SK45093A3

SK45093A3 - Surface finishes and methods for the production thereof

Info

Publication number: SK45093A3
Application number: SK45093A
Authority: SK
Inventors: Gary E Huggins
Original assignee: Eeonyx Corp
Priority date: 1991-08-26
Filing date: 1992-08-21
Publication date: 1993-09-09
Also published as: ZA926454B; EP0558724A4; CN1073213A; NO931446L; HU9301209D0; FI931868A0; WO1993003919A1; WO1993003921A1; BR9205402A; SK44993A3; JPH06501051A; MX9204930A; NO931445D0; EP0558724A1; AU2515392A; HUT67752A; CZ81593A3; AU2552592A; CA2094395A1; FI931869A0

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka povrchových úprav, ktoré poskytujú substrátu také charakteristiky, že je stály voči steru a leptaniu, trvalé vykazuje mazivosť za sucha, odolnosť voči korózii a zlepšené zachytenie vlhkého filmu a spôsobov aplikácie takých povrchových úprav na substrát.

Aj keď je tento vynález v prvom rade zameraný na povrchovú úpravu kovových substrátov, je potrebné poznamenať, že je podobne aplikovateľný na povrchové úpravy iných vhodných substrátových materiálov, ako sú keramické kompozície. Ďalej je potrebné poznamenať, že tu použité kovové substráty majú rozmedzie od veľmi tvrdých kovov s tvrdosťou meranou Rockwellovou C stupnicou väčšou než 40, až po mäkké kovy s hodnotou tvrdosti meranou Rockwellovou B stupnicou.

V súlade s tým môžu byť použité rôzne substrátové materiály v tomto vynáleze s tou podmienkou, že materiál má dostatočnú štruktúrnu integritu, aby odolal nárazom vysokého tlaku pri používaných aplikačných technikách.

Doterajší stav techniky

Doposiaľ bolo popísaných u mnoho rôznych, voči korózii odolných povlakov, ako i spôsobov aplikácie takýchto povlakov na substráty. Príklady možno nájsť v US patentoch č.3 574 658, 3 754 976, 4 228 670, 4 312 900, 4 333 840, 4 415 419,

552 784, 4 553 417 a 4 753 094.

Niektoré z vyššie citovaných patentov popisujú spôsoby aplikácie povlakov na povrch kusových výrobkov otryskávacími alebo pieskovacími postupmi, v ktorých je povlakový materiál aplikovaný na povrch peliet alebo iného drteného materiálu a je nárazmi pri vysokom tlaku vedený proti povrchu kusových výrobkov za účelom aplikácie povlaku z peliet alebo drte na povrch kusového výrobku. Napríklad v US patente č.3 574 658 je popísaný spôsob aplikácie suchého maziva charakteru sírnika molybdeničitého alebo sírnika wolframičitého ako povlaku na drtený materiál a potom aplikácie tohto suchého maziva na povrch kusových výrobkov ako povlak. US patent č.3 754 976 popisuje spôsob povlakovania, pri ktorom sú drť a práškovaný kov vstrekované voči povrchu kusového výrobku, ktorý bol predtým čistený miernym prúdom otryskovacích častíc za neprítomnosti poťahovacieho materiálu. US patent č. 4 228 670 popisuje spôsob, v ktorom je oceľová alebo sklenená drť zmiešaná s lubrikantom a fúkaná voči povrchu kusového výrobku. US patent č.4 312 900 popisuje spôsob, v ktorom je povrch kusového výrobku na počiatku jamkovaný ofukovaním drťou s použitím obrazívnych materiálov, ako je sklo alebo piesok, s nasledujúcim vleštením suchým sírnikom molybdeničitým do jamiek, vytvorených na povrchu kusového výrobku ofukovaním drtí. US patent č.4 552 784 popisuje ďalší spôsob aplikácie kovového prášku na povrch kusového výrobku otryskávaním. V US patente č. 4 753 094 je opäť popísaný spôsob, v ktorom je aplikovaný tenký film sírnika molybdeničitého na substrát otryskávaním za účelom priľnutia sírnika molybdeničitého k povrchu substrátu ako jeho povlaku.

Žiadny z uvedených popisov neposkytuje produkty, demonštrujúce kombináciu charakteristík a vlastností, ktoré sú dosiahnuté u produktov podľa predloženého vynálezu, ani neposkytujú spôsoby výroby takýchto produktov. Existuje potreba predĺženej doby životnosti povrchu substrátov ako sú kovové povrchy a zníženie ich frikčných vlastností, za účelom zníženia nákladov na opravy a výmeny a je centrom záujmu intenzív3 neho výskumu a vývoja.

Dosiahli sa však iba relatívne obmedzené úspechy použitím už známych povlakov, farieb a lubrikantov (ako mokrých, tak suchých). Každá zo známych technik pre spracovanie substrátov ako sú povrchy kovov predstavuje značné problémy a nevýhody pokiaľ ide o náklady, ťažkosti v aplikácii, vlastnosti získaného produktu a podobne.

