RU2192334C2

RU2192334C2 - Method for making metallopolymeric composite material

Info

Publication number: RU2192334C2
Application number: RU98123582A
Authority: RU
Inventors: Н.А. Чайников; В.В. Жариков
Original assignee: Тамбовский государственный технический университет; Чайников Николай Александрович; Жариков Валерий Викторович
Priority date: 1998-12-25
Filing date: 1998-12-25
Publication date: 2002-11-10

Abstract

FIELD: machine engineering, metal working, possibly processing metallic waste to composite materials in machine engineering plants. SUBSTANCE: method comprises steps of mixing metallic ingredients with epoxy resin at simultaneous dispersing them by action of milling bodies in vibration rotary mill; using as metallic ingredients waste metallic cuttings; at dispersing adding solidifying agent; pressing metallopolymeric material in heated press-mold. EFFECT: possibility for loss-free processing of waste metallic cuttings for making composite materials with desired properties at intensified processes of dispersing and mixing. 3 cl

Description

Изобретение относится к машиностроению и металлообработке и может быть использовано на машиностроительных заводах в производстве деталей машин, работающих при малых и средних нагрузках, при высоких температурах, в агрессивных средах. The invention relates to mechanical engineering and metalworking and can be used in engineering plants in the production of machine parts operating at low and medium loads, at high temperatures, in aggressive environments.

Известен способ создания композиционных материалов "полимер-металл", в которых полимерной основой являются капрон, полиамид и фторопласт [А.А. Иванов. Разработка и исследование износостойких композиций на основе металлизированных гранул пластмасс применительно к узлам трения машин. Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук, Иваново, 1996, Металлополимерные материалы и изделия. Под ред. В.А. Белого, М., Химия, 1979]. A known method of creating composite materials "polymer-metal" in which the polymer base is nylon, polyamide and fluoroplastic [A.A. Ivanov. Development and research of wear-resistant compositions based on metallized granules of plastics as applied to friction units of machines. Abstract for the degree of candidate of technical sciences, Ivanovo, 1996, Metal-polymer materials and products. Ed. V.A. White, M., Chemistry, 1979].

Недостатком этого способа является то, что полученные материалы на базе указанных полимеров не могут использоваться в деталях, работающих при средних нагрузках, при высоких температурах и в некоторых агрессивных средах. The disadvantage of this method is that the obtained materials based on these polymers cannot be used in parts operating at medium loads, at high temperatures and in some aggressive environments.

Известен и другой способ получения композиционных материалов, в качестве наполнителя которых используются металлические порошки, а связующим элементом является эпоксидная смола. В этом случае эпоксидная смола при смешении ее с металлическими порошками обволакивает гранулы металла, связь которых образуется за счет сил адгезии, что не обеспечивает достаточной прочности получаемых материалов [Х. Ли, К. Неввил. Справочное руководство по эпоксидным смолам. Под ред. Н.В. Александрова, М.: Энергия, 1973, с. 49-59]. There is another method for producing composite materials, the filler of which is used metal powders, and the bonding element is epoxy. In this case, the epoxy resin, when mixed with metal powders, envelops metal granules, the bond of which is formed due to the adhesion forces, which does not provide sufficient strength of the materials obtained [X. Lee, C. Neuville. Reference Guide for Epoxy Resins. Ed. N.V. Alexandrova, Moscow: Energy, 1973, p. 49-59].

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание металлополимерного композиционного материала с использованием в качестве наполнителя металлических порошков, получаемых из стружечных отходов, обладающего улучшенными прочностными характеристиками, с более качественной структурой, заранее заданными физико-механическими свойствами интенсифицирования процесса его получения. The problem to which the invention is directed is to create a metal-polymer composite material using metal powders obtained from particle waste as filler, having improved strength characteristics, with a better structure, and predetermined physicomechanical properties of the intensification of the process of its production.

