, which guarantees a continuous tight coating on the product. The subsequent layers of F2M fluoroplastic are proposed to be applied at 230-270 o C, which provides sufficient adhesion of the polymer layers to each other. At a temperature of application below 230 o C is not ensured by a high uniformity of coating thickness over the area of the product; application temperature above 270 o C impractical, as it does not contribute to improving the quality of the coating.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного решения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков решения позволило выявить совокупность существенных отличительных признаков в заявленном объекте по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату, изложенных в формуле изобретения, следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "Новизна" по действующему законодательству. The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patents and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed solution, made it possible to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. The determination from the list of identified analogues of the prototype as the closest solution in terms of the totality of features made it possible to identify the set of essential distinguishing features in the claimed object with respect to the technical result perceived by the applicant as set forth in the claims, therefore, the claimed invention meets the requirement of “Novelty” under applicable law.
Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию "Изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует явным образом из известного уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "Изобретательский уровень". To verify the conformity of the claimed invention to the requirement "Inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that match the distinctive features of the claimed invention, the results of which show that the claimed invention does not explicitly follow from the prior art. Therefore, the claimed invention meets the requirement of "Inventive step".
На чертеже изображена схема взрывного прессования порошка фторопласта с целью активации. The drawing shows a diagram of the explosive pressing of fluoropolymer powder for activation.
Предлагаемый способ нанесения покрытия осуществляется в следующей последовательности. Изготавливают емкость, состоящую из внутренней оболочки контейнера 1, например, из алюминиевой фольги, и нижнего пуансона 2, например, из стали, подгибают нижнюю кромку оболочки, заполняют полученную емкость порошком полимера - фторопласта Ф-2М 3, устанавливают верхний пуансон 4, например, из стали; верхнюю кромку внутренней оболочки контейнера завальцовывают, получают при этом сборку N1. Берут наружную оболочку контейнера 5, например, из свинца, в виде металлического цилиндра со сквозным каналом, запрессовывают заглушку 6, например, из свинца, вставляют в осевой канал наружной оболочки контейнера 5 сборку N1. Полученную сборку N 2 устанавливают соосно со стволом 7 порохового метательного устройства на стальном основании 8. Устанавливают на поверхности сборки N2 стальной экран 9, размещают в стволе порохового метательного устройства пороховой заряд взрывчатого вещества с ударником и выстреливают ударником 10 в направлении сборки N2, при этом процесс ведут при скорости ударника 250-450 м/с и отношении его удельной массы к сумме удельных масс стального экрана, верхнего пуансона и слоя прессуемого порошка, равном 1,12-2,55. После взрывного прессования извлекают спрессованную сборку N1 из осевого канала наружной оболочки контейнера, удаляют внутреннюю оболочку контейнера, отделяют спрессованный порошок полимера от верхнего и нижнего пуансонов. Полученную полимерную прессовку измельчают, например, с помощью режущего инструмента для ускорения его растворения и растворяют активированный взрывом полимерный порошок фторопласта Ф2М в растворителе, например, в диметилформамиде. Полученный раствор активированного взрывом фторопласта наносят например, пневматическим напылением на предварительно обезжиренное, например, уайт-спиртом и нагретое металлическое изделие до 320-350oC, что составляет 2-2,2 температуры плавления Tпл полимера (у фторопласта Ф2М Tпл = 160oC).The proposed method of coating is carried out in the following sequence. A container is made consisting of the inner shell of the
Нагревают изделие с нанесенным первым слоем полимера-фторопласта Ф2М, например, в электропечи до 230-270oC (1,44-1,7 Tпл), выдерживают 2-3 мин и наносят второй слой полимера. При необходимости получения более толстого покрытия изделие снова нагревают до 230-270oC (1,44-1,7 Tпл), выдерживают 2-3 мин и наносят очередной слой или очередные слои. Окончательную термообработку изделия с фторопластовым покрытием проводят при 230-270oC (1,44-1,7 Tпл) с выдержкой в течение 10-20 мин. Нанесенные по предлагаемому способу покрытия из порошка фторопласта Ф2М на металлические поверхности обладают повышенной прочностью сцепления полимера с металлом в условиях статических и знакопеременных динамических нагрузок, стабильностью толщины по площади изделия, обладают гладкой блестящей поверхностью.The product is heated with the first layer of F2M fluoropolymer polymer applied, for example, in an electric furnace up to 230-270 ° C (1.44-1.7 T pl ), incubated for 2-3 minutes and a second polymer layer is applied. If it is necessary to obtain a thicker coating, the product is again heated to 230-270 o C (1.44-1.7 T pl ), incubated for 2-3 minutes and put the next layer or the next layers. The final heat treatment of the product with a fluoroplastic coating is carried out at 230-270 o C (1.44-1.7 T PL ) with exposure for 10-20 minutes. Deposited by the proposed method, coatings of fluoroplastic powder F2M on metal surfaces have increased adhesion of the polymer to the metal under static and alternating dynamic loads, stability of thickness over the area of the product, have a smooth shiny surface.
