RU2387736C2 - Порошковый материал для газотермического напыления полимерных покрытий - Google Patents
Порошковый материал для газотермического напыления полимерных покрытий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2387736C2 RU2387736C2 RU2007139729/02A RU2007139729A RU2387736C2 RU 2387736 C2 RU2387736 C2 RU 2387736C2 RU 2007139729/02 A RU2007139729/02 A RU 2007139729/02A RU 2007139729 A RU2007139729 A RU 2007139729A RU 2387736 C2 RU2387736 C2 RU 2387736C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- powder
- coatings
- molecular weight
- polyethylene
- filler
- Prior art date
Links
Landscapes
- Paints Or Removers (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
Изобретение относится к газотермическому напылению полимерных покрытий на металлические и керамические изделия и конструкции. Порошковый материал содержит следующие компоненты, мас.%: наполнитель Al2O3 10-30, нанодисперсный порошок тугоплавкого соединения 5, сверхвысокомолекулярный полиэтилен остальное. Наполнитель Al2O3 имеет размер частиц 40-50 мкм. Нанодисперсный порошок сверхвысокомолекулярного полиэтилена имеет средневязкостную молекулярную массу n·106 г/моль, где n равно 2 и выше. Порошок тугоплавкового соединения представляет собой нанодисперсный порошок ZrO2, SiO2 или SiC с размером частиц 50-300 нм и является модификатором. Получаются износостойкие покрытия, обладающие коррозионной и химической стойкостью. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Description
Изобретение относится к газотермическому напылению полимерных антикоррозионных, химически стойких, износостойких покрытий на металлические и керамические изделия и конструкции.
Известны материалы на основе полиэтилена высокого (ПЭВД) и низкого (ПЭНД) давления, предназначенные для напыления защитных покрытий (Промышленные термопласты: справочник / В.Г.Макаров, В.Б.Коптенармусов. - М.: Химия, 2003. - С.108-128). ПЭВД является неполярным, аморфно-кристаллическим полимером с температурой плавления 103-110°С. Молекулярная масса ПЭВД промышленных марок колеблется от 30 до 500 тыс. ПЭНД является неполярным кристаллическим полимером (степень кристалличности составляет от 70 до 80%) с температурой плавления от 120-125°С. Молекулярная масса ПЭНД промышленных марок колеблется от 50 до 800 тыс. Для стабилизации ПЭВД и ПЭНД в композицию вводят ароматические амины, фенолы, фосфиты и другие антиоксиданты в количестве от 0,5 до 2,5%. Так как уровень физико-механических и химических свойств ПЭВД и ПЭНД существенно ниже, чем сверхвысокомолекулярного полиэтилена СВМПЭ, то и эксплуатационные свойства покрытий, полученных газотермическим напылением материалов на основе ПЭВД и ПЭНД, невысоки, что ограничивает области их применения.
Наиболее близкими к предлагаемому материалу по химическому составу и назначению являются порошковые смеси полиэтилена с различными функциональными добавками, описанные в RU 2051986 C1, С23С 4/04, В29С 33/62, 1996. Предлагаемые порошковые материалы для напыления полимерных покрытий имеют состав, указанный в табл.2.
Основой указанной композиции является порошок вторичного полиэтилена ВПЭ, который вырабатывается из отходов ПЭВД. Температура изделия при напылении 100-220°С. Материал подложки Ст-3. В процессе напыления материала происходит деструкция полиэтилена в формирующемся покрытии, которую авторы отмечают, как появление желтоватого оттенка покрытия. Для устранения деструкции авторы вводят в напыляемую шихту сажу. У полученных покрытий определяют адгезионную прочность, прочность при растяжении и химическую стойкость.
Задачей изобретения является получение полимерного порошкового материала для напыления покрытий на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена СВМПЭ.