Očakáva sa, že spôsobom podľa vynálezu sa dosiahne modifikácia povrchu, kedy sa niekoľko polymérov viaže s povrchom spracovávaného kusového výrobku alebo substrátu. Pre tieto účely sa výraz väzba alebo viazaný bude týkať buď fyzikálnych alebo chemických väzieb, ktoré vznikajú v produktoch a sú demonštrované požadovanými charakteristikami. Ak sa vychádza z tohto predpokladu, existuje hypotéza, že povrchové úpravy podľa vynálezu nie sú povlaky, ale sú permanentne viazané so substrátom a môžu byť odstránené iba namáhaním samotného povrchu substrátu. V súlade s tým, spôsoby povrchovej úpravy podľa predloženého vynálezu vedú k produktom s permanentnou povrchovou úpravou, ktorá je dlhodobá, má trvalú menivosť za sucha odolnosť voči korózii, ktoré doteraz neboli dosiahnuté.

V známych spôsoboch využívajúcich polyméry pre poskytnutie požadovaných fyzikálnych vlastností povrchom substrátov ako sú kovové substráty sa obvykle používajú fluórouhlovodíkové polyméry, ako je tetrafluórmetylen (TEE) dostupný napr. pod názvom Teflon” od E.I.Du Pont de Nemours and Co. (Inc.), ako povlakový materiál. 0 teflonom potiahnutých povrchoch je známe, že znižujú ster a adhéziu, ale musia sa aplikovať na substrát za použitia primerov ako sú epoxyzlúčeniny. Potiahnuté povlaky sa v súlade s tým obrusujú za mierneho tlaku, tieto povlaky nie sú rovnomerné alebo tenké a vyžadujú vysoké teploty pre aplikáciu.

Podstata vynálezu

Predložený vynález prekonáva mnoho zo známych nedostatkov známeho stavu techniky. Vynález zahrňuje prípravu časticovej zmesi kovových zlúčenín, obsahujúcich síru, ako je sírnik molybdeničitý alebo sírnik wolframičitý a fluóruhlovodíkového polyméru, ako je tetrafluórometylén, s výhodou v pomere od asi 1:1 do asi 10:1 dielov fluórouhlovodíkového polyméru ku zlúčenine kovu, obsahujúceho síru (na báze hmotnostných percent).

Tlakovaný prúd časticovej zmesi je nárazmi vedený na povrch substrátu pri dostatočnom tlaku a po dostatočnú dobu pre vyvolanie modifikácie povrchu, pričom časticová zmes a povrch sa vzájomne ovplyvňujú. Výsledkom aplikácie takýchto povrchových úprav na povrch substrátu je, že výsledný produkt vykazuje vynikajúcu odolnosť voči korózii ako i dlhodobú životnosť a trvalú mazivosť za sucha. Naviac sa zistilo, že povrchové úpravy poskytujú relatívne tenké, nepriepustné^, povrch vytvrdzujúce úpravy povrchu substrátu alebo kusového výrobku. U týchto povrchových úprav sa zistilo, že sú dostatočne tenké, takže úpravy neinterferujú s kritickými toleranciami akýchkoľvek spracovaných častí alebo komponentov.

V súlade s tým, je hlavným objektom predloženého vynálezu poskytnutie nových a zlepšených povrchových úprav pre aplikácie na substráty a poskytnutie metód aplikácie takých povrchových úprav na substráty.

Ďalším objektom je poskytnutie voči korózii odolných povrchových úprav, charakterizovaných dlhou životnosťou trvalými charakteristikami mazivosti za sucha ako i poskytnutím nepriepustného, povrch vytvrdzujúceho vonkajšieho povrchu na substráte.

Ďalším objektom je poskytnutie metód prípravy povrchových úprav na substrátoch, ktoré sú odolné voči korózii, majú dlhú životnosť a trvalú mazivosť za sucha.

Ďalším objektom je poskytnutie povrchovo upraveného produktu, majúceho vysoký stupeň mazivosti za sucha.

Ďalším objektom je poskytnutie kovového povrchu, vykazujúceho dlhú životnosť, trvalú mazivosť za sucha a vysokú odolnosť k teplotným extrémom.

Ešte ďalším objektom je poskytnutie metód prípravy takých tenkých povrchových úprav, ktoré vykazujú dlhú životnosť, trvalú mazivosť za sucha, odolnosť voči korózii a teplu ako i zlepšené vlastnosti zachytenia (alebo retencié) tenkého filmu.

Ešte ďalším objektom je poskytnutie metód relatívne rýchlej a nenákladnej aplikácie povrchových úprav podľa predloženého vynálezu na povrch substrátov.

Iné objekty tohto vynálezu, naviac k Vyššie uvedeným, budú zrejmé odborníkom z nasledujúceho popisu.