Поставленная задача решается в способе получения металополимерного композиционного материала, включающего смешивание металлического ингредиента с эпоксидной смолой, в котором смешивание проводят одновременно с диспергированием при воздействии мелющих тел в вибровращательной мельнице, а в качестве металлического ингредиента используют металлические стружечные отходы. The problem is solved in a method for producing a metal-polymer composite material, comprising mixing a metal ingredient with an epoxy resin, in which mixing is carried out simultaneously with dispersion under the influence of grinding media in a vibratory rotary mill, and metal chip waste is used as a metal ingredient.

При этом в процессе диспергирования вводят отвердитель. In the process of dispersion, a hardener is introduced.

Металлополимерный материал прессуют в подогретой пресс-форме. The metal-polymer material is pressed in a heated mold.

Способ включает в себя следующие стадии:
а) дозирование компонентов металлополимерной композиции: эпоксидной смолы, металлического ингридиента-наполнителя и отвердителя;
в) загрузку компонентов и мелющих тел в вибровращательную мельницу;
г) диспергирование и смешение металлического ингридиента-наполнителя в среде эпоксидной смолы с отвердителем вибровращательным способом;
д) прессование полученного металлополимерного композита в заранее подогретую пресс-форму.The method includes the following steps:
a) dosing of the components of the metal-polymer composition: epoxy resin, metal filler ingredient and hardener;
c) loading components and grinding media into a vibratory rotary mill;
d) dispersing and mixing the metallic filler ingredient in an epoxy resin medium with a hardener in a rotational manner;
d) pressing the obtained metal-polymer composite into a pre-heated mold.

В качестве наполнителя металлического ингредиента могут быть использованы металлические стружечные отходы алюминия и чугуна. As filler of the metal ingredient can be used metal shavings of aluminum and cast iron.

Загрузка всех компонентов металлополимерного композита проводится одновременно. Для предотвращения преждевременного отверждения металлополимерного композита установлено время диспергирования и смешения - 40 мин. Применяя отвердитель марки 9-а, получили композит, "время жизни" которого составляет 30 сут, так как для его отверждения требуются высокие температуры подогрева 100-180^oС, а отвердитель марки "ПЭПА" начинает отверждаться через час.Download all components of the metal-polymer composite is carried out simultaneously. To prevent premature curing of the metal-polymer composite, a dispersion and mixing time of 40 minutes was established. Using hardener grade 9-a, we obtained a composite, the "lifetime" of which is 30 days, since its curing requires high heating temperatures of 100-180 ^o C, and the hardener brand "PEPA" begins to cure after an hour.

Используя различные виды металлических ингредиентов-наполнителей, можно получать материалы с различными физико-механическими свойствами. Using various types of metal filler ingredients, it is possible to obtain materials with various physical and mechanical properties.

Качество получаемого материала повышается за счет:
- лучшего распределения частиц металлических ингредиентов-наполнителей в среде связующего путем использования вибровращательного метода;
- ударно-вибрационного воздействия мелющих тел на металлический ингредиент-наполнитель, в результате чего последний дополнительно измельчается и образуются новые неокисленные поверхности, что способствует, наряду с адгезионными, получению и химических связей "металл-полимер", а это обстоятельство обеспечивает повышение прочности получаемых материалов.The quality of the resulting material is enhanced by:
- better distribution of particles of metallic filler ingredients in the binder medium by using the vibro-rotational method;
- shock-vibration effects of grinding media on the metal ingredient-filler, as a result of which the latter is additionally crushed and new unoxidized surfaces are formed, which contributes, along with adhesive, the production of metal-polymer chemical bonds, and this circumstance provides an increase in the strength of the materials obtained .

Claims

1. A method of producing a metal-polymer composite material, comprising mixing a metal ingredient with an epoxy resin, characterized in that the mixing of the metal ingredient with the epoxy resin is carried out simultaneously with dispersion when grinding bodies are applied in a vibratory rotary mill, and metal chip waste is used as the metal ingredient.

2. The method according to p. 1, characterized in that during the dispersion process a hardener is introduced.

3. The method according to p. 1, characterized in that the metal-polymer material is pressed in a heated mold.