CZ81693A3

CZ81693A3 - Surface treatments, and process for preparing thereof

Info

Publication number: CZ81693A3
Application number: CS93816A
Authority: CZ
Inventors: Gary E Higgins
Original assignee: Eeonyx Corp
Priority date: 1991-08-26
Filing date: 1992-08-21
Publication date: 1994-02-16
Also published as: FI931869A0; FI931868A; BR9205402A; ZA926454B; NO931446L; MX9204930A; AU2552592A; IL102952A0; KR960004108B1; PL298944A1; CN1073213A; JPH06501052A; HUT67837A; HU9301209D0; PL298943A1; FI931869A; WO1993003921A1; NO931445D0; HUT67752A; AU2515392A

Description

Oblast techniky ~

Vynález se týká povrchových úprav, které substrátu takové charakteristiky, že je stálý leptání, trvale vykazuje mazivost za sucha, odolnost vůči korozi a zlepšené zachycení vlhkého filmu a způsobů aplikace takových povrchových úprav na substrát.

I když je tento vynález v první řadě veden na povrchovou úpravu kovových substrátů, je třeba poznamenat, že je podobně aplikovatelný na povrchové úpravy jiných vhodných substrátových materiálů jako jsou keramické kompozice. Dále je třeba poznamenat, že zde použité kovové substráty^ mají rozmezí oď velmi tvrdých, kovů, majících faktor tvrdosti měřený Rockwellovou C stupnicí větší než 40, k měkkým kovům, majícím hodnoty tvrdosti, měřené Sockwellovou 3 stupnicí.

V souladu s tím mohou být použity různé substrátové materiály v tomto vynálezu s tou podmínkou, že materiál má dostatečnou strukturní integritu, aby odolal nárazům vysokého tlaku při používaných aplikačních technikách.

Dosavadní stav techniky

Dosud již bylo popsáno mnoho různých, vůči korozi odolných potahů jakož i způsobů aplikace takových potahů na substráty. Příklady lze nalézt v US patentech č. 3574658, 3754976, 4228670, 4312900, 4&40, 4415419, 4552784,

4553417 a 4753094.

Některé z výše citovaných patentů popisují způsoby aplikace potahů na povrch kusových výrobků otryskávacími nebo pískovacími postupy, ve kterých je potahový materiál

-2aplikován na povrch pelet nebo jiného drceného . materiálu a je nárazy při vysokém, tlaku veden proti povrchu kusových výrobků za účelem aplikace, potahu z pelet nebo drtě na povrch kusového výrobku. Například v US patentu č. 3574658 je popsán způsob aplikace suchého maziva charakteru sirníku molybdeničitého nebo sirníku wolframičitého jako potahu na drcený materiál a potom aplikace tohoto suchého maziva na povrch kusových výrobků jako potah. US patent č. 3754976 popisuje způsob potahování, ve kterém jsou drí a práškovaný kov otryskávány vůči povrchu kusového výrobku, který byl předtím čištěn mírným proudem, otryskávacích částic za nepřítomnosti potahovacího materiálu. US patent č. 4228670 popisuje způsob, ve kterém je ocelová nebo skleněná dr£ smísena s lubrikantem a foukána . vůči povrchu kusového' výrobku. US patent č. 4312900 popisuje způsob, ve kterém je povrch kusového výrobku na počátku důlkován ofukováním drtí za použití abrazivních materiálů jako je sklo nebo písek s následujícím vleštěním suchým sfcrníkem molybdeničitým do důlků, vytvořených na povrchu kusového výrobku ofukováním drtí. US patent č. 4552784 popisuje další způsob) aplikace, kovového prášku na povrch kusového výrobku otryskáváním. V US patentu č. 4753094 je opět popsán způsob, ve kterém j® aplikován tenký film sirníku molybdeničitého na substrát otryskáváním za účelem přilnutí sirníku molybdeničitého k povrchu substrátu jako jeho potahu.

Žádný z uvedených popisů neposkytuje produkty, demonstru jící kombinaci charakteristik a vlastností, které jsou dosaženy u produktů podle předloženého vynálezu, ani neposkytují způsoby výroby takových produktů. Existuje potřeba prodloužení doby životnosti povrchu substrátů jako jsou kovové povrchy a snížení jejich•frikčních vlastností, za účelem snížení nákladů na opravy a výměny a je centrem zájmů intenzivního výzkumu a vývoje.

-3Bylo však dosaženo jen relativně omezených úspěchů použitím již známých potahů, barev a lubrikantů (jak mokrých tak suchých). Každá ze známých technik pro zpracování substrátů jako jsou povrchy kovů představuje značné problémy a nevýhody pokud jde q náklady, obtížnosti v aplikaci, vlastnosti získaného produktu a podobně.

Očekává se, že způsobem podle vynálezu se dosáhne- modifikace povrchu, kdy se několik polymerů váže s povrchem zpracovávaného kusového výrobku nebo substrátu. Pro tyto účely se výraz vazba nebo vázaný bude týkat bul fyzikálních nebo chemických vazeb, které vznikají v produktech, a jsou demonstrovány požadovanými charakteristikami.