Popis obrázkov na výkrese

Obr.l je schematický prietokový diagram, ilustrujúci spôsob podľa predloženého vynálezu, použitý pre aplikáciu za sucha mazivej, voči korózii odolnej povrchovej úpravy na povrch substrátu.

Obrázok je schematický prietokový diagram, predstavujúci uskutočnenie metód podľa predloženého vynálezu pre aplikáciu povrchových úprav na substrát.

V uskutočnení podľa vynálezu znázornenom na obr.l je ilustrovaný viacstupňový proces, v ktorom je povrch substrátu najprv podrobený prípadnému stupňu predčistenia rozpúšťadlom za účelom odstránenia akýchkoľvek voľných povrchových nečistôt, ako sú uhľovodíky a iné fyzikálne a chemické zvyšky, zo substrátu pred ďalším spracovaním. Tento stupeň predčistenia sa používa za účelom zníženia kontaminácie, s ktorou je možné sa stretnúť a ktorá môže interferovať s aplikáciou povrchovej úpravy na povrch otryskávaním.

Vhodné rozpúšťadlo, použité pri tomto predčistení, je špecifické vzhľadom k substrátu. Napríklad veľmi znečistené, mastné substráty si vyžiadajú Stoddardovo rozpúšťadlo pre čistenie povrchu substrátu. Pre povrchy substrátu, ktoré sú neodplyňujúce, ako je chróm/molybdénová alebo nerezová oceľ, môže byť v ultrazvukovom čistiacom procese použité 1,1,1-trichlóretán alebo ekvivalentné rozpúšťadlo. Pre odplyňujúce substráty sa v ultrazvukovom čistiacom postupe používa Barnsonovo IS rozpúšťadlo.

V špecifickom rozpúšťadlovom predčistiacom procese používanom v laboratóriu sa kovový substrát obrusuje kefou v Stoddardovom rozpúšťadle pomocou zariadenia Hurri-Safe Special Formula Dagreaser pri riedení 1:4 v studenej časti pračky Hurri-Kleen a substrát sa potom suší vzduchom. Potom sa materiál čistí buď v Barnson IS formulovanom čistiacom roztoku, riedenie 1:10 alebo sa predčistí v 1,1,1,-trichlóretane (dostupný od Brownella) za použitia nepriamej metódy v Branson 8200 Ultrasonic Cleaner, naplnenom Branson IS formulovaným čistiacim roztokom, riedenie 1:10. Doba čistenia je asi 15 min pri 40 °C.

Ako je na obrázku znázornené, po ukončení stupňa predčistenia rozpúšťadlom sa potom substrát podrobí stupňu abraΊ živného čistenia/narušenie povrchu, pre vytvorenie dostatočného a vhodného množstva, nerušenej plochy povrchu substrátu za tým účelom, aby bola potom vo vzájomnom pôsobení s materiálom pre povrchovú úpravu, ktorý sa potom aplikuje. V tomto stupni abrazívneho čistenia sa odstránia zo substrátového materiálu akékoľvek oxidačné alebo kontaminačné látky, ktoré sa neodstránili v stupni predčistenia.

Tento stupeň abrazívneho čistenia/narušenie povrchu môže byť uskutočnené v otryskávacej komore v súlade s postupom popísaným pre predčistenie v US patente č.4 753 094 (ktorého popis je tu uvedený ako referencia). Špecifické parametre spracovania v tomto stupni procesu sú voliteľné v závislosti na materiáli substrátu a jeho zamýšľanom konečnom použití. Napríklad prívodný tlak/rýchlosť, teplota, uhol prívodu, doba otryskávania a podobné parametre procesu sú voliteľné a budú sa meniť v závislosti na finálnom spracovaní substrátu a jeho zámeru - zvýšenie mazivosti za sucha, odolnosti voči opotrebeniu, rýchlemu uvoľňovaniu (t.j. nelepivému účinku), rozmedzia pracovnej teploty a/alebo odolnosti voči korózii.

Pokiaľ ide o materiály, používané pri otryskávaní pri tomto stupni abrazívneho čistenia /narušenia povrchu, bolo zistené, že pre mäkšie, neželezné kovy a zliatiny (napr. hliník, meď, olovo, horčík, zinok, berýlium, zlato, cín, bronz, mosadz atď.) môžu sa použiť sklenené guličky, nylonové alebo plastikové častice alebo hliníkové broky pre otryskávanie čisteného povrchu substrátu. Pre tvrdé neželezné kovy (napr. nikel) a pre železné kovy a zliatiny (napr. železo, molybdén, chróm, wolfrám, vanád, oceli a nerezovú oceľ), môžu byť použité častice oxidu hlinitého, častice karbidu kremičitého, sklenené guličky, častice piesku, oceľové broky a podobné pre otryskávanie pri čistení povrchu substrátu. V tejto súvislosti sa zistilo, že menej agresívne médiá (napr. sklenené gu8 lieky) môžu sa použiť pre aplikácie, kde sú požadované charakteristiky a!ko rýchle uvoľnenie alebo nelepivosť, zