RU2576358C1

RU2576358C1 - Method of protecting metal elements of ship propellers

Info

Publication number: RU2576358C1
Application number: RU2014139135/02A
Authority: RU
Inventors: Валерий Николаевич Бурхин; Алексей Витальевич Бушуев; Дмитрий Константинович Комиссаров; Артем Владимирович Петров
Original assignee: Акционерное общество "Центр судоремонта "Звездочка" (АО "ЦС "Звездочка")
Priority date: 2014-09-29
Filing date: 2014-09-29
Publication date: 2016-02-27

Abstract

FIELD: shipbuilding.

SUBSTANCE: invention relates to a method of protection of metal elements of ship propellers. Method includes application of metal elements on surface by gas thermal spraying of protective layer from aluminium or zinc and alloys on their basis, brushing its outer surface and applying onto protective layer polymerising impregnating compound followed by drying. Protective layer brushing is carried out with wire disc brush with disc inclined at 20° to processed surface, touching surfaces with wire brush ends, with identical pressure and rate of its movement during processing. Brush is rotated clockwise in parallel lines with an overlap. Polymerising composition is applied not later than 1-3 hours after brushing.

EFFECT: increased service life of elements of ship propellers.

3 cl

Description

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано при создании элементов судовых движителей, работающих как в морской, так и в речной воде.The invention relates to the field of shipbuilding and can be used to create elements of ship propulsion, working in both sea and river water.

Известен способ защиты металлических элементов от коррозии путем гальванического осаждения на них металлического покрытия (см. патент РФ №2378412, С23С 10/00, 2010 г.). Недостатком известного способа является сложность нанесения металлического защитного покрытия и ограниченность этого способа при нанесении покрытия на элементы, имеющие большие габариты из-за необходимости использования гальванических ванн.A known method of protecting metal elements from corrosion by galvanic deposition of a metal coating on them (see RF patent No. 2378412, C23C 10/00, 2010). The disadvantage of this method is the difficulty of applying a metal protective coating and the limitations of this method when coating on elements having large dimensions due to the need to use galvanic baths.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ защиты металлических элементов судовых движителей, включающий нанесение на поверхность металлических элементов методом газотермического напыления защитного слоя из алюминия или цинка, а также сплавов на их основе, обработку его внешней поверхности (крацевание) и нанесение на защитный слой полимеризирующего пропитывающего состава с последующей его сушкой (см. SU 1178780 A, C21D 8/00, 1987 г.). Газотермическим напылением можно нанести защитный слой практически на любые поверхности по форме и по размерам, в том числе и на крупногабаритные элементы судовых движителей, а применение алюминия и цинка, а также сплавов на их основе, позволяет обеспечить надежную защиту этих элементов как в речной, так и в морской воде. Однако известный способ обладает недостатком, который заключается в том, что не обеспечивается хорошая адгезия полимеризирующего пропитывающего состава к защитному слою из-за неэффективной обработки поверхности защитного слоя.The closest to the claimed invention in technical essence and the achieved result is a method of protecting the metal elements of ship propulsion, including applying to the surface of the metal elements by gas thermal spraying a protective layer of aluminum or zinc, as well as alloys based on them, processing its outer surface (painting) and applying a polymerizing impregnating composition to the protective layer followed by drying (see SU 1178780 A, C21D 8/00, 1987). By thermal spraying, a protective layer can be applied to almost any surface in shape and size, including large-sized elements of ship propulsion, and the use of aluminum and zinc, as well as alloys based on them, can provide reliable protection of these elements in both river and and in sea water. However, the known method has the disadvantage that it does not provide good adhesion of the polymerizing impregnating composition to the protective layer due to inefficient surface treatment of the protective layer.

Задача настоящего изобретения - повышение ресурса работы элементов судовых движителей.The objective of the present invention is to increase the life of the elements of ship propulsion.