Пример 1 (см. таблицу, опыт 1). Example 1 (see table, experiment 1).
При изготовлении сборки N1 нижний пуансон изготавливали из стали Ст.3 диаметром 5 см, толщиной 0,2 см. Внутреннюю оболочку контейнера выполняли из двух слоев алюминиевой фольги, имеющей толщину 0,2 мм. Для заполнения емкости, состоящей из нижнего пуансона и боковой оболочки контейнера использовали порошок фторопласта марки Ф2М с насыпной плотностью 0,4 г/см3. Заполнение порошка осуществляли с подпрессовкой. Толщина слоя Ф2М после подпрессовки Тп = 3 см, плотность фторопласта после подпрессовки Пп = 0,7 г/см3, удельная масса слоя фторопласта: Мп = Тп•Пп = 3•0,7 = 2,1 г/см2. Верхний пуансон изготавливали из стали Ст.3 диаметром 5,0 см, толщиной Твп = 0,2 см; плотность стали Пвп = 7,8 г/см3, удельная масса верхнего пуансона Мвп = Твп•Пвп = 0,2•7,8 = 1,56 г/см2. Стальной экран выполняли из стали Ст.3 диаметром 9,0, толщиной Тэ = 0,3 см. Плотность стали Пэ = 7,8 г/см3, удельная масса стального экрана: Мэ = Тэ•Пэ = 0,3•7,8 = 2,34 г/см2. Сумма удельных масс стального экрана, верхнего пуансона и слоя прессуемого порошка Ф2М равна ΣМ = Мэ+Мвп+Мп = 2,34+1,56+2,1 = 6,0 г/см2. Наружную оболочку контейнера выполняли из свинца. Наружный диаметр оболочки был 9,0 см, внутренний - 5,04 см, высота - 4,4 см. В наружную оболочку контейнера запрессовывали заглушку из свинца диаметром 5,04 см, толщиной 1,0 см. Устанавливали сборку N1 в осевой канал наружной оболочки контейнера и полученную при этом сборку N2 размещали соосно со стволом порохового метательного устройства на стальном основании диаметром 15 см, толщиной 20 см, предназначенного для торможения нагружаемой системы и отражения прошедших через сборку N1 импульсов давления в обратном направлении. Сборку N2 накрывали стальным экраном, предохраняющим проникновение пороховых газов в контейнер с прессуемым порошком.In the manufacture of assembly N1, the lower punch was made of steel St.3 with a diameter of 5 cm and a thickness of 0.2 cm. The inner shell of the container was made of two layers of aluminum foil having a thickness of 0.2 mm. To fill the container, consisting of the lower punch and the side shell of the container, fluoroplastic powder of the F2M brand with a bulk density of 0.4 g / cm 3 was used . The powder was filled with prepress. Layer thickness Ф2М after prepressing T p = 3 cm, fluoroplastic density after prepressing P p = 0.7 g / cm 3 , specific gravity of fluoroplastic layer: M p = T p • P p = 3 • 0.7 = 2.1 g / cm 2 . The upper punch was made of steel St.3 with a diameter of 5.0 cm, a thickness of T VP = 0.2 cm; density steel P sn = 7.8 g / cm 3, the specific gravity of the upper punch M sn = sn T • P • sn = 0.2 7.8 = 1.56 g / cm 2. The steel screen was made of steel St.3 with a diameter of 9.0, thickness T e = 0.3 cm. The density of steel P e = 7.8 g / cm 3 , the specific gravity of the steel screen: M e = T e • P e = 0 , 3 • 7.8 = 2.34 g / cm 2 . The sum of the specific gravities of the steel screen, the upper punch and the layer of pressed powder F2M is ΣM = M e + M VP + M p = 2.34 + 1.56 + 2.1 = 6.0 g / cm 2 . The outer shell of the container was made of lead. The outer diameter of the shell was 9.0 cm, the inner one was 5.04 cm, the height was 4.4 cm. A plug of lead was pressed into the outer shell of the container with a diameter of 5.04 cm and a thickness of 1.0 cm. Assembly N1 was installed in the axial channel of the outer the container shell and assembly N2 obtained with this were placed coaxially with the barrel of the propellant throwing device on a steel base with a diameter of 15 cm and a thickness of 20 cm, designed to brake the loaded system and reflect pressure pulses transmitted through assembly N1 in the opposite direction. Assembly N2 was covered with a steel screen preventing the penetration of powder gases into the container with the pressed powder.
