RU2537864C2 - Composition for coating metal articles - Google Patents

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to chemical and machine-building industry and repairing equipment by applying polymer coatings on metal articles and machine components, particularly mounting seats of bearings in metal parts of machines. The coating composition contains the following components (in wt %): lacquer F-40 - 87-88; aluminium powder PAP-1 - 11.5-12.0 and bronze powder B1PP-1 - 0.5-1.0, having defined grain-size compositions.

EFFECT: invention reduces hardening temperature and time, reduces power consumption in thermal treatment of the deposited polymer coating and improves deformation-strength properties of films made from the coatings.

2 dwg, 2 tbl

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к области машиностроения и ремонта техники, в частности к нанесению полимерных покрытий на посадочные места подшипников в металлических деталях машин.The invention relates to the field of mechanical engineering and repair of equipment, in particular to the application of polymer coatings on the bearing seats in the metal parts of machines.

Уровень техникиState of the art

Известен лак Ф-40, который предназначен для нанесения в виде покрытия на посадочные места подшипников в металлических деталях машин (детали типа «вал» и корпусные детали). Покрытия из лака Ф-40 позволяют компенсировать износ посадочных мест подшипников в деталях машин и предотвратить появление фреттинг-коррозии - основной причины изнашивания посадочных мест. Поэтому, помимо ремонта, покрытия из лака Ф-40 можно наносить на посадочные места подшипников в металлических деталях при производстве машин. Антикоррозионное покрытие из лака Ф-40 применяют также для защиты металлических изделий от воздействия водяного пара и солевых растворов [1].Known varnish F-40, which is intended for application in the form of a coating on the bearing seats in the metal parts of machines (parts of the type "shaft" and body parts). F-40 varnish coatings make it possible to compensate for wear of bearing seats in machine parts and prevent fretting corrosion - the main reason for wear of seats. Therefore, in addition to repairs, F-40 varnish coatings can be applied to bearing seats in metal parts in the manufacture of machines. The anticorrosion coating of F-40 varnish is also used to protect metal products from the effects of water vapor and salt solutions [1].

К недостаткам лака Ф-40 относятся:The disadvantages of varnish F-40 include:

1. Относительно низкие деформационно-прочностные свойства материала;1. Relatively low deformation-strength properties of the material;

2. Относительно высокие энергозатраты на термическую обработку нанесенного полимерного покрытия.2. The relatively high energy consumption for heat treatment of the applied polymer coating.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Заявлена композиция для покрытия металлических изделий в узлах машин, включающая лак Ф-40, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит алюминиевую пудру и бронзовый порошок при следующем соотношении ингредиентов (в % по массе):The claimed composition for coating metal products in machine nodes, including varnish F-40, characterized in that it additionally contains aluminum powder and bronze powder in the following ratio of ingredients (in% by weight):

-лак Ф-40-87…88;-vac F-40-87 ... 88;

- алюминиевая пудра ПАП-1 - 11,5…12;- aluminum powder PAP-1 - 11.5 ... 12;

- бронзовый порошок БПП-1-1 - 0,5…1,0.- bronze powder BPP-1-1 - 0.5 ... 1.0.

Лак Ф-40 (ТУ 6-06-246-92) представляет собой раствор композиции каучука и модифицированной фенольной смолы в органическом растворителе. Лак Ф-40 - прозрачная жидкость коричневого цвета без механических включений, характеризующаяся по следующим показателям:Varnish F-40 (TU 6-06-246-92) is a solution of a rubber composition and a modified phenolic resin in an organic solvent. Varnish F-40 is a transparent brown liquid without mechanical impurities, characterized by the following indicators:

- массовая доля сухого остатка - 20%;- mass fraction of solids - 20%;

- прочность связи со сталью при сдвиге при 20°C не менее - 5,0 МПа.- bond strength with steel at shear at 20 ° C not less than - 5.0 MPa.

Состав лака Ф-40:The composition of the varnish F-40:

1) смола ФКУ (фенолоформальдегидная смола на основе замещенного фенола винилацетиленовой структуры) - 8 масс. %;1) resin PKU (phenol-formaldehyde resin based on substituted phenol of vinylacetylene structure) - 8 mass. %;

2) каучук синтетический бутадиен-нитрильный марки СКН-40С - 12 масс. %;2) synthetic rubber nitrile butadiene brand SKN-40C - 12 mass. %;

3) ацетон технический, ГОСТ 2768-84 - 80 масс. % [2].3) technical acetone, GOST 2768-84 - 80 mass. % [2].