Указанная задача достигается тем, что в известном способе защиты металлических элементов судовых движителей, включающем нанесение на поверхность металлических элементов методом газотермического напыления защитного слоя из алюминия или цинка, а также сплавов на их основе, крацевание его внешней поверхности и нанесение на защитный слой полимеризирующего пропитывающего состава с последующей его сушкой, крацевание защитного слоя осуществляют проволочной дисковой щеткой под наклоном ее диска 20° к обрабатываемой поверхности, касаясь поверхности концами проволоки щетки, с нажимом и скоростью ее передвижения одинаковыми в процессе обработки, при вращении щетки по часовой стрелке параллельными линиями с нахлестом, а полимеризирующий состав наносят не позднее 1-3 часов после крацевания.This task is achieved by the fact that in the known method of protecting the metal elements of ship propulsors, including applying to the surface of metal elements by gas thermal spraying a protective layer of aluminum or zinc, as well as alloys based on them, painting the outer surface and applying a polymerizing impregnating composition to the protective layer followed by drying, the coating of the protective layer is carried out with a wire disc brush at an angle of 20 ° to the surface to be machined, touching The surfaces with the ends of the wire of the brush, with the pressure and speed of its movement, are the same during processing, when the brush rotates clockwise in parallel with overlapping lines, and the polymerizing composition is applied no later than 1-3 hours after capping.

В качестве полимеризирующего пропитывающего состава используют двухкомпонентный раствор поливинилбутираля с идитольной смолой и кислотного разбавителя или аналогичный состав с введением в него алюминиевой пудры в количестве (5-7)% от массы раствора поливинилбутираля с идитольной смолой.As a polymerizing impregnating composition, a two-component solution of polyvinyl butyral with an iditol resin and an acid diluent or a similar composition with the introduction of aluminum powder in an amount of (5-7)% by weight of a solution of polyvinyl butyral with an iditol resin is used.

Операция крацевания, которая осуществляется проволочной дисковой щеткой под наклоном ее диска 20° к обрабатываемой поверхности, касаясь поверхности концами проволоки щетки, с нажимом и скоростью ее передвижения одинаковыми в процессе обработки, при вращении щетки по часовой стрелке параллельными линиями с нахлестом позволяет не только качественно зачистить поверхность защитного слоя, но и придать ей необходимую шероховатость, а также вскрыть поры для их последующего заполнения полимеризирующим пропитывающим составом с целью создания монолитной структуры защитного слоя путем ликвидации воздушных пор. При такой технологии крацевания увеличивается количество микробороздок на защитном слое, обеспечивается их одинаковая глубина и микробороздки равнонаправлены во всех плоскостных направлениях, а нахлест является гарантией отсутствия необработанной поверхности.The brushing operation, which is carried out by a wire disk brush at an angle of 20 ° to the surface to be treated, touching the surface with the ends of the wire of the brush, with the pressure and speed of its movement are the same during processing, while rotating the brush clockwise with parallel lines with an overlap allows not only to qualitatively clean the surface of the protective layer, but also give it the necessary roughness, as well as open the pores for their subsequent filling with a polymerizing impregnating composition in order to create monolithic structure of the protective layer by elimination of air voids. With this technology of cladding, the number of micro-grooves on the protective layer increases, their equal depth is ensured and the micro-grooves are equally directed in all planar directions, and the overlap is a guarantee of the absence of an untreated surface.