Для взрывного прессования использовали свинцовый ударник цилиндрической формы диаметром 49,9 мм, толщиной Туд = 1,35 см, плотность ударника Пуд = 11,34 г/см3, его удельная масса Муд = Туд•Пуд = 1,35•11,34 = 15,31 г/см2. В стволе порохового метательного устройства размещали пороховой заряд взрывчатого вещества, в качестве которого использовали бездымный охотничий порох "Барс" и цилиндрический ударник, а затем выстреливали им в направлении сборки N2. Скорость ударника, измеренная электроконтактным методом с использованием измерителя временных интервалов ЧЗ-34 А составила 250 м/с. Отношение удельной массы ударника Муд к сумме удельных масс ΣM: стального экрана, верхнего пуансона и слоя прессуемого порошка равно Mуд/ΣМ = Mуд/(Мэ+Мвп+Мп) = 15,31/(2,34+1,56+2,1) = 2,55. После взрывного прессования извлекали спрессованную сборку N1 из осевого канала наружной оболочки контейнера, например, с помощью гидравлического пресса, удаляли внутреннюю оболочку контейнера, отделяли спрессованный порошок полимера от верхнего и нижнего пуансонов. Полученную прессовку измельчали с помощью стального резака на кусочки размером 3-10 мм и растворяли активированный взрывом фторопласт Ф2М в диметилформамиде. Концентрация фторопласта составляла 0,025-0,03 г на 1 миллилитр растворителя.For explosive pressing, a cylindrical-shaped lead drummer with a diameter of 49.9 mm, a thickness of T beats = 1.35 cm, a drummer density P beats = 11.34 g / cm 3 , and its specific gravity M beats = T beats • P beats = 1, 35 • 11.34 = 15.31 g / cm 2 . A powder charge of an explosive was placed in the barrel of a powder propellant device, the smokeless hunting powder Bars and a cylindrical hammer were used as a shotgun, and then they were shot in the direction of assembly N2. The speed of the hammer, measured by the electric contact method using a time interval meter ChZ-34 A, was 250 m / s. The ratio of the specific mass of the striker M beats to the sum of the specific masses ΣM: steel screen, upper punch and layer of pressed powder is M beats / ΣM = M beats / (M e + M VP + M p ) = 15.31 / (2.34+ 1.56 + 2.1) = 2.55. After explosive pressing, the pressed assembly N1 was removed from the axial channel of the outer shell of the container, for example, by means of a hydraulic press, the inner shell of the container was removed, and the pressed polymer powder was separated from the upper and lower punches. The resulting compact was crushed using a steel cutter into pieces 3-10 mm in size and the fluoroplastic F2M activated in the explosion was dissolved in dimethylformamide. The fluoroplastic concentration was 0.025-0.03 g per 1 milliliter of solvent.