Jestliže se vychází z tohoto předpokladu, existuje hypotéza, že povrchové úpravy podle vynálezu nejsou potahy, ale jsou permanentně vázány se substrátem a mohou být odstraněny pouze namáháním samotného: povrchu substrátu.

V souladu s tím, způsoby povrchové úpravy podle předloženého vynálezu vedou k. produktům s permanentní povrchovou úpravou, která je dlouhodobá, má trvalou mazivost za sucha a odolnost vůči korozi, a ktere dosutf nebylo dosaženo.

Ve známých způsobech využívajících polymerů pro poskytnutí požadovaných fyzikálních vlastností povrchům substrátů jako jsou kovové substráty se obvykle používají, fluorouhlovodíkové polymery jako je tetrafluorethylen (T7E) dostupný např·. pod názvem Teflon” od E.I.Du Pont de Nemours and Co. (Tne.), jako potahový materiál. O teflonem potažených površích je známo, že snižují otěr a adhezi, ale musí být apli kovány na substrát za použití primerů jako jsou epoxysloučeniny. Potažené povrchy se v souladu s tím obrušují za mírného tlaku, nejsou tyto potahy rovnoměrné nebo tenké a vyžadují vysoké teploty pro aplikaci.

-4Podstata vynálezu

Předložený vynález překonává mnoho ze známých nedostatků známého stavu techniky. Vynález zahrnuje přípravu částicové směsi kovových sloučenin, obsahujících síru jako je sirník molybdeničitý nebo sirník wolframičitý a fluoruhlovodíkového polymeru jako je tetrafluorethylen, výhodně v poměru od asi 1:1 do asi 10:1 dílů fluorouhlovodíkového polymeru· ke sloučenině kovu, obsahující síru (na bázi hmotnostních procent).

Tlakovaný proud částicové směsi je nárazy veden. n.a povrch substrátu při dostatečném tlaku a po dostatečnou dobu pro vyvolání modifikace povrchu, přičemž částicové směs: a povrch se vzájemně ovlivňují. Výsledkem aplikace takových povrchových úprav na povrch substrátu je, že výsledný produkt vykazuj:® vynikající odolnost vůči korozi jakož i. dlouhodobou živostnost a trvalou mazivost za sucha. Navíc, bylo zjištěno-, že povrchové úpravy poskytují relativně tenké, nepropustné, povrch vytvrzující úpravy povrchu substrátu nebo kusového výrobku. V těohto povrchových úprav bylo zjištěno, že jsou dostatečně tenké, takže úpravy neinterferují s kritickými tolerancemi jakýchkoliv zpracovaných částí nebo komponent.

V souladu s tím, je hlavním objektem předloženého vynálezu poskytnutí novýoh a zlepšených povrchových, úprav pro aplikace na substráty a poskytnutí metod aplikace takových povrchových úprav na substráty.

Dalším objektem je poskytnutí vůči korozi odolných povrchových úprav, charakterizovaných dlouhou životností, trvalými charakteristikami mazivosti za sucha jakož i poskytnutím nepropustného, povrch vytvrzujícího vnějšího, povrchu na substrátu.

-5Dalším objektem je poskytnutí metod přípravy povrchových úprav na substrátech, které jsou odolné vůči korozi, mají dlouhou životnost a trvalou mazivost za sucha·

Dalším objektem ^‘e poskytnutí povrchově upraveného produktu, majícího vysoký stupen mazivosti za sucha.

Dalším objektem je poskytnutí kovového povrchu, výkazu jícího dlouhou životnost, trvalou mazivost za sucha a vysokou odolnost k teplotním extrémům.

Ještě dalším objektem je poskytnutí metod přípravy takových tenkých povrchových úprav, které vykazují dlouhou životnost, trvalou mazivost za suoha, odolnost vůči korozi a teplu jakož i zlepšené vlastnosti zachycení(nebo retenoe) tenkého filmu.

Ještě dalším objektem je poskytnutí metod relativně snadné a nenákladné aplikace povrchových úprav podle předloženého vynálezu na povrch substrátů.

Jiné objekty tohoto vynálezu, navíc k výše uvedeným, budou zřejmé odborníkům z následujícího popisu.

Popis obrázku na výkrese

Obr.1 je schematický průtokový diagram, ilustrující způsob podle předloženého vynálezu, použitý pro aplikaci za suoha mazivé, vůči korozi odolné povrchové úpravy na povrch substrátu.

Obrázek je schematický průtokový diagram, představující provedení metod podle předloženého vynálezu pro aplikaci povrchových úprav na substrát.

V provedení podle vynálezu znázorněném na obr. 1 je.

-óilustrován vícestupňový', proces, ve kterém je povrch substrátu nejprve podroben případnému stupni předčištění rozpouštědlem za účelem odstranění jakýchkoliv nevázaných povrchových znečištění jako jsou uhlovodíky a jiné fyzikální a chemické zlomky, ze substrátu před dalším zpracováním. Tento stupen předčištění se používá za účelem snížení kontaminace, se kterou je možno se setkat, a která tak může interferovat s aplikací povrchové úpravy na povrch ošleháváním.

Vhodné rozpouštědlo použité při tomto předčištění je specifické vzhledem k substrátu. Například velmi zněčištěné, mastné substráty budou vyžadovat Stoddardovo rozpouštědlo pro čištění povrchu substrátu. Pro povrchy substrátu, které jsou neodplyňující, jako je chrom/molybdenová nebo nerezová ocel, mohou být. v ultrazvukovém čistícím procesu použity 1,1,1-trichlorethan nebo ekvivalentní rozpouštědlo. Pro odplynující substráty se v ultrazvukovém čistícím postupu používá Samsonovo IS rozpouštědlo.

Ve specifickém rozpouštědlovém předčistícím procesu používaném v laboratoři se kovový substrát obrušuje kartáčem ve Stoddardově rozpouštědle pomocí zařízení Hurri-rSafe Speciál Jformula Degreaser při ředění 1 :4 ve studené části pračky Hurri-Kleen a substrát se pak suší vzduchem. Fotom se materiál čistí buŽ v Sranson IS formulovaném čistícím roztoku, ředění 1:1Qnebo se předčistí v 1,1,1-trichlorethanu (dostupný od Srownells) za použití nepřímé metody v Sranson 8200 Ultrasonic. Cleaner, naplněném Sranson IS formulovaným čistícím roztokem, ředění 1:10. Doba čištění je asi 15 min při 40 °C.

Jak je na obrázku znázorněno, po ukončení stupně předčištění rozpouštědlem se pas substrát DOdrobí stuoni abrazivního čištění/tiarušení povrchu, pro vytvoření dostatečného a vhodného množství narušené plochy povrchu substrátu za tím účelem, aby byla potom ve vzájemném působení s materiálem pro povrchovou úpravu, který se potom aplikuje. V tomto stupni abrazivního čištění se odstraní ze substrátového materiálu jakékoliv oxidační nebo kontaminační látky, které nebyly odstraněny ve stupni předčištění.

Tento stupen abrazivního čištění/narušení povrchu může být proveden, v ošlehávaoí komoře v souladu s pas,tupém popsaným pro předčištění v Us patentu č. 4753094 (jehož popis je zde uveden jako reference). Specifické parametry zpracování v tomto stupni procesu jsou volitelné v závislosti na materiálu substrátu a jeho zamýšleném konečném použití. Například přívodní tlak/rychlost, teplota, úhel přívodu, doba ošlehávání a podobné parametry procesu jsou volitelné a budou se měnit v závislosti na finálním zpracování substrátu a jeho záměru - zvýšení mazivosti za sucha, odolnosti vůči opotřebení, rychlému uvolňování (tj. nelepivému účinku), rozmezí pracovní teploty a/nebo odolnosti vůči korozi.

Pokud jde o materiály, používané při ošlehávání při tomto stupni abrazivního čištění/narušení povrchu, bylo zjištěno, že pro měkčí, neželezné kovy a slitiny (např. hliník, měd, olovo, hořčík, zinek, beryllium, zlato, cín, bronz, mosaz atd.), mohou být použity skleněné kuličky, nylonové nebo plastikové Částice nebo hliníkové broky pro ošlehávaoí Čištění povrchu substrátu. Pro tvrdé neželezné kovy (např. nikl) a pro železné kovy a slitiny (např.

-8železo, molybden, chrom, wolfram, vanad, oceli a nerezovou ocel), mohou být použity částice oxidu hlinitého, částice karbidu křemičitého, skleněné kuličky, částice písku, ocelové broky a podobně pro ošlehávání při čištění povrchu substrátu. V této souvislosti bylo zjištěno, že méně agresivní media (např. skleněné kuličky) mohou být použity pro aplikace, kde jsou požadovány charakteristiky jako rychlé uvolnění nebo nelepivost, zatímco více agresivní media jako je oxid hlinitý nebo karbid křemičitý jsou výhodná pro použití v aplikacích kde jsou u konečného produktu požadovány charakteristiky jako je zvýšená odolnost vůči opotřebení nebo mazivost za sucha.

S ohledem, na přívodní tlaky, které se používají při provedení tohoto abrazivního čistícího stupně,se předpokládá, že tlaky až do 1750 kPa mohou být použity pro tvrdé a velmi tvrdé substráty jako jsou chrom/molybdenové oceli a karbidy wolframu, zatímco nižší přívodní tlaky jak© méně než asi 140 kPa mohou být použity při jiných aplikacích.

Zde použitý výraz přívodní tlak je definován jako ošlehávací tlak aplikovaný na substrát ve vzdálenosti 5,08 cm od trysky přívodního zařízení.

Teplotní rozmezí používané při provádění tohoto abrazivního stupně čištění je záležitostí volby a není pro dosažení zpracování povrchu podstatné. Nicméně bylo zjištěno, že teploty v rozmezí mezi teplotou okolí a asi 50 °C jsou vhodné pro čistící stupeň.

