CC BY
335
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2014, том 57, №6_
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
УДК 621.793
Р.О.Азизов, М.Х.Саидов* ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
Президиум АН Республики Таджикистан, Таджикский технический университет им. академика М.С.Осими
В статье приводятся данные по разработке технологического процесса газопламенного напыления полимерных коррозионностойких покрытий.
Ключевые слова: защитное покрытие - порошковый полимерный слой - коррозионная стойкость.
Анализ методов нанесения полимерных покрытий [1] показывает, что одной из наиболее экономичных и широко используемых технологий нанесения покрытий в промышленности является газопламенное напыление, позволяющее формировать и оплавлять слой в одной технологической операции. Это связано с тем, что оборудование для газотермического напыления имеет небольшой вес и малые габариты, не требует источников электропитания и может эксплуатироваться в нестационарных условиях.
Однако в литературных источниках отсутствуют технологические рекомендации, позволяющие создавать коррозионностойкие поверхностные слои газопламенным напылением на поверхностях деталей машин и элементов конструкций.
В настоящей работе предлагается технологический процесс для нанесения покрытий из полимерных порошковых материалов, позволяющий защитить поверхности металлических деталей от коррозии и агрессивной среды.
При изготовлении ванн для электрохимической обработки (травления, обезжиривания, активирования, гальванопокрытия, промывки) используют в основном конструкционную углеродистую или коррозионностойкую сталь типа 12Х18Н9Т. При этом корпуса ванн щелочного (химического и электрохимического) обезжиривания не футеруют. Остальные ванны изготавливают из стали 12Х18Н9Т с различной футеровкой (синтетические смолы с наполнителями, винипласт, полипропилен, резины, эмали, стекло, пластикат, керамика, свинец и др.). Облицовка (футеровка) ванн позволяет в большей или меньшей степени предотвратить коррозию стенок, однако стоимость процесса реставрации защитного слоя составляет от 9 до 48 долл./м2. Из-за отсутствия дешевых и эффективных технологий защиты поверхности технологических ёмкостей, работающих в средах повышенной агрессивности, необходимо ежегодно импортировать широкую номенклатуру деталей и расходовать валютные средства на футеровочные материалы, применяемые для восстановления ванн.
Разработанный типовой технологический процесс является основанием для разработки рабочих технологических процессов нанесения полимерных покрытий на технологические ёмкости хими-
Адрес для корреспонденции: Азизов Рустам Очильдиевич. 734025, Республика Таджикистан, г.Душанбе, пр.Рудаки, 33, Президиум АН РТ. E-mail: azizov.r.@mail.ru
ческой и электрохимической обработки. Комплект документов на типовой технологический процесс может быть использован в ремонтных подразделениях машиностроительных заводов при восстановлении гальванических ванн, а также на предприятиях химической и перерабатывающей промышленности при восстановлении технологических емкостей.
Пост газопламенного напыления защитных покрытий на ванны для электрохимической обработки комплектуется установкой для напыления полимерных покрытий. Установка удовлетворяет требованиям ГОСТ 12.2.008-75, ГОСТ 12.2.003-74 и «Типовым правилам пожарной безопасности для промышленных предприятий». Для работы установки необходимо наличие сетей подвода пропан-бутана и воздуха. Технические характеристики установки следующие: размер частиц напыляемого порошка - 40-400 мкм; максимальная производительность при напылении шихты на основе порошков ПЭ или ПЭТФ - 2.9 кг/ч; рабочее давление газов, МПа, не более: воздух 0.45, пропан-бутан 0.19; расход газов, м3/ч: воздух 23, пропан-бутан 1.1.
Перечень вспомогательного оборудования: стойка с баллоном горючего газа; пистолет пескоструйный или зачистная машина, например МЗР 100 (допускается применение зачистных машин, используемых для зачистки перед покраской); масловлагоотделитель, например, ДВЧ1-16; цифровой магнитный толщиномер (например, типа МТЦ-3, выпускаемый Институтом прикладной физики НАН Беларуси).
Технологический процесс включает следующие основные операции: подготовку поверхности и непосредственно напыление полимерного слоя.