В качестве объекта для нанесения защитного покрытия использовали пьезоэлементы на основе пьезокерамики ЦТС24 диаметром 35 мм, толщиной 1,3 мм с электродами из монель-металла, имеющими гладкие рабочие поверхности. Пьезоэлементы предназначены для распыления жидкостей в медицинских ингаляторах. Покрываемые металлические поверхности пьезоэлементов обезжиривали уайт-спиритом, устанавливали 16 шт. пьезоэлементов в металлическую кассету, нагревали кассету с пьезоэлементами в электропечи до температуры 350oC, что составляет 2,2 температуры плавления (Тпл) фторопласта Ф2М. После извлечения изделий из печи наносили пневматическим напылением на металлические электроды пьезоэлементов первый слой раствора активированного взрывом фторопласта Ф2М в диметилформамиде. Помещали кассету с изделиями в электропечь, и снова нагревали изделия с нанесенным первым слоем полимера до температуры 270oC (1,7 Тпл) и выдерживали при этой температуре в течение 2 мин, а затем наносили второй слой полимера. Окончательную термообработку изделий с фторопластовым покрытием проводили при 270oC (1,7 Тпл) с выдержкой в течение 10 мин. В результате получили изделия со сплошным двухслойным фторопластовым покрытием толщиной 5-6 мкм. Покрытие имеет гладкую блестящую поверхность, не отслаивается при поляризации пьезоэлементов и при последующей их эксплуатации в условиях знакопеременных динамических нагрузок.As an object for applying a protective coating, piezoelectric elements based on TsTS24 piezoceramics with a diameter of 35 mm and a thickness of 1.3 mm with monel metal electrodes having smooth working surfaces were used. Piezoelectric elements are intended for spraying liquids in medical inhalers. The coated metal surfaces of the piezoelectric elements were degreased with white spirit, 16 pieces were installed. piezoelectric elements in a metal cassette, heated cassette with piezoelectric elements in an electric furnace to a temperature of 350 o C, which is 2.2 melting point (T PL ) fluoroplastic F2M. After the products were removed from the furnace, the first layer of a solution of explosion-activated fluoroplastic F2M in dimethylformamide was applied by pneumatic spraying onto the metal electrodes of piezoelectric elements. The product cassette was placed in an electric furnace, and the products with the first polymer layer deposited were heated again to a temperature of 270 ° C (1.7 T pl ) and held at this temperature for 2 minutes, and then a second polymer layer was applied. The final heat treatment of products with a fluoroplastic coating was carried out at 270 o C (1.7 T PL ) with exposure for 10 minutes As a result, products with a continuous two-layer fluoroplastic coating 5-6 μm thick were obtained. The coating has a smooth shiny surface, does not peel off when the piezoelectric elements are polarized and when they are subsequently used under alternating dynamic loads.
При получении покрытия по прототипу (см. таблицу, опыт 4) покрытие отслоилось еще на стадии поляризации пьезоэлементов под воздействием электрического поля. Upon receipt of the coating according to the prototype (see table, experiment 4), the coating exfoliated even at the stage of polarization of the piezoelectric elements under the influence of an electric field.
Пример 2 (см. таблицу, опыт 2). Example 2 (see table, experiment 2).
То же, что в примере 1, но внесены следующие изменения. Толщина слоя фторопласта Ф2М Тп = 4 см, удельная масса слоя фторопласта Мп = 4•0,7 = 2,8 г/см2. Толщина верхнего пуансона была Твп = 0,6. Его удельная масса Мвп = 0,6•7,8 = 4,68 г/см2. Сумма удельных масс ΣМ = Мэ+Мвп+Мп = 2,34+4,68+2,8 = 9,82 г/см2. Высота наружной оболочки контейнера была 5,8 см. Скорость ударника составляла 350 м/с. Отношение удельной массы ударника к сумме удельных масс ΣM равно Муд/ ΣМ = Муд/(Мэ+Мвп+Мп) = 15,31/(2,34+4,68+2,8) = 1,56. Температура нагрева покрываемых изделий перед нанесением нового слоя полимера 335oC, что составляет 2,1•Tпл Ф2М. Второй и третий слой покрытия наносили при температуре 250oC (1,6•Тпл) с выдержкой в течение 15 мин. В результате получили на изделиях сплошное трехслойное фторопластовое покрытие толщиной 7-9 мкм. Результаты испытаний те же, что в опыте N 1: покрытие не отслаивается при поляризации пьезоэлементов и при последующей эксплуатации в условиях знакопеременных динамических нагрузок.The same as in example 1, but the following changes. The thickness of the fluoroplastic layer F2M T p = 4 cm, the specific gravity of the fluoroplastic layer M p = 4 • 0.7 = 2.8 g / cm 2 . The thickness of the upper punch was T VP = 0.6. Its specific gravity M VP = 0.6 • 7.8 = 4.68 g / cm 2 . The sum of the specific gravities ΣM = M e + M VP + M p = 2.34 + 4.68 + 2.8 = 9.82 g / cm 2 . The height of the outer shell of the container was 5.8 cm. The velocity of the impactor was 350 m / s. The ratio of the specific mass of the projectile to the sum of specific masses ΣM is equal to M beats / ΣM = M beats / (M e + M VP + M p ) = 15.31 / (2.34 + 4.68 + 2.8) = 1.56 . The heating temperature of the coated products before applying a new polymer layer 335 o C, which is 2.1 • T PL F2M. The second and third coating layers were applied at a temperature of 250 o C (1.6 • T pl ) with exposure for 15 minutes. As a result, we obtained a continuous three-layer fluoroplastic coating on the products with a thickness of 7–9 μm. The test results are the same as in experiment No. 1: the coating does not peel off during polarization of the piezoelectric elements and during subsequent operation under alternating dynamic loads.
