CC BY
38
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ
УДК 678.7:620.2.621
С.Н. Барабанов, А.А. Есин, Ю.В. Серянов ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО ОКСИД-ПОЛИМЕРНОГО ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ ПОРОШКА «ПИГМА П-201»
В результате проведенной НИОКР удалось оптимизировать технологическую цепочку получения композиционного оксид-полимерного покрытия на основе порошка «Пигма П-201», обладающего антикоррозионными и декоративными свойствами. Разработан соответствующий комплект специального оборудования, внедренный на ряде предприятий РФ.
S.N. Barabanov, A.A. Yesin, J.V. Serjanov OXIDE-POLYMERIC COVERING COMPOSITE RECEPTION OPTIMIZATION TECHNOLOGY ON THE BASIS OF A POWDER «PIGMA P-201»
As a result of the R and D. it was possible to optimize a technological chain of reception of a composite oxide-polymeric covering on the basis of a powder «Pigma P-201», which possesses of the anticorrosive and decorative properties. The corresponding complete set of the special equipment introduced at a number of the enterprises of the Russian Federation is developed.
Окраска металлических изделий с целью противокоррозионной защиты и придания им декоративных свойств весьма часто проблематична из-за большой разницы в физикохимических свойствах металлов и окрашивающих пленок, приводящей к отслаиванию защитного покрытия. Особенно это характерно для шлифованных и полированных металлических поверхностей, на которых сила когезии пленок может превышать силу адгезии к металлу, поэтому для надежного окрашивания в процессе предварительной подготовки металлической поверхности создают промежуточный адгезивный слой методами химического или анодного оксидирования, фосфатирования и т.п.
Как обычные способы окраски с применением различных растворителей и лаков, так и обычные методы предварительной подготовки поверхности металлов с использованием растворов кислот и солей небезопасны с противопожарной и экологической точек зрения. Мы предлагаем нетрадиционную технологию окрашивания металлических поверхностей, основанную на сочетании паротермического оксидирования и электростатического напыления сухих порошков полимерных красок с их последующей термомонолитизацией. В результате получаются композиционные оксид-полимерные
покрытия с высокими антикоррозионными свойствами, хорошей адгезией,
износоустойчивостью при широком спектре варьирования цветовой гаммы.
В этой технологии расходуются электроэнергия, водяной пар и порошки сухих полимерных красок, которые легко регенерируются с возможностью повторного использования, так что реализуется экологически чистый и пожаробезопасный процесс.
Комплект оборудования для паротермического оксидирования,
электростатического окрашивания и термической монолитизации выпускается ООО «СОВТЕХ-Декор» (г. Энгельс).
Механизм паротермического оксидирования (ПТО) основан на
высокотемпературной полупроводниковой коррозии железа и его сплавов с электроннодырочной проводимостью возникающих магнетитных и вюститных пленок, кислородной деполяризацией и ионной миграцией. При температурах 450-550°С получаются сравнительно тонкие магнетитные пленки с собственной коррозионной устойчивостью, которая оценивается скоростью коррозии в 3%-ном №С1 порядка 0,55 мм/год, а при 600-700°С - более толстые вюститные пленки с пониженной пористостью и скоростью коррозии 0,46 мм/год (Ст. 3).
Краска «Пигма П-201» (ТУ 2312-427-05034239-93) предназначена для сухого окрашивания поверхности металлических изделий машиностроительной и электротехнической промышленности, металлических конструкций и товаров народного потребления. Обладает высокими физико-механическими и декоративными свойствами получаемых из нее полимерных покрытий. Насыпная плотность 0,5-0,7 кг/дм3, расход при электростатическом распылении 100 г/м2, толщина покрытия после термомонолитизации 60-80 мкм.
В результате проведенных нами экспериментальных исследований удалось выяснить оптимальные режимы получения композиционных оксидно-полимерных покрытий на конструкционной стали Ст. 3 с применением порошковой краски «Пигма».
Паротермическое обезжиривание
Оптимальная температура, °С........................................300
Оптимальное время, мин..............................................30
Остаточное загрязнение, %.......................................< 5%
Паротермическое оксидирование
Оптимальная температура, °С................................... 650-700
Оптимальное время, мин..........................................60-90
Толщина оксидного покрытия, мкм.................................10-20
Пористость, см-2..................................................5-10
Паротермическое охлаждение
Оптимальная скорость, К/мин..........................................3
Оптимальное время, мин..........................................60-90
Степень вюститного распада, %...................................15-25
Электростатическое напыление
Оптимальное напряжение, кВ..........................................42
Оптимальное давление воздуха, МПа..................................0,3
Оптимальная дистанция, мм..........................................250
Оптимальное время, с............................................30-40
Толщина некоронирующего слоя, мкм............................. 500-700
Время удержания, ч.................................................5-8
Термическая монолитизация
Оптимальная температура, °С.......................................180
Оптимальное время, мин.............................................15
Толщина монолитной пленки, мкм..................................60-80
Комплект универсального оборудования для экологически чистого получения композиционных оксидно-полимерных покрытий изготавливается ООО «СОВТЕХ-Декор» по согласованию с заказчиком и он включает следующие основные составляющие.
Установка ПТО
Размер рабочей зоны, мм................................ 1000x1200x2500
Температура, °С..................................................до 900
Средняя мощность в рабочем режиме, кВт...............................30
Масса, кг...........................................................700
Камера нанесения порошкового покрытия в электростатическом поле
с системой рекуперации
Габариты, мм...........................................2500x1200x2000
Напряжение, кВ ......................................................60
Сила тока, мкА.......................................................50
Масса, кг...........................................................300
Распылитель электростатический
Скорость окрашивания, м2/мин.....................................до 2,5
Напряжение, кВ .................................................. до 60
Рабочий ток, мкА..................................................до 50
Ток к. з., мкА...................................................... < 7
Масса, кг.........................................................< 0,5
Печь полимеризации
Рабочие размеры, мм.................................... 1800x2500x2000
Рабочая мощность, кВт................................................24
Максимальная температура, °С........................................250
Средняя потребляемая мощность, кВт...................................12
Мощность вентилятора, кВт...........................................0,4
Масса, кг..........................................................1100
Комплект оборудования и технология получения композиционных оксиднополимерных защитно-декоративных покрытий внедрен на ряде предприятий различных отраслей народного хозяйства России.
Барабанов Сергей Николаевич -
кандидат технических наук,
доцент кафедры «Материаловедение и высокоэффективные процессы обработки» Саратовского государственного технического университета
Есин Александр Александрович -
аспирант кафедры «Химия»
Саратовского государственного технического университета
Серянов Юрий Владимирович -
доктор химических наук,
профессор кафедры «Материаловедение и высокоэффективные процессы обработки» Саратовского государственного технического университета