При выборе полимеризирующего пропитывающего состава пришлось решать две взаимоисключающие друг друга проблемы. С одной стороны, полимеризирующий пропитывающий состав должен обладать низкой вязкостью и хорошей проникающей способностью для эффективного заполнения пор, а с другой стороны, состав должен обладать при высыхании хорошей адгезией с защитным слоем и образовывать с этим слоем монолитную структуру без вытекания из пор в процессе сушки. Проведенное экспериментальное исследование показало, что оптимальным с точки зрения выполнения вышеуказанных требований является состав в виде двухкомпонентного раствора поливинилбутираля с идитольной смолой и кислотного разбавителя. Поливинилбутираль обладает высокой адгезией к различным поверхностям, хорошими физико-механическими свойствами (эластичностью, ударной прочностью и износостойкостью) и отлично растворяется в органических растворителях. Идитольная смола представляет собой искусственную смолу, получаемую путем конденсации избытка фенола с формальдегидом в присутствии кислого катализатора. Идитольная смола также хорошо растворяется в органических растворителях. Именно сочетание поливинилбутираля с идитольной смолой в кислотном разбавителе, например, в спиртовом растворе ортофосфорной кислоты позволяет обеспечить хорошее проникновение полимеризующего пропитывающего состава в поры защитного слоя и создать с ним монолитную структуру. Для еще большей износостойкости защитного слоя в раствор поливинилинбутираля с идитольной смолой вводят алюминиевую пудру в количестве (5-7)% от массы этого раствора. Меньшее количество чем 5% алюминиевой пудры не дает эффекта по износостойкости, а большее 7% увеличивает вязкость состава и затрудняет его проникновение в поры.When choosing a polymerizing impregnating composition, two mutually exclusive problems had to be solved. On the one hand, the polymerizing impregnating composition must have low viscosity and good penetration for effective filling of pores, and on the other hand, the composition must have good adhesion with a protective layer when dried and form a monolithic structure with this layer without leakage from the pores during the drying process. An experimental study showed that the optimal in terms of meeting the above requirements is the composition in the form of a two-component solution of polyvinyl butyral with an iditol resin and an acid diluent. Polyvinyl butyral has high adhesion to various surfaces, good physical and mechanical properties (elasticity, impact strength and wear resistance) and is highly soluble in organic solvents. An idol resin is an artificial resin obtained by condensing an excess of phenol with formaldehyde in the presence of an acidic catalyst. Idol resin is also highly soluble in organic solvents. It is the combination of polyvinyl butyral with an iditol resin in an acid diluent, for example, in an alcohol solution of phosphoric acid, that ensures the penetration of the polymerizing impregnating composition into the pores of the protective layer and creates a monolithic structure with it. For even greater wear resistance of the protective layer, aluminum powder in the amount of (5-7)% by weight of this solution is introduced into the solution of polyvinylinbutyral with an iditol resin. Less than 5% of aluminum powder does not have an effect on wear resistance, and more than 7% increases the viscosity of the composition and makes it difficult to penetrate into the pores.

Важным параметром вышеуказанной технологии является время нанесения полимеризирующего состава на защитный слой после крацевания. Это время не должно превышать 1-3 часа, так как поверхность защитного слоя еще остается активированной, то есть за это время не успевает поверхность защитного слоя окислиться и на ней не формируются пылевые и грязевые образования из окружающей среды.An important parameter of the above technology is the time of applying the polymerizing composition to the protective layer after capping. This time should not exceed 1-3 hours, since the surface of the protective layer still remains activated, that is, during this time the surface of the protective layer does not have time to oxidize and dust and dirt formations from the environment are not formed on it.