Поставленная задача достигается тем, что в порошковый материал для газотермического напыления полимерных покрытий в качестве модификатора дополнительно вводят нанодисперсный порошок тугоплавкого соединения, имеющий размер частиц 50-300 нм. В качестве основы используют порошок сверхвысокомолекулярного полиэтилена со средневязкостной молекулярной массой n·106 г/моль, где n равно 2 и выше. Наполнителем является порошок Al2O3, имеющий размер частиц 40-50 мкм. Порошковый материал получают механическим смешиванием указанных компонентов в следующем соотношении, мас.%:
наполнитель Al2O3 | 10-30 |
нанодисперсный порошок тугоплавких соединений | 5 |
сверхвысокомолекулярный полиэтилен | остальное |
Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что в качестве основы полимерного материала используют порошок сверхвысокомолекулярного полиэтилена СВМПЭ со средневязкостной молекулярной массой от 2·106 г/моль и выше, наполнителя - порошок Al2O3, имеющий размер частиц 40-50 мкм, и модификатора - нанодисперсный порошок тугоплавких соединений, имеющий размер частиц 50-300 нм. Наполнитель вводят с целью упрочнения и повышения износостойкости полимерного покрытия. Частицы нанодисперсного порошка служат центрами кристаллизации кристаллической фазы полиэтилена при охлаждении напыленного покрытия. При этом возможны как структурная модификация кристаллической фазы, так и увеличение ее содержания в образующемся покрытии. Структурная модификация покрытия приводит к изменению его физико-механических характеристик, в частности повышению жесткости и прочности. Компоненты подвергают рассеву на определенные фракции, смешивают в требуемом соотношении. Полученные порошковые материалы наносят методом газотермического напыления на металлические и керамические изделия.
Процесс газотермического напыления и эксплуатационные свойства покрытий зависят от молекулярной массы СВМПЭ, количества и дисперсности наполнителя Al2O3 и количества нанодисперсного модификатора. Было установлено, что формирование качественных, имеющих ровную поверхность покрытий при напылении на вертикально расположенную подложку порошкового СВМПЭ с молекулярной массой менее 2·106 г/моль затруднено. Это обусловлено тем, что расплав такого порошка обладает высокой жидкотекучестью, поэтому при достижении толщины более 300 мкм в процессе напыления покрытие начинает стекать по напыляемой поверхности. Покрытия, сформированные путем напыления порошка полиэтилена с молекулярной массой менее 2·106 г/моль, имеют низкую адгезионную прочность (0,8 МПа) и износостойкость. Стойкость напыленного покрытия к абразивному износу и его адгезия к подложке повышаются с ростом молекулярной массы применяемого порошка СВМПЭ, содержания наполнителя до 30 мас.% и модификатора до 5 мас.%. Покрытия с удовлетворительной адгезией, высокой химической стойкостью и износостойкостью получают из материала на основе СВМПЭ с молекулярной массой не ниже 4,5·106 г/моль с добавкой 30 мас.% порошка Al2O3 и 5 мас.% нанопорошка модификатора. Введение в состав напыляемого материала нанодисперсного модификатора более 5 мас.% нецелесообразно, поскольку это не приводит к существенному повышению адгезии и износостойкости напыленных покрытий. Адгезия покрытий, напыленных из порошкового материала на основе СМВПЭ, содержащего более 30 мас.% наполнителя Al2O3, снижается. При содержании в напыляемой шихте Al2O3 более 50 мас.% сплошное покрытие не образуется.
Гранулометрический состав порошков определяют методом ситового анализа по ГОСТ 18318-73. Насыпную плотность и текучесть порошков определяют с помощью стандартных воронок по ГОСТ 19440-74. Адгезионную прочность покрытия определяют путем нормального отрыва двух сопряженных дисков. Нижний диск является подложкой, на которую через 6 конических отверстий в верхнем диске напыляют полимерное покрытие. Триботехнические характеристики покрытий определяют по результатам испытаний, проводимых по схеме типа «вал-колодка». Испытания на износостойкость покрытий проводят в условиях абразивного изнашивания поверхности образца о незакрепленные частицы глинозема. Изностойкость оценивают по потере массы истираемого покрытия Δm.
В табл.1 приведены конкретные примеры составов порошковых материалов и физико-механические свойства газотермических покрытий.
Пример 1. Порошок сверхвысокомолекулярного полиэтилена СВМПЭ со средневязкостной молекулярной массой 2·106 г/моль, имеющий размер частиц 80-120 мкм, смешивают с 30 мас.% порошка Al2O3, имеющего размер частиц 40-50 мкм. В качестве модификатора добавляют 5 мас.% нанопорошка ZrO2. Подготовленная шихта имеет насыпную плотность 0,45 г/см3 и текучесть 0,3 г/с. Газотермические покрытия из данного материала имеют следующие свойства: адгезия к подложке Ст3 2,5 МПа, износостойкость Δm 0,025 г, коэффициент трения 0,2.