Ve specifickém stupni abrazivního čištění/narušení povrchu použitém v laboratoři se substráty, které se čistí/ narušují zpracovávají oxidem hlinitým (zvláště jemný-Srownells) za použití Techni 31ast Model 36 čistícího zařízení, dostupného pod názvem SURFGRAD při 1682 1 (58 stopách krychl. za min. při tlaku (100 liber). ^{Toto ilstíoí} zařízení je opatřeno

-93/16 pslcov:u ošlehávaoí hubicí s keramickou tryskou. Alternativně, substráty, které se čistí/narušují skleněnými kuličkami (č.270 US velikost síta-3rownells) se ošlehávají za využití T_rinco Uirect Pressure Uabinet &odel 36Σ30/ΡΟ opatřeného 1/4 palcovou tryskou (vnitř.prům.) a substráty se ošlehávají při 420-840 kPa (výhodně při 560 až 700 kPa) ze vzdálenosti mezi asi 5,08 cm a 28 cm) v úhlu od asi 20° do 90° (výhodně asi 30°-60°) až do získání jednotně narušeného povrchu a odstranění všech povrchových nečistot.

Ve stupni třetím znázorněném na obrázku je substrát čištěn vzduchem, pomocí suchého, stlačeného vzduchu pro odstranění jakýchkoliv zbytků media z čištění/narušení, čímž se předchází jakýmkoliv možným křížovým znečištěním různými medii.

Když jsou stupně jeden, dva a tři předběžného čištění ukončeny, zpracovává se substrát za podmínek podle vynálezu.

V souladu s předloženým vynálezem je tlakovaný proud částicové směsi sloučenin kovu, obsahujících síru a fluoruhlovodíkového polymeru veden v natlakovaném proudu tak, aby narazil na povrch substrátu při dostatečném tlaku a po dostatečnou dobu proto, aby na sebe vzájemně působily částicová směs se substrátem a získala se překvapivě tenká, nepropustná, povrch vytvrzující, vůči korozi odolná, trvalá, za sucha mazivá konečná úprava povrchu substrátu.

V praxi je substrátem, jehož povrch má být zpracován, výhodně kovový povrch, dak však bylo poznamenáno výše, může být substrátem jakýkoliv železný nebo neželezný kov nebo slitina kovu nebo keramická kompozice.

-10z.a účelem urychlení nářezů nebo ošlehávání částic proti povrchu substrátu bylo zjištěno, že může byt použito vhodné ošlehávací medium, mající vhodnou velikost broků, pro účely přenesení směsi na předem narušený povrch substrátu. Dalším účelem ošlehávacího media navíc k tomu, že je nosičem pro materiál pro povrchovou konečnou úpravu, je tvrzení povrchu ošlehávacím postupem. Vhodné ošlehávací medium pro použití podle vynálezu je voleno jako funkce jeho kompatibility se substrátem a jeho afinity pro částicový materiál pro konečnou povrchovou úpravu, který nese.

wavíc, velikost a tvrdost ošlehávacího media ovlivňují, jak bylo zjištěno, účinný přenos materiálu pro konečnou povrchovou úpravu na čištěný, narušený povrch substrátu. Zjištěno v této souvislosti bylo, že vhodně mohou být v procesu podle vynálezu použity broky velikosti v rozmezí 8áE vel.č. 370 až asi S78u (výhodně asi vel.č.

S70 a 3230, nejvýhodhěji asi vel. S170). Eýlo zjištěno, že měkčí kovové substráty (jako jsou ty, které mají Sockwello vu 3 stupnici nebo Rookwellovu C stupnici v rozmezí 40 a nižší) výhodně využívají broky větší velikosti (jako je asi SáE velrč. 170 a vyšší) za účelem dosaženi, maxima konečného pokrytí povrchu. Také bylo zjištěno, že u tvrdých kovů (Rockwellova 0 stupnice 40 a výše) jsou takové velké broky (tj.SÁE Č.S170 a výše) rovněž výhodné pro dosažení kontinuálního pokrytí povrchu. Je třeba však uvést, že menší velikosti broků mohou být také použity v určitých aplikacích, aby se předešlo hrubosti povrchu.

Příklady vhodných ošlehávacích medií, která mohou být podle vynálezu použita, jsou ocelové broky, broky z nerezové oceli, hliníkové broky, plastové broky a podobně, mající dostatečnou strukturní integritu, aby odolaly nárazu na povrch substrátu.

-11Obecně je povrchou úpravu zajišíující kompozice podle vynálezu tvořena částieovou směsí pevných maziv, formulovaných pro poskytnutí mazivosti za sucha a/nebo odolnosti vůči korozi a/nebo nelepivých vlastností, požadovaných pro účely konečného použití produktu. Vhodná pevná maziva pro použití v částicových směsích podle předloženého vynálezu zahrnují fluorouhlovodíkové polymery a nosné nebo pojivové polymery.