Пример 3 (см. таблицу, опыт 3). Example 3 (see table, experiment 3).
То же, что в примере 1, но внесены следующие изменения. Толщина слоя фторопласта Ф2М Тп = 5 см. Его удельная масса Мп = 5•0,7 = 3,5 г/см2. Толщина верхнего пуансона была Твп = 1 см, его удельная масса Мвп = 1,0•7,8 = 7,8 г/см2. Сумма удельных масс ΣM = 2,34+7,8+3,5 = 13,64 г/см2. Высота наружной оболочки контейнера была 7,2 см. Скорость ударника составляла 450 м/с. Отношение удельной массы ударника к сумме удельных масс ΣМ равно Муд/ΣМ = 15,31/13,64 = 1,12. Температура нагрева покрываемых изделий перед нанесением нового слоя полимера 320oC, что составляет 2•Тпл фторопласта Ф2М. Второй, третий и четвертый слой покрытия наносили при температуре нагрева изделий 230oC (1,44 Тпл) с предварительной выдержкой изделий в печи при этой температуре в течение 3 мин. Окончательную термообработку (пленкообразование) изделий с фторопластовым покрытием проводили при 230oC (1,44 Тпл) с выдержкой в течение 20 мин. В результате получали на изделиях сплошное четырехслойное покрытие толщиной 10-12 мкм. Результаты испытаний те же, что в опыте 1.The same as in example 1, but the following changes. The thickness of the fluoroplastic layer is F2M T p = 5 cm. Its specific gravity is M p = 5 • 0.7 = 3.5 g / cm 2 . The thickness of the upper punch was T VP = 1 cm, its specific gravity M VP = 1.0 • 7.8 = 7.8 g / cm 2 . The sum of specific gravities ΣM = 2.34 + 7.8 + 3.5 = 13.64 g / cm 2 . The height of the outer shell of the container was 7.2 cm. The velocity of the hammer was 450 m / s. The ratio of the specific mass of the striker to the sum of the specific masses ΣM is equal to M beats / ΣM = 15.31 / 13.64 = 1.12. The heating temperature of the coated products before applying a new polymer layer is 320 o C, which is 2 • T PL ftoroplasta F2M. The second, third and fourth coating layers were applied at a heating temperature of products of 230 ° C (1.44 T pl ) with preliminary exposure of the products in an oven at this temperature for 3 minutes. The final heat treatment (film formation) of products with a fluoroplastic coating was carried out at 230 o C (1.44 T PL ) with exposure for 20 minutes As a result, a four-layer continuous coating 10-12 μm thick was obtained on the products. The test results are the same as in
Пример 4. Получение покрытия по прототипу (см. таблицу, опыт 4). Example 4. Obtaining coverage of the prototype (see table, experiment 4).