Пудру алюминиевую (ГОСТ 5495-95) изготавливают истиранием первичного алюминия марки не ниже А5 по ГОСТ 11069 или его отходов, по химическому составу не уступающих алюминию марки А5. Получают пудру пяти марок: ПАП-1, ПАП-2, ПАГ-1, ПАГ-2, ПАГ-3 (таблица 1).Aluminum powder (GOST 5495-95) is made by abrasion of primary aluminum of a grade no lower than A5 according to GOST 11069 or its wastes that are not inferior in chemical composition to aluminum of grade A5. Get powder of five grades: PAP-1, PAP-2, PAG-1, PAG-2, PAG-3 (table 1).

При изготовлении бронзовой пудры исходным сырьем служат марки бронз, близкие по составу к получаемой продукции, или специально приготовленные сплавы. Получение пудры включает в себя фрезерование заготовок сплавов, размол крупки в шаровой мельнице, полировку частиц во вращающемся барабане.In the manufacture of bronze powder, the initial raw materials are brands of bronzes that are close in composition to the resulting product, or specially prepared alloys. The production of powder includes the milling of alloy billets, grinding of grains in a ball mill, polishing of particles in a rotating drum.

Форма частиц получаемых пудр - лепесткообразная. Состав пудр, %: 72-92 Cu, 1,2 Al,<1,0 Fe, примесей не более 0,8, цинк - остальное (таблица 2).The particle shape of the resulting powders is petal-shaped. The composition of the powders,%: 72-92 Cu, 1.2 Al, <1.0 Fe, impurities no more than 0.8, zinc - the rest (table 2).

Существенным отличительным признаком от прототипа является то, что композиция дополнительно содержит в качестве наполнителей алюминиевую пудру и бронзовый порошок.An essential distinguishing feature of the prototype is that the composition further comprises aluminum powder and bronze powder as fillers.

Таким образом, заявленное техническое решение имеет существенные отличительные признаки от прототипа и соответствует, тем самым, критериям изобретения.Thus, the claimed technical solution has significant distinguishing features from the prototype and, therefore, meets the criteria of the invention.

Цена лака Ф-40 (ТУ 6-06-246-92) составляет - 410 руб./кг, бронзового порошка БПП-1 (ТУ 48-21-150-72) - 650 руб./кг и алюминиевой пудры ПАП-1 (ГОСТ 5494-95) - 100 руб./кг. Соответственно цена заявляемой композиции составляет 375 руб./кг, что на 35 руб. или 10% меньше цены прототипа.The price of varnish F-40 (TU 6-06-246-92) is 410 rubles / kg, of bronze powder BPP-1 (TU 48-21-150-72) is 650 rubles / kg and aluminum powder PAP-1 (GOST 5494-95) - 100 rubles / kg. Accordingly, the price of the claimed composition is 375 rubles / kg, which is 35 rubles. or 10% less than the prototype price.

Экспериментальные исследования показали, что для отверждения пленок, выполненных заявляемой композицией, требуются меньшие температура - 140°C и время термообработки - 2 ч, в то время как пленки прототипа отверждают при температуре 160°C и времени 3 ч.Experimental studies have shown that for curing the films made by the claimed composition, lower temperatures of 140 ° C and a heat treatment time of 2 hours are required, while the prototype films are cured at a temperature of 160 ° C and a time of 3 hours.

Установлено, что прочность пленок, выполненных заявляемой композицией при вышеуказанном режиме термической обработки, составляет 12,22 МПа (фиг.1). Это на 27,5% превышает прочность пленок, выполненных прототипом (9,58 МПа). Деформация пленок, выполненных заявляемой композицией, составила 112,6%, а у прототипа 78,1% (фиг.2). Деформационные свойства по сравнению с прототипом увеличились в 1,44 раза.It is established that the strength of the films made by the claimed composition in the above heat treatment mode is 12.22 MPa (figure 1). This is 27.5% higher than the strength of the films made by the prototype (9.58 MPa). The deformation of the films made by the claimed composition was 112.6%, and the prototype 78.1% (figure 2). The deformation properties compared to the prototype increased 1.44 times.

Реализация отличительных существенных признаков от прототипа, а именно введение дополнительно в лак Ф-40 алюминиевой пудры ПАП-1 и бронзового порошка БПП-1, позволяет получить технический результат, который выражается в: 1) уменьшении цены материала; 2) уменьшении температуры и времени отверждения, что позволяет сократить энергозатраты на термическую обработку нанесенного полимерного покрытия; 3) повышении деформационно-прочностных свойств пленок, выполненных заявляемой композицией.The implementation of the distinctive essential features of the prototype, namely the introduction of additionally in the varnish F-40 aluminum powder PAP-1 and bronze powder BPP-1, allows to obtain a technical result, which is expressed in: 1) reducing the price of the material; 2) reducing the temperature and curing time, which reduces the energy consumption for heat treatment of the applied polymer coating; 3) increasing the deformation-strength properties of the films made by the claimed composition.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг.1. Прочность пленок σ при одноосном растяжении, выполненных прототипом (1) и заявляемой композицией (2).Figure 1. The strength of the films σ under uniaxial tension, made by the prototype (1) and the claimed composition (2).