Příklady vhodných fluorouhlovodíkových polymerů jsou homogenáty nebo směsi jemně rozptýlených fluorouhlovodíkových pryskyřic, majících plně fluorované uhlíkové řetězce jako jsou tetrafluor.ethylenový homopolymer (TFE), hexafluorpropyleh (HFP), perfluoralkoxyvinylether (PPVE), kopolymery TFE a HFP, kopolymery TFE a PPVE. Dalšími vhodnými fluoruhlíkatými polymery jsou fluorpolymerové pryskyřice., které nejsou plně fluorovány jako je ethylentetrafluoreth.ylen (ETFE), pol.yvinylidenfluoriď (PVDF), ethylenohlortrifluorethylen (ECTFE), kopolymery ethylenu a TFE jako jsou produkty dostupné pod názvem Tefzel od E.I.Du Pont de Nemours and Co. (Inc.). ůlolekulová hmotnost fluoruhlíkatých polymerů, používaných podle vynálezu, se může měnit v širokém rozsahu i když jsou preferovány molekulové hmotnosti od asi 800 do asi 2000 a zejména asi 1000-1800. Dále je třeba uvést, že směsi fluoruhlíkatých polymerů různých molekulových hmotností mohou být podle vynalezu výhodně použity, jako například směsi tetrafluorethylenů, majících molekulové hmotnosti 1100 a 1300.

Souhrnně se polymery fluoruhlíkaté volí podle jejich schopnosti poskytovat své individuální charakteristiky substrátu a jejich afinity k substrátu, použitému ošlehávacíwu mediu a/nebo jinému zvolenému pevnému maznému materiálu. Dále jsou vhodné fluoruhlíkaté polymery pro použití podle vynálezu nepropustné a chemicky nereaktivní k vodě a jiným pevným látkám, UV záření a plynům. Polymery jsou

-12vysoce tepelně stabilní a budou, odolávat vysokým teplotám ned povrchem (tj. asi 204 až 260 °C), což je výsledkem jejich G-F a 0-0 vazebných sil q, výsledkem nepolárního charakteru lineárního polymeru. 1'yto pryskyřice mají nízký koeficient otěru a nízkou dielektrickou konstantu a disipační faktor. Vykazují vysoký stupen lineární flexibility a jsou ohnivzdorné.

Jiným . pevnými mazivovými složkami částicovité směsi použité podle vynálezu jsou síru obsahující kovové sloučeniny, které působí jako nosičová nebo pojivová molekula v postupu podle vynálezu. Vhodné sulfidy kovů pro účely předloženého vynálezO^rotiotěrové/za sucha mazivé schopnosti, mohou odolávat zvýšeným teplotám při zpracování a/nebo vykazují vysokou afinitu vůči kovům, které jsou zde používány jako substráty nebo jako ošlehávací media jakož i vykazují vysokou afinitu vůči fluoruhlíkatým polymerům zvoleným jako část směsi pro povrchovou úpravu.

Reprezentanty vhodných síru obsahujících sloučenin kovů pro použití podle vynálezu jsou sirníky molybdenu, wolframu, olova, cínu, mědi, vápníku, titanu, zinku, ohromu železa, antimonu, bismutu, stříbra, kadmia a jejich slitiny a směsi.

Ve výhodném provedení se používá sirník molybdeničitý jako síru obsahující sloučenina kovu v částicových směsích. Sirník molybdeničitý má vysokou afinitu k oceli a jiným základním kovům a má schopnost zvyšovat tvrdost povrchu, odolnost vůči korozi, zvyšovat teplotní odolnost a mazivost za sucha. také vysokou afinitu k fluoruhlíkatým mikropráškům, které mohou být výhodně použity podle vynálezu. Bylo zjištěno, že použití sirníku molybdeničitého zde poskytuje dvě funkce a to suchého mazivového aditiva jakož i nosičové/pojivové molekuly pro fluoruhlíkatý polymer pro zlepšení potahu ošlehávacího media.

Obecně je množství fluoruhlíkatého polymeru, které se zabuduje do částicové směsi pro poskytnutí žádané

-13povrchové úpravy determinováno množstvím tohoto polymeru potřebného pro nasycení molekuly nosiče nebo pojivá jakn je sirník molybdeničitý. Celkové množství částicové směsi, použité pro aplikaci konečné úpravy na substrát působením ošlehávání v ošlehávací kabině je stanoveno množstvím materiálu, požadovaného pro udržení plně potaženého ošlehávacího media během ošlehávací operace v komoře.

V laboratorním provedení praktického příkladu podle předloženého vynálezu, se použije Techni aiast &odel 36 SURFGARD Peen Plating Machine, 2030 1 (70 krychl.stop) za min. při tlaku (100 liber). 3/16 palcové sací ošlehávací trysky s keramickou hubicí pro vedení částicové směsi proti povrchu substrátu v ošlehávací komoře. Komora se naplní 500 ml (objem) sirníku molybdeničitého (super jemný, Šarže č.51 ODS, Climax Molybdenům Co.), 500 ml (objem) tetrafluorethylenu, majícího molekulovou hmotnost asi 1100 (Teflon Pluo roadditive Type MP1100, šarže č. 3GAB40D002, Du Pont), 500 ml (objem) tetrafluorethylenu, majícího molekulovou hmotnost asi 1300 (Teflon Pluoroadditive Type MP1300, šarže č. 68-86, Du Pont) a 0,906 kg S70 ocelových broků (Techni SLast). Teplota v ošlehávací komoře se udržuje na asi 50 °C a přiváděči tlak u trysky ošlehávacího zařízení byl 560 kPa. Sásticová směs s ošlehávacím mediem byla vedena ve 45° úhlu ve vzdálenosti asi 15,24 až 20,32 cm, až do dosažení jednotného, zpracování povrchu bez prázdných míst.