При получении покрытия по прототипу в качестве объектов для нанесения покрытий использовали пьезоэлементы, как в примерах 1-3. Подготовку покрываемых металлических поверхностей изделий осуществляли также, как в примерах 1-3. Посла подготовки поверхности кассету с шестнадцатью пьезоэлементами помещали в электропечь и нагревали до температуры 260oC (1,62•Тпл фторопласта Ф2М). Сразу после извлечения из печи наносили пневматическим напылением на металлические электроды пьезоэлементов первый слой порошка фторопласта Ф2М. Средний размер частиц порошка фторопласта Ф2М основных фракций был 8-15 мкм. Помещали изделия со слоем налипших на металлические поверхности частиц порошка фторопласта Ф2М в электропечь, нагревали до температуры 250oC (1,6•Тпл фторопласта Ф2М) и выдерживали при этой температуре 30 мин. После извлечения кассеты с изделиями из печи пневматическим напылением наносили на нагретое изделие второй слой порошка фторопласта Ф2М. Окончательную термообработку изделий с покрытием проводили при 250oC (1,6•Тпл фторопласта Ф2М) в течение 120 мин. После извлечения из печи изделия охлаждали на воздухе.Upon receipt of the coating according to the prototype, piezoelectric elements were used as objects for coating, as in examples 1-3. The preparation of the coated metal surfaces of the products was carried out as in examples 1-3. Surface preparation Ambassador cassette with sixteen piezoelectric elements placed in an electric furnace and heated to a temperature of 260 o C (1,62 • Tm fluoroplastic F2M). Immediately after extraction from the furnace, the first layer of F2M fluoroplastic powder was applied by pneumatic spraying onto the metal electrodes of the piezoelectric elements. The average particle size of the fluoroplastic powder F2M of the main fractions was 8-15 microns. Placed articles with a layer of metal adhered to the surface of the powder F2M fluoroplastic particles in an electric furnace, heated to a temperature of 250 o C (1,6 • fluoroplastic F2M Tm) and kept at this temperature for 30 min. After removing the product cassettes from the furnace by pneumatic spraying, a second layer of F2M fluoroplastic powder was applied to the heated product. The final heat treatment of the coated products was carried out at 250 o C (1.6 • T PL fluoroplastic F2M) for 120 minutes After removal from the furnace, the products were cooled in air.
Испытания изделий с покрытием показали, что полученное двухслойное покрытие имеет толщину 55-60 мкм. При поляризации пьезоэлементов покрытие отслоилось от поверхности металла у 14 из 16 пьезоэлементов из-за слабой адгезии полимера к гладкой металлической поверхности изделия. Повышение адгезии полимера к металлу за счет дробеструйной, пескоструйной или иной механической обработки поверхности применительно к пьезоэлементам недопустимо, так как такие виды обработки приводят к разрушению электродов и самого изделия в целом. От остальных двух изделий покрытия отслоились при использовании пьезоэлементов в качестве пьезоизлучателей в медицинских ингаляторах в условиях знакопеременных динамических нагрузок. Tests of coated products showed that the resulting two-layer coating has a thickness of 55-60 microns. With the polarization of the piezoelectric elements, the coating exfoliated from the metal surface in 14 of the 16 piezoelectric elements due to the weak adhesion of the polymer to the smooth metal surface of the product. Increasing the adhesion of the polymer to the metal due to bead-blasting, sandblasting or other mechanical surface treatment in relation to piezoelectric elements is unacceptable, since such types of processing lead to the destruction of the electrodes and the product as a whole. From the other two products, the coatings exfoliated when using piezoelectric elements as piezoelectric radiators in medical inhalers under conditions of alternating dynamic loads.