Выбор метода подготовки поверхности перед напылением необходимо осуществлять в зависимости от возможностей потребителя и конфигурации поверхности ванны. Поверхность ванны, на которую наносится покрытие, необходимо тщательно очистить (с припуском по ширине не менее 5 мм) от окалины, ржавчины, грязи, жира и других загрязнений.
При защите полимерным покрытием небольших технологических ёмкостей (ванн размером менее 0.7 х 0.7 х 0.5 м), их промывку и обезжиривание целесообразно производить в моечных машинах «Тайфун», ОГЦ-ОМ 0ГЦ-023 или подобного типа с последующей сушкой в шкафах сушильных цеховых или электропечах типа СН0-6.12.4/10, а для снятия поверхностного окисного слоя и придания необходимой шероховатости целесообразно использовать струйно-абразивную обработку. Детали перед обработкой должны иметь комнатную температуру. В качестве абразива рекомендовано использовать дробь чугунную колотую ДЧК 1 545 ГОСТ 11964-81.
Необходимая мощность воздушно-абразивного потока обеспечивается при давлении сжатого воздуха (ГОСТ 9.010-80) около 0.6 МПа и расходе 40-50 м3/ч. В качестве установки для струйно-абразивной обработки можно использовать струйные камеры типа 07/ОКС 56041 НПО «Ремдеталь». Параметр шероховатости после обработки стальных деталей должен быть Rz = 50.. .80 мкм.
При защите полимерными покрытиями ванн большего размера, для промывки и обезжиривания целесообразно применять раствор, содержащий моющие средства («Полинка», «Ветролин», ТМС-31 или им подобные) в количестве 60-80 г/л, при температуре 70-800С в течение 5-10 мин. По окончании абразивной или струйно-абразивной обработки подготовленную поверхность обдувают
сухим сжатым воздухом для удаления частиц абразива. Перерыв между подготовкой поверхности и нанесением ситаллопластиковых покрытий не должен превышать 3 часа.
Места и отверстия, не подлежащие напылению, но находящиеся вблизи напыляемой поверхности, необходимо изолировать с помощью экранов, пробок и обработкой кремнийорганическим лаком типа КО 815 ГОСТ 1066-74.
При необходимости транспортировки отдельных деталей ванн, подлежащих напылению, необходимо защитить подготовленную поверхность не менее чем двумя слоями сухой бумаги.
Напыление покрытия предлагается осуществлять с помощью устройства для термоструйного нанесения полимерных покрытий [2] в следующей последовательности.
В термораспылитель заправляется необходимое количество порошка полимера для нанесения промежуточного слоя, и устанавливаются следующие режимы напыления: давление и расход пропан-бутана - 0.19 МПа, 1.1 м3/ч; воздуха - 0.45 МПа, 23 м3/ч.
Нагревают обрабатываемую поверхность пламенем до температуры 40-700С (определяется визуально по исчезновению плёнки конденсата).
Включают подачу полимерного материала и осуществляют напыление промежуточного слоя толщиной 0.1 мм с расстояния 225 мм из порошка полиэтилентерефталата с размером частиц 50 - 63 мкм.
Для нанесения основного слоя в термораспылитель заправляют необходимое количество смеси (порошки полиэтилена и ситалла - 10 об.%) и устанавливают следующие режимы напыления: давление и расход пропан-бутана - 0.19 МПа, 1. 1 м3/ч; воздуха - 0.45 МПа, 23 м3/ч. Поворачивают рычаг механизма газораспределения в среднее положение («Зажигание») и подводят открытое пламя к срезу соплового наконечника. После воспламенения газовой смеси плавно поворачивают рычаг механизма газораспределения в крайнее нижнее положение, при этом устанавливается рабочий режим горения, и открывается подача сжатого воздуха.
Включают подачу порошка и осуществляют напыление основного защитного слоя толщиной 0.2-0.3 мм с расстояния 200-225 мм. Толщина покрытия контролируется прибором типа МТЦ-3.