Po ukončení stupně čtyři na obrázku, kde se aplikuje povrchová úprava na substrát v souladu se způsobem podle vynálezu, bylo zjištěno, že výsledný produkt může být yýhodně podroben stupni následného čištění a ochrany (stupeň pět na obrázku). V tomto stupni procesu se substráty, mající aplikovanou povrchovou úpravu podle vynálezu čistí suchým, stlačeným vzduchem pro odstranění jakýchkoliv zbylých částic z povrchového zpracování. Substrát se promývá čistícím roztokem a chrání olejem, který je kompatibilní s konečným použitím materiálu, je-li to žádoucí.

-14Ve výhodném provedení předloženého vynálezu se povrchová úprava provádí na povrchu 5,08 om krát 5,08 om,

0,6 om silném vzorku chrom/molybdenové oceli. Tvrdost vzorku chrom/molybdenové oceli byla 53 měřeno Rookwellovou C stupnicí. 7 tomto způsobu se po předčištění vzorku ve. vhodném rozpouštědle, podrobí vzorek stupni abrazivního čištění/narušení povrchu v komoře, kde. jsou ns povrch oceli aplikovány broky oxidu hlinitého při 420 kPa v úhlu asi 45° za teploty okolí.

Potom se vzorek zavede do ošlehávací komory a použije se Techni Blast i^odel 36 SURFGARD Peen Plating Machine;, mající 3/16 palcovou sací ošlehávací trysku s keramickou hubicí pro vedení částicové směsi proti povrchu vzorku. Části cová směs se připraví smísením 620 g (hmotn.)tetrafluorethylenu, majícího molekulovou hmotnost asi 1500 (Teflon Fluoroadditive Type MP 1500J, šarže č. 999999) v kontejneru se 45,3 kg S-áE č. S1 70 ocelových broků. Potom se přimísí 410,93 g (hmotn.) tetrafluorethylénu (MP1500J) k ocelovým brokům v tom samém kontejneru, γ odděleném kontejneru se smísí 550,2 g (hmotn.) sirníku molybdeničitého (superjemný, šarže č. 51 ODS, Olimax Molybdenům Oo.) se 45,3 kg ocelových broků 3ΛΞ Č.S170.

Obsahy obou nádob se potom smísí a ke směsi se přidá dalších 688 g (hmotn.) tetrafl uor ethylenu (Σ.ΣΡ1 500J). Tato spojená směs obsahuje 1723 g (hmotn.) tetrafluorethylenu, přibližně 13,5 kg (hmotn.) sirníku molybdeničitého a asi 89 kg ocelových broků SAE č.3170. Výsledná spojená směs má hmotnostní poměr tetrafluorethylenu k sirníku mol.ybdeničitému asi 2:1.

Teplota v ošlehávací komoře se udržuje na asi 50 °C a přiváděči tlak u hubice oělehávacího zařízení je 560 kPa. Ocelové broky jako ošlehávací medium, mající částicovou směs

-1 5umístěnou jako potah na povrchu broků, se ošlehávají ns před čištěný, narušený povrch vzorku v úhlu asi 45 ⁰ ze vzdálenosti asi 10,16 cm po dobu asi 15 sekund do vytvoření jednotného povrchu prostého prázdných míst na povrchu vzorku chrom/molybdenové oceli.

Po zpracování ošlehávaním se vzorek podrobí Čištění následujícímu po zpracování působením Stoddardova rozpouštědla v Hurri-Kleen zařízení. Tento čistící stupeň je následován, čištěním výsledného produktu v 1,1,1-trichlorethylenu v 1000ml kádince a před hodnocením se výsledný čištěný povrchově upravený produkt suší vzduchem.

U výsledného produktu bylo zjištěno, že je opatřen povrchem, který je odolný vůči otěru a leptání, je trvalý, odolný vůči korozi, a má charakteristiky suché mazivosti a neobyčejného zachycení vlhkého filmu.

Zde popsaná metoda přípravy povrchové úpravy na substrátu je způsob, který poskytuje produkt, vykazující velký rozsah zlepšení jinak nedosažitelných. Povrchově upravený produkt vykazuje permanentní suchou mazivost a je vysoce odolný vůči teplotním extrémům. Návin povrchově upravený produkt poskytuje přirozenou ochranu vůči běžné oxidaci a ko rozi, protože je chemicky inertní. Dále konečná úprava povrchu zpracovaného substrátu vykazuje výjimečnou trvanlivost a je extrémně tenká, jak bylo naměřeno je nižší než asi 0,5 mikrometrů na rozdíl od potahů podle známého stavu techniky, kde byl naměřen potah v tisícinách palce (0,00254 cm) jako u průmyslových standardních elektrovylučováných niklových potahů, které mají tlouštku 3/8 tisícin palce, jsou-li ponořeny do roztoku pro povlékání niklem na 45 minut při

90,5 °C.Ještě dále, povrchové úpravy podle předloženého vynálezu se aplikují relativně snadno i při relativně nízkýc

-16teplotách a nenákladné vzhledem k poskytnutí požadované modifikace povrchu podle vynálezu.