Таким образом, вышеуказанные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании изобретения следующей совокупности условий:
- способ получения покрытия, предназначенный для использования в электротехнической промышленности для защиты от воздействия окружающей среды электродов пьезоэлементов, деталей электрических машин и т.п., впервые обеспечил получение качественных покрытий на металлических изделиях с гладкой (неразвитой) рабочей поверхностью, позволил исключить из технологического цикла нанесения покрытий операции пескоструйной, дробеструйной или иной механической обработки, связанной с удалением части металла у изделия, что позволяет применять предложенный способ для защиты поверхностей высокоточных изделий, например, пьезоэлементов, работающих в условиях знакопеременных динамических нагрузок. Предложенный способ обеспечивает получение сплошных покрытий на изделиях с высокой стабильностью толщины покрытий по площади изделий. Нестабильность толщины покрытий не превышает +1 мкм;
- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных технологических приемов, условий и режимов его реализации;
- способ получения покрытия, воплощенный в заявленном изобретении, при его осуществлении обеспечивает получение усматриваемого заявителем достигаемого технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "Промышленная применимость".Thus, the above information indicates that when using the invention the following combination of conditions:
- a coating production method intended for use in the electrical industry to protect the electrodes of piezoelectric elements, parts of electrical machines, etc. from the environment, for the first time ensured the production of high-quality coatings on metal products with a smooth (undeveloped) working surface, and allowed it to be excluded from the technological cycle coating operations sandblasting, bead-blasting, or other mechanical processing associated with the removal of part of the metal from the product, which allows the use of pre the laid method for protecting the surfaces of high-precision products, for example, piezoelectric elements operating under alternating dynamic loads. The proposed method provides continuous coatings on products with high stability of coating thickness over the area of the products. Instability of coating thickness does not exceed +1 microns;
- for the claimed invention in the form described in the claims, the possibility of its implementation using the above-described technological methods, conditions and modes of its implementation is confirmed;
- the method of obtaining the coating embodied in the claimed invention, when implemented, provides the perceived by the applicant achieved technical result. Therefore, the claimed invention meets the requirement of "Industrial applicability".
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000116512A RU2171148C1 (en) | 2000-06-21 | 2000-06-21 | Method of coating production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000116512A RU2171148C1 (en) | 2000-06-21 | 2000-06-21 | Method of coating production |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2171148C1 true RU2171148C1 (en) | 2001-07-27 |
Family
ID=20236755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000116512A RU2171148C1 (en) | 2000-06-21 | 2000-06-21 | Method of coating production |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2171148C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2561407C1 (en) * | 2014-07-22 | 2015-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Production of two-ply sheets of metal-polymer materials |
-
2000
- 2000-06-21 RU RU2000116512A patent/RU2171148C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ПОЛЯКОВА К.К. и др. Технология и оборудование для нанесения полимерных покрытий. - М.: Машиностроение, 1972, с. 136. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2561407C1 (en) * | 2014-07-22 | 2015-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Production of two-ply sheets of metal-polymer materials |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Champagne et al. | Interface material mixing formed by the deposition of copper on aluminum by means of the cold spray process | |
| US7455881B2 (en) | Methods for coating a magnesium component | |
| EP1110623A3 (en) | Powder coating process involving compression of the coating during curing | |
| US20100071579A1 (en) | Frangible powdered iron projectiles | |
| RU2560472C2 (en) | Making of sandwiched material | |
| Van Steenkiste | Kinetic spray: a new coating process | |
| US3473943A (en) | Explosive coating of metallic substrates with powder | |
| US1823869A (en) | Coating of bodies with metal | |
| RU2171148C1 (en) | Method of coating production | |
| RU2518037C1 (en) | METHOD OF ELECTROEXPLOSIVE SPUTTERING OF COMPOSITE WEAR-RESISTANT COATINGS OF SYSTEM TiC-Mo ON FRICTION SURFACE | |
| RU2547974C2 (en) | METHOD FOR ELECTROBLASTING SPUTTERING OF COMPOSITE WEAR-RESISTANT COATINGS OF TiB2-MO SYSTEM ON FRICTION SURFACE | |
| US6324985B1 (en) | Low temperature solid state bonding of tungsten to other metallic materials | |
| RU2171149C1 (en) | Method of formation of coating | |
| RU2542196C1 (en) | Method of coating application on metal substrate | |
| RU2413594C1 (en) | Method of producing pulverised-fluoroplastic-4 coat on cylindrical surfaces | |
| KR20020051827A (en) | Coating method | |
| RU2619550C1 (en) | Method of applying coating of antifriction hard alloy | |
| RU2621088C1 (en) | Method for producing coating on steel plate | |
| RU2471591C2 (en) | Method of explosive application of powder material coating | |
| RU2561407C1 (en) | Production of two-ply sheets of metal-polymer materials | |
| CA1234304A (en) | Method for manufacturing a tightly adhering explosive casting charge on a charge carrier | |
| RU2239528C1 (en) | Method for making steel-copper composition material | |
| RU2444439C1 (en) | Two-layer sheet material and method of its application | |
| RU2116177C1 (en) | Method of production of flat superconducting articles by explosion welding | |
| RU2710828C1 (en) | Method of producing composite materials from steel and mixtures of powders of nickel and tungsten boride |