Предлагаемый способ защиты осуществляется следующим образом. Перед нанесением защитного слоя поверхность элемента судового движителя подвергают абразивно-струйной обработке для удаления с нее продуктов окисления и придания нужной шероховатости. Далее проводят газотермическое напыление металлической матрицы защитного слоя. Необходимую толщину такой матрицы получают многократным повторением процесса нанесения покрытия путем перемещения горелки относительно напыляемой поверхности. После нанесения требуемой толщины металлической матрицы из, например, сплава алюминия и цинка проводят операцию крацевания с использованием шлифмашинки с проволочной щеткой. При крацевании щетка должна касаться изделия лишь концами проволоки под наклоном диска 20 градусов. Нажим и скорость передвижения щетки должна быть одинаковой. Операция крацевания проводится при вращении щетки по часовой стрелке параллельными линиями с небольшим нахлестом. На обработанную поверхность защитного слоя наносится полимеризирующий пропитывающий состав не позднее 1-3 часов после крацевания, так как поверхность в это время остается активированной. Данный состав в виде двухкомпонентного раствора поливинилинбутираля с идитольной смолой и кислотного растворителя наносится на защитный слой распылителем, валиком или кистью до прекращения впитывания раствора в поры и появления характерного блеска. Определение процента разбавления состава кислотным растворителем зависит от метода его нанесения. При нанесении безвоздушным распылителем вязкость должна соответствовать 18-20 с, а при нанесении кистью или валиком - 24-28 с. Окончательный подбор вязкости осуществляется на образцах-свидетелях. После нанесения полимеризирующего пропитывающего состава осуществляют его сушку совместно с защитным слоем в течение не менее 24 часов при температуре 16-24 градуса Цельсия.The proposed method of protection is as follows. Before applying the protective layer, the surface of the ship propulsion element is subjected to abrasive-jet treatment to remove oxidation products from it and impart the necessary roughness. Next, conduct thermal spraying of the metal matrix of the protective layer. The required thickness of such a matrix is obtained by repeating the coating process by moving the burner relative to the sprayed surface. After applying the required thickness of the metal matrix of, for example, an aluminum and zinc alloy, a coating operation is carried out using a grinder with a wire brush. When brushing, the brush should touch the product only with the ends of the wire at an inclination of the disk of 20 degrees. The pressure and speed of the brush should be the same. The brushing operation is carried out by rotating the brush clockwise in parallel lines with a slight overlap. A polymerizing impregnating composition is applied to the treated surface of the protective layer no later than 1-3 hours after capping, since the surface remains activated at this time. This composition in the form of a two-component solution of polyvinylinyl butyral with an iditol resin and an acid solvent is applied to the protective layer with a spray, roller or brush until the solution ceases to be absorbed into the pores and a characteristic shine appears. The determination of the percentage dilution of the composition with an acid solvent depends on the method of application. When applied by airless spray, the viscosity should correspond to 18-20 s, and when applied by brush or roller - 24-28 s. The final selection of viscosity is carried out on witness samples. After applying the polymerizing impregnating composition, it is dried together with the protective layer for at least 24 hours at a temperature of 16-24 degrees Celsius.

Заполнение полимеризирующим пропитывающим составом разветвленной системы микробороздок на поверхности защитного слоя обеспечивает хорошую адгезию между защитным слоем и указанным составом, а заполнение пор в металлическом защитном покрытии позволяет создать монолитную структуру этого покрытия. Все это приводит к повышению ресурса работы металлических элементов судовых движителей, работающих в речной или морской воде.Filling the branched system of micro-grooves on the surface of the protective layer with a polymerizing impregnating system provides good adhesion between the protective layer and the specified composition, and filling the pores in the metal protective coating allows you to create a monolithic structure of this coating. All this leads to an increase in the service life of the metal elements of ship propulsors operating in river or sea water.

Claims

1. A method of protecting the metal elements of ship propulsion, including applying to the surface of the metal elements by gas thermal spraying a protective layer of aluminum or zinc and alloys based on them, painting its outer surface and applying a polymerizing impregnating composition to the protective layer with its subsequent drying, characterized in that that the protective layer is coated with a wire disk brush with a disk inclination of 20 ° to the work surface, touching the surface with the ends of the brush wire, when this pressure and speed of its movement are set the same during processing, and the rotation of the brush is carried out clockwise with parallel lines with an overlap, and the polymerizing composition is applied no later than 1-3 hours after capping.

2. The method according to p. 1, characterized in that as a polymerizing impregnating composition using a two-component solution of polyvinyl butyral with iditol resin and an acid diluent.

3. The method according to p. 2, characterized in that in the solution of polyvinyl butyral with iditol resin, aluminum powder is introduced in an amount of (5-7)% by weight of this solution.