С помощью установки для формирования полимерных покрытий напылением в факеле про-пано-воздушного пламени изготавливают сборные корзины для электрохимической обработки метизов и экспериментальная партия ванн (4 шт.) для электрохимической обработки с коррозионностой-
Б - ПН419903 - 74 т„
кими покрытиями. Элементы корзин и ванны изготавливались из листа-. Кор-
СтЗГОСТ14637 - 79
зины и ванны предназначены для хромирования в растворе, содержащем хромовый ангидрид, серную кислоту и добавки («Пенохром», ДХТИ -11).
Экспериментальные образцы с полимерными покрытиями подготавливают к проведению предварительных испытаний.
Испытания осуществляют при следующем составе агрессивной среды: ангидрид хромовый -200 г/дм3, кислота серная - 2.0 г/дм3, добавка «Пенохром» - 0.01 г/дм3, добавка ДХТИ-11 - 4 г/дм3.
После заливки рабочего раствора через каждые пять дней образцы извлекают из ванны, осуществляют замер диаметра отпечатков, вычисляют изменение толщины покрытия и результаты фиксируют в таблице. Изменение толщины покрытия определяют по формуле:
И =(Ц - )■ 0.289
где: Ц - диаметр отпечатка до испытаний; - диаметр отпечатка в ходе I -го измерения.
Образцы подвергают осмотру и оценивают покрытия перед каждым измерением диаметра отпечатка индентора. Изменения, происшедшие с образцами (изменение блеска, изменение оттенка, побеление покрытия, появление пузырей, отслаивание, сморщивание, коррозия), фиксируют. При наличии отслаивания, сморщивания, коррозии покрытие считают не выдержавшим испытание.
Критерием отказа (предельного состояния) является величина скорости коррозии (определяемая путём замера толщины слоя), превышающая 0.014 мкм/сутки, а также появление видимых следов разрушения покрытия.
Таблица
Результаты измерений скорости коррозии
№ измерения Продолжительность испытаний, ч Среднее изменение толщины покрытий, мкм Средняя скорость коррозии, мкм/сутки
1 120 -
2 240 -
3 360 0.11 0.007
4 480 0.14
5 600 0.17
6 720 0.21
Результаты проведенных испытаний свидетельствуют о том, что экспериментальная партия деталей с покрытиями выдержала испытания, и разработанный технологический процесс можно рекомендовать для ремонта и защиты от коррозии технологических ёмкостей химической и электрохимической обработки.
Поступило 26.03.2014 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Витязь П.А., Ивашко В.С., Манойло Е.Д. и др. Теория и практика газоплазменного напыления. -Минск: Наука и техника, 1993, 295 с.
2. Азизов Р.О., Саидов М.Х., Белоцерковский М.А. Вохидова З.Ш. Разработка оборудования для термоструйного нанесения полимерных покрытий, исключающего деструкцию напыляемого материала. - Изв. АН РТ. Отд.физ.-мат., хим., геол. и техн.н., 2007, № 2 (127), с.61-72.
Р.О.Азизов, М.Х.Саидов*
ТАВСИЯХОИ ТЕХНОЛОГИ ^АНГОМИ РУПУШКУНИ АЗ МАВОД^ОИ
ОРДМАЙДАИ ПОЛИМЕРИ
Президиуми Академияи илмхои Цум^урии Тоцикистон, Донишго^и техники Тоцикистон ба номи академик М.С.Осими
Дар макола коркарди технологияи рупушкунии к,абатх,ои полимерии ба зангзанй тобо-вар бо усули газиву шуълавй дида баромада шудааст.
Калима^ои калиди: рупуши х,ифз кунанда - цабати полимеры - устувори ба коррозия.
R.O.Azizov, M.H.Saidov THE TECHNOLOGICAL PROCESESS FOR DRAWING COVERINGS FROM
POLYMERIC POWDER MATERIALS
Academy of sciences of the Republic of Tadjikistan, Tajik Technical University named after academic an M.C.Osimi
In clause the development of technology flame spraying polymeric corrosion-resisting, of coverings is considered.
Key words: protective coating - polymeric powder coating - corrosion sustainable.