Фиг.2. Деформация пленок ε при одноосном растяжении, выполненных прототипом (1) и заявляемой композицией (2).Figure 2. The deformation of the films ε under uniaxial tension, made by the prototype (1) and the claimed composition (2).

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Заявлена композиция для покрытия металлических изделий в узлах машин, включающая лак Ф-40, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит алюминиевую пудру и бронзовый порошок при следующем соотношении ингредиентов (в % по массе):The claimed composition for coating metal products in machine nodes, including varnish F-40, characterized in that it additionally contains aluminum powder and bronze powder in the following ratio of ingredients (in% by weight):

- лак Ф-40-87…88;- varnish F-40-87 ... 88;

- алюминиевая пудра ПАП-1 - 11,5…12;- aluminum powder PAP-1 - 11.5 ... 12;

- бронзовый порошок БПП-1 - 0,5…1,0.- bronze powder BPP-1 - 0.5 ... 1.0.

Лак Ф-40 (ТУ 6-06-246-92) поставляется в виде раствора в пластиковых емкостях различного объема. Разработчик - ОАО «Институт пластмасс» (г.Москва).Varnish F-40 (TU 6-06-246-92) is supplied as a solution in plastic containers of various volumes. Developer - Institute of Plastics OJSC (Moscow).

Алюминиевая пудра ПАП-1 (ГОСТ 5494-95) имеется в широкой продаже. Бронзовый порошок БГПП-1 (ТУ 48-21-150-72) имеется в широкой продаже. Поставляется в полиэтиленовых пакетах в количестве 10 и 50 г.PAP-1 aluminum powder (GOST 5494-95) is commercially available. BGPP-1 bronze powder (TU 48-21-150-72) is commercially available. It is delivered in plastic bags in quantities of 10 and 50 g.

Ингредиенты взвешивали на аналитических весах марки ВЛА-200М. Первоначально в стеклянную емкость заливали отобранный лак Ф-40, затем добавляли алюминиевую пудру ПАП-1 и бронзовый порошок БПП-1, после чего композицию тщательно перемешивали. Композицию использовали в течение 10 мин.The ingredients were weighed on an analytical balance brand VLA-200M. Initially, the selected F-40 varnish was poured into a glass container, then PAP-1 aluminum powder and BPP-1 bronze powder were added, after which the composition was thoroughly mixed. The composition was used for 10 minutes.

Образцы представляли собой пленки прямоугольной формы 60×15×0,21 мм. Расчетная длина образца составляла 30 мм. В качестве подложки при изготовлении пленок использовали пластину 200×160×4 мм из фторопласта-4. Прямоугольную форму и геометрические размеры пленки обеспечивали при помощи рамки-трафарета 180×140×0,8 мм из стали 3 с тремя окнами для пленок. Внутренние размеры окон - 70×20 мм. Рамку накладывали на фторопластовую пластину и заполняли ее, нанося послойно лак Ф-40 или композицию волосяной кистью №5. После заполнения рамки поверхность покрытия формовали фторопластовой пластиной с целью обеспечения равномерной толщины полимерной пленки. После отверждения образцы кондиционировали в течение 16 ч при стандартной атмосфере 23°C [3]. Предельные отклонения размеров образцов не превышали по длине и ширине ±0,1 мм. Отверждение пленок проводили в сушильном шкафу СНОЛ-3.5,3.5,3.5/3 в течение 2 и 3 ч при температурах 140 и 160°C.The samples were rectangular films 60 × 15 × 0.21 mm. The calculated sample length was 30 mm. A plate 200 × 160 × 4 mm made of fluoroplast-4 was used as a substrate in the manufacture of films. The rectangular shape and geometric dimensions of the film were provided using a 180 × 140 × 0.8 mm screen frame made of steel 3 with three windows for films. The internal dimensions of the windows are 70 × 20 mm. The frame was placed on a fluoroplastic plate and filled it, applying layer-by-layer varnish F-40 or composition with a hair brush No. 5. After filling the frame, the coating surface was molded with a fluoroplastic plate in order to ensure uniform thickness of the polymer film. After curing, the samples were conditioned for 16 h at a standard atmosphere of 23 ° C [3]. The maximum deviations of the sample sizes did not exceed ± 0.1 mm in length and width. The films were cured in a SNOL-3.5,3.5.3.5 / 3 oven for 2 and 3 hours at temperatures of 140 and 160 ° C.