Produkty vyrobené podle vynálezu mají mnoho použití v různých odvětvích průmyslu a v produktech, obsahujících kov na kov třecí body, nebo které jsou vystaveny korozi na povrchu kovu. Příklady rozsahu využití předloženého vynálezu zahrnují aplikace v automobilovém průmyslu, systémech pro manipulaci s palivem, mechanickém nářadí a zařízení, sponách, kuličkových ložiscích, kolečkách a jinách antifrikčních komponentách, spotřebitelských produktech, včetně nádobí na vaření, domácích potřeb a žiletek, turbínách, ozubených kolech. a jiných převodových zařízeních jakož i v mnoha dalších potenciálních použitích.

I když byl vynález popsán ve své výhodné formě s jistým stupněm specifičnosti, je třeba jej chápat tak, že popis; představuje svým způsobem pouze příklad. Je možno provést mnoho změn. v podrobnostech a pracovních stupních metod a v použitých materiálech, aniž by se tyto vymykaly z rozsahu vynálezu a jeho myšlenky, definovaných v připojených nárocích.

-17PATENTOVÉ N A*R O

O ,

Tj f*rři j

LO

CO

O •-•X fc úpravy na povrchu subt í m. že zahrnu.ie

Claims

t í m. že zahrnu.ie

1. Způsob provedení povrchové strátu,v yznačujicí se přípravu částicové směsi síru obsahující kovové sloučeniny a fluoruhlíkatého polymeru, vržení tlakovaného proudu materiálu, obsahujícího částicovou směs na povrch substrátu a zpracování povrchu uvedeného substrátu nárazem proudu materiálu při dostatečném tlaku po dostatečnou dobu pro vyvolání vzájemného působení uvedené částicové směsi v uvedeném proudu s povrchem substrátu, poskytujícího tenkou neprostupnou, povrch vytvrzující, vůči korozi odolnou, trvalou, za sucha mazivou konečnou úpravu povrchu uvedeného substrátu.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedeným substrátem je kov.
3. Způsob podle nároku 1,v yznačujicí se tím, že uvedeným substrátem je keramická kompozice.
4. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že uvedená částicové směs se váže s povrchem substrátu během narážení proudu materiálu na uvedený povrch.
5. Způsob podle nároku 1,vyznačující se t í m, že uvedenou sloučeninou, kovu, obsahující síru je sirník molybdeničitý.

ó. Způsob podle nároku 1, vyznačující se t í m, že síru obsahující kovovou sloučeninou je sloučenina, vybraná ze skupiny, zahrnující sirníky wolframu, olova, oínu, mědi, vápníku, titanu, zinku, chrómu, železa, antimonu, bismutu, stříbra, kadmia a jejich slitiny a směsi.

— 1 87. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že uvedeným fluoruhlíkatým polymerem je tetrafluorethylen.
8. Způsob podle nároku 7> vyznačující se tím, že uvedený tetrafluorethylen má molekulovou hmotnost asi 800-2000.
9. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že fluoruhlíkatý polymer je směs tetrafluorethylenů s různou molekulovou hmotností, zahrnující tetrafluorethylen, mající molekulovou hmotnost asi 1100 a tetrafluorethylen, mající molekulovou hmotnost asi 1300.
10. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že uvedený fluoruhlíkatý polymer je vybrán ze skupiny, zahrnující hexafluorpropylen, perfluoralkoxyvinylether, kopolymery tetrafluorethylenu a hexafluorpropylenu, kopolymery tetrafluorethylenu a perfluoralkoxyvinyletheru, ethylentetrafluorethylen, polyvinylidenfluorid, ethyl-chlortrifluorethylen, kopolymery ethylenu a tetrafluorethylenu a jejich směsi.
11. Způsob podle nároku 1, vyznačuj ί® í se t í m, že proud materiálu je veden.za tlaku mezi asi 140 kPa a asi 840 kPa.
12. Způsob podle nároku 1,vyznačující se t í m, že tlakový proud materiálu zahrnuje ošlehévací medium, vybrané ze skupiny, zahrnující ocelové broky, broky z nerezové oceli, broky oxidu hlinitého, plastové broky a jejich směsi.

-1913. Způsob podle nároku 1,v.yznačující se tím, že zahrnuje předčištění povrchu uvedeného substrátu před nárazovým zpracováním tohoto povrchu uvedeným proudem materiálu.
14. Způsob podle nároku 13, vyznačující se tím, že uvedené předčištění zahrnuje abrazivní čištění a narušení povrchu.
15. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že zahrnuje čištění a ochranné ošetření substrátu po nárazovém zpracování povrchu tohoto substrátu proudem materiálu.
16. Způsob přípravy povrchové úpravy povrchu kovového substrátu, vyznačující se t í m, že zahrnuje přípravu částicové směsi sirníku molybdeničitého a fluoruhlíkatého polymeru, vržení uvedené částicové směsi v kombinaci s ošlehávacím mediem na povrch kovového substrátu a zpracování povrchu uvedeného substrátu nárazem, kombinace ošlehávacího media a částicové směsi takovým způsobem, že uvedená Částicová směs a povrch uvedeného substrátu na sebe vzájemně působí a povrchu se poskytne na uvedeném substrátu neprostupná, povrch vytvrzující, vůči korozi odolná, trvalá, za sucha maziva konečná úprava.
17. Způsob podle nároku 16, vyznačující se tím, že uvedeným fluoruhlíkatým polymerem je tetrafluorethylen.