Пример 2. Порошковую шихту готовят так же, как в примере 1, но средневязкостная молекулярная масса СВМПЭ составляет 6,5·106 г/моль. Подготовленная шихта имеет насыпную плотность 0,45 г/см3 и текучесть 0,3 г/с. Газотермические покрытия из данного материала имеют следующие свойства: адгезия к подложке Ст3 3,3 МПа, износостойкость Δm 0,02 г, коэффициент трения 0,15.
Пример 3. Порошковую шихту готовят так же, как в примере 1, но средневязкостная молекулярная масса СВМПЭ составляет 9·106 г/моль. Подготовленная шихта имеет насыпную плотность 0,45 г/см3 и текучесть 0,3 г/с. Газотермические покрытия из данного материала имеют следующие свойства: адгезия к подложке Ст3 3,8 МПа, износостойкость Δm 0,016 г, коэффициент трения 0,15.
Пример 4. Порошковую шихту готовят так же, как в примере 1, но средневязкостная молекулярная масса СВМПЭ составляет 6,5·106 г/моль, а в качестве модификатора добавляют 5 мас.% нанопорошка SiO2. Подготовленная шихта имеет насыпную плотность 0,43 г/см3 и текучесть 0,3 г/с. Газотермические покрытия из данного материала имеют следующие свойства: адгезия к подложке Ст3 3,2 МПа, износостойкость Δm 0,022 г, коэффициент трения 0,14.
Пример 5. Порошковую шихту готовят так же, как в примере 1, но средневязкостная молекулярная масса СВМПЭ составляет 6,5·106 г/моль, а в качестве модификатора добавляют 5 мас.% нанопорошка SiC. Подготовленная шихта имеет насыпную плотность 0,42 г/см3 и текучесть 0,3 г/с. Газотермические покрытия из данного материала имеют следующие свойства: адгезия к подложке Ст3 3,6 МПа, износостойкость Δm 0,015 г, коэффициент трения 0,18.
Пример 6. Порошковую шихту готовят так же, как в примере 1, но средневязкостная молекулярная масса СВМПЭ составляет 6,5·106 г/моль, количество наполнителя - порошка Al2O3 составляет 10 мас.%, в качестве модификатора добавляют 5 мас.% нанопорошка ZrO2. Подготовленная шихта имеет насыпную плотность 0,33 г/см3 и текучесть 0,32 г/с. Газотермические покрытия из данного материала имеют следующие свойства: адгезия к подложке Ст3 2,2 МПа, износостойкость Δm 0,08 г, коэффициент трения 0,11.
В табл.2 указаны составы и свойства покрытий из предлагаемого и известного материала. Видно, что покрытия, полученные из предлагаемого материала, имеют значительно более высокий уровень адгезионной прочности по сравнению с покрытиями из известного материала. Это обусловлено тем, что в предлагаемом материале в качестве основного компонента используют сверхвысокомолекулярный полиэтилен, который обладает более высоким комплексом физико-механических и химических свойств по сравнению с полиэтиленом высокого и низкого давления, который применяется в известных материалах для напыления полимерных покрытий. Также в предлагаемом материале содержится керамический наполнитель и нанодисперсный модификатор, вследствие чего газотермические покрытия приобретают требуемый уровень эксплуатационных свойств.