Деформационно-прочностные свойства пленок лака Ф-40 и заявляемой композиции оценивали прочностью и относительным удлинением при одноосном растяжении пленок. Испытания образцов осуществляли на разрывной машине ИР 5047-50 с одновременной записью диаграммы «нагрузка-деформация». Скорость нагружения при испытаниях была постоянной и составляла 5 мм/мин.The deformation-strength properties of the F-40 varnish films and the claimed composition were evaluated by the strength and elongation under uniaxial tension of the films. Testing of the samples was carried out on a tensile testing machine ИР 5047-50 with simultaneous recording of the load-deformation diagram. The loading speed during the tests was constant and amounted to 5 mm / min.

Библиографические данныеBibliographic data

1. http://www.nicp.ru/1.http: //www.nicp.ru/

2. Клей для соединения однородных изделий из металла, стекла, пластмасс и керамики [Текст]: Патент на изобретение №2418025 РФ Заявл. 29.05.2009 / Ли Р.И., Бутин А.В., Кондрашин С.И., Шипулин М.А. // Дата публикации заявки: 10.12.2010, Бюл. №34, Опубликовано 10.05.2011, Бюл. №13.2. Glue for joining homogeneous metal, glass, plastic and ceramic products [Text]: Patent for invention №2418025 of the Russian Federation May 29, 2009 / Lee R.I., Butin A.V., Kondrashin S.I., Shipulin M.A. // Date of publication of the application: 10.12.2010, Bull. No. 34, Published on May 10, 2011, Bull. No. 13.

3. Металлические порошки и порошковые материалы: справочник / Б.Н. Бабич, Е.В. Вершинина, В.А. Глебов и др. / Под ред. Ю.В. Левинского. - М.: ЭКОМЕТ, 2005. - 520 с.3. Metal powders and powder materials: reference book / B.N. Babich, E.V. Vershinina, V.A. Glebov et al. / Ed. Yu.V. Levinsky. - M .: ECOMET, 2005 .-- 520 p.

4. ГОСТ 12423-66. Пластмассы. Условия кондиционирования и испытания образцов (проб) [Текст]. - М.: Изд-во стандартов, 1989. - 6 с.4. GOST 12423-66. Plastics. Conditions for conditioning and testing of samples (samples) [Text]. - M .: Publishing house of standards, 1989. - 6 p.

Claims (1)

Композиция для покрытия металлических изделий в узлах машин, включающая лак Ф-40, содержащий смолу ФКУ - фенолоформальдегидную смолу на основе замещенного фенола винилацетиленовой структуры - 8 масс.%, каучук синтетический бутадиен-нитрильный марки СКН-40С - 12 масс.%, ацетон технический - 80 масс.%, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит алюминиевую пудру ПАП-1, имеющую следующий гранулометрический состав: остаток на ситах +008 не более 1%; химический состав, примеси, % не более: Fe - 0,5; Si - 0,4; Cu - 0,05; Mn - 0,01; влага - 0,2; жировые добавки - 3,8 и бронзовый порошок БПП-1, имеющий следующий гранулометрический состав: остаток на ситах +0063 не более 2%; химический состав, %: Cu - 83…87; Al - не более 1,2; Fe - не более 0,8; примеси не более 0,8; остальное Zn при следующем соотношении ингредиентов (в масс.%):
указанный лак Ф-40 - 87-88;
указанная алюминиевая пудра ПАП-1 - 11,5…12,0;
указанный бронзовый порошок БПП-1 - 0,5-1,0. Composition for coating metal products in machine components, including F-40 varnish containing PKU resin - phenol-formaldehyde resin based on substituted phenol of vinylacetylene structure - 8 wt.%, Synthetic rubber butadiene-nitrile grade SKN-40C - 12 wt.%, Technical acetone - 80 wt.%, Characterized in that it additionally contains aluminum powder PAP-1, having the following particle size distribution: residue on sieves +008 not more than 1%; chemical composition, impurities,% no more: Fe - 0.5; Si - 0.4; Cu - 0.05; Mn — 0.01; moisture - 0.2; fat additives - 3.8 and BPP-1 bronze powder, having the following particle size distribution: residue on sieves +0063 no more than 2%; chemical composition,%: Cu - 83 ... 87; Al - not more than 1.2; Fe - not more than 0.8; impurities not more than 0.8; the rest of Zn in the following ratio of ingredients (in wt.%):
the specified varnish F-40 - 87-88;
the specified aluminum powder PAP-1 - 11.5 ... 12.0;
the specified bronze powder BPP-1 is 0.5-1.0.

Images