1S. Způsob podle nároku 17,-v yznačující se tím, že se uvedená částicová směs chemicky váže s uvedeným povrchem uvedeného kovového substrátu při nárazu kombinace ošlehávacího media a částicové směsi na uvedený povrch.

-2019. Způsob podle nároku 17, vyznačující se tím., že; uvedený tetrafluorethylen má molekulovou hmotnost asi 800 až 2000.
20. Způsob podle nároku 16,vyznačuj ící se tím, že uvedeným fluoruhlíkatým polymerem je směs tetrafluorethylenů o různé molekulové hmotnosti, zahrnující tetrafluorethylen o molekulové hmotnosti asi 1100 a tetrafluorethylen o molekulové hmotnosti asi 1300.
21. Způsob podle nároku 16, vyznačující se t í m, že zahrnuje předčiátění povrchu uvedeného kovového substrátu před nárazovým zpracováním tohoto povrchu uvedeným proudem materiálu.
22. Způsob podle nároku 24, vyznačující se tím, že? předčištění zahrnuje abrazivní čištění a narušení povrchu.
23. Způsob podle nároku 16, vyznačující se tím, že se uvedený substrát podrobí čištění a ochrannému zpracování po nárazovém zpracování povrchu tohoto substrátu uvedeným proudem materiálu.
24. Povrchově upravený produkt., vyznačující se t í m, že zahrnuje substrát, mající povrch a částicovou směs síru obsahující kovové sloučeniny a fluoruhlikatého polymeru působící na uvedený povrch substrátu za vzniku neprostupné, povrch vytvrzující, vůči korozi odolné, trvalé, za sucha mazivé konečné úpravy povrchu uvedeného substrátu.
25. Produkt podle nároku 24._r vyznačující se tím, že uvedeným substrátem je kov.

-212ó. Produkt podle nároku 24, vyznačující se tím, že uvedeným substrátem je keramická kompozice.
27. Produkt podle nároku 24, vyznačující set í m, že uvedená částicová směs je chemicky vázána s povrchem uvedeného materiálu substrátu.
28. Produkt podle nároku 24, vyznačující se tím, že uvedenou síru obsahující kovovou sloučeninou je sirník molybdeničitý.
29· Produkt, podle nároku 24, vyznačující s e t í m, že: uvedenou síru obsahující sloučeninou je sloučenina, vybraná ze skupiny, zahrnující sirníky wolframu, olova, cínu, mědi, vápníku, titanu, zinku, chrómu, železa, antimonu, bismutu, stříbra, kadmia a jejich slitiny a směsi·
30· Produkt podle nároku 24, v y z n a č u j í c í se tím, že uvedeným fluoruhlíkatým polymerem je tetrafluorethylen.
31. Produkt podle nároku 30, vyznačující se t í m, že uvedený tetrafluorethylen má molekulovou hmotnost asi 800 až 2000.
32. Produkt podle nároku 24, vyznačující se tí m, že uvedený fluoruhlíkatý polymer je směsí tetrafluorethylenů o různých molekulových hmotnostech, zahrnující tetrafluorethylen s molekulovou hmotností asi 1100, a tetra fluorethylen, mající molekulovou hmotnost asi 1300.
33. Produkt podle nároku 24, vyznačující se t í m, že uvedený fluoruhlíkatý polymer je vybrán ze

-22skupiny, zahrnující hexafluorpropylen, perfluoralkoxyviny1ether, kopolymery tetrafluorethylenu a hexafluorpropylenu, kopolymery tetrafluorethylenu a perfluoralkoxyvinyletheru, ethylentetrafluorethylen, polyvinylidenfluorid, ethyl-chlor trifluorethylen, kopolymery ethylenu a tetrafluorethylenu a jejich směsi.
34. Povrchově upravený produkt,v yznačující se t í m, že zahrnuje kovový substrát, mající povrch a částicovou směs sirníku molybdeničitého a fluoruhlíkatého polymeru, která na sebe vzájemně působí s uvedeným povrchem substrátu aa poskytnutí nepropustné, povrch vytvrzující, vůči korozi odolnou, trvalou, za sucha mazivou konečnou úpravu povrchu uvedeného substrátu.
35. Produkt podle; nároku 34, vyznačující se fe í m, že uvedeným fluoruhlíkatým polymerem je tetrafluorethylen.
36. Produkt podle nároku 35,vyznačující se tím, že uvedená částicová směs je chemicky vázána s uvedeným povrchem uvedeného kovového substrátu.
37. Produkt podle nároku 35, vyznačující s e t í m, že uvedený tetrafluorethylen má molekulovou hmotnost asi 800 až 2000.
38. Produkt podle nároku 36, vyznač ují cí se t í a, že uvedený fluoruhlíkatý polymer je směs tetrafluorethylenů různých molekulových hmotností, zahrnující tetrafluorethylen, mající molekulovou hmotnost asi 1100 a tetrsfluorethylen, mající molekulovou hmotnost asi 1300.

τη