Таблица 2 | |||
Материал | Состав | Адгезия, МПа | |
Предлагаемый | Наполнитель Al2O3 | 30 мас.% | 3,3 |
Модификатор нанопорошок ZrO2
СВМПЭ М=6,5·106 |
5 мас.% | ||
г/моль | остальное | ||
Известный | Вторичный полиэтилен ВПЭ | 100 мас.ч. | 0,0021-0,0025 |
Стабилизатор ДАБИ (5(6)амино-2(п-аминофенил)-бензимидазол) | 0,1-2 мас.ч. | ||
Наполнитель сажа АГ-100 | 1,0-20 мас.ч. | ||
Пластификатор низкомолекулярный полиэтилен | 0,1-5 мас.ч. |
Claims (2)
1. Порошковый материал для газотермического напыления полимерных покрытий, содержащий полиэтилен в качестве основы и порошок тугоплавкого соединения, отличающийся тем, что он дополнительно содержит Al2O3 с размером частиц 40-50 мкм в качестве наполнителя, полиэтилен представляет собой порошок сверхвысокомолекулярного полиэтилена со средневязкостной молекулярной массой n·106 г/моль, где n равно 2 и выше, порошок тугоплавкового соединения является модификатором и представляет собой нанодисперсный порошок с размером частиц 50-300 нм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Наполнитель Al2O3
10-30
Нанодисперсный порошок тугоплавкого соединения 5
Сверхвысокомолекулярный полиэтилен Остальное
2. Порошковый материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве нанодисперсного порошка тугоплавкого соединения используют ZrO2, SiO2 или SiC.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007139729/02A RU2387736C2 (ru) | 2007-10-26 | 2007-10-26 | Порошковый материал для газотермического напыления полимерных покрытий |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007139729/02A RU2387736C2 (ru) | 2007-10-26 | 2007-10-26 | Порошковый материал для газотермического напыления полимерных покрытий |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007139729A RU2007139729A (ru) | 2009-05-10 |
RU2387736C2 true RU2387736C2 (ru) | 2010-04-27 |
Family
ID=41019431
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007139729/02A RU2387736C2 (ru) | 2007-10-26 | 2007-10-26 | Порошковый материал для газотермического напыления полимерных покрытий |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2387736C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015069145A1 (ru) * | 2013-11-08 | 2015-05-14 | Валерий Викторович БАРЫГИН | Способ и устройство для изготовления монококовой конструкции в виде единой непрерывной оболочки |
-
2007
- 2007-10-26 RU RU2007139729/02A patent/RU2387736C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015069145A1 (ru) * | 2013-11-08 | 2015-05-14 | Валерий Викторович БАРЫГИН | Способ и устройство для изготовления монококовой конструкции в виде единой непрерывной оболочки |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007139729A (ru) | 2009-05-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110382633B (zh) | 含石墨烯的润滑涂料 | |
US20090130324A1 (en) | Wear resistant ceramic composite coatings and process for production thereof | |
JP6480328B2 (ja) | 高メルトフローpeak組成物 | |
US20120295825A1 (en) | Abradable composition and method of manufacture | |
EP3083793B1 (fr) | Composition de poudres de poly-arylene-ether-cetone-cetones autorisant un excellent compromis coulabilite et coalescence adaptees au frittage laser | |
KR101980987B1 (ko) | 윤활제, 분말 야금용 혼합 분말 및 소결체의 제조 방법 | |
EP3061605B1 (en) | Laminate | |
EA020839B1 (ru) | Способ получения заданного коэффициента трения металлической заготовки | |
MX2008012289A (es) | Proceso para la preparacion de recubrimientos en polvo sobre substratos sensibles al calor. | |
KR102190308B1 (ko) | 적층 가공 적용을 위한 향상된 분말 흐름 및 용융 흐름의 폴리머 | |
US10899915B2 (en) | Wax-based thermoplastic organic binder composition for powder molding, and feedstock composition using same | |
CH624974A5 (ru) | ||
RU2387736C2 (ru) | Порошковый материал для газотермического напыления полимерных покрытий | |
US5541249A (en) | Injection moldable ceramic and metallic compositions and method of preparing the same | |
BE1004773A0 (fr) | Composition d'une grande rigidite a base de resine de polyacetal. | |
US11008459B2 (en) | Glass flakes and resin composition | |
JP2012112012A (ja) | Hvaf溶射用粉末及び溶射皮膜の形成方法 | |
WO2019065465A1 (ja) | 耐ダスト摺動性部材用樹脂組成物、耐ダスト摺動性部材及びその製造方法、ウィンドウレギュレータ用キャリアプレート、耐ダスト摺動性の発現方法 | |
FR2556355A1 (fr) | Composition intumescente de revetement | |
JP2010202800A (ja) | 摺動性樹脂成形物 | |
Tasdemir et al. | Effect of friction and wear parameters on acrylonitrile butadiene styrene/aluminum-boron carbide-glass spheres polymer composites | |
KR20090045503A (ko) | 방청 특성이 우수한 세라이트-함유 폴리에틸렌 필름 및 그제조 방법 | |
JP6757934B2 (ja) | フッ素系樹脂−アルミニウム酸化物混合分散液およびその製造方法 | |
UA74604C2 (en) | A composite tribotechnical material | |
FR3127496A1 (fr) | Poudre à base de polyaryléthercétone(s) pour la fabrication d’objets ductiles. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20090428 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141027 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20160510 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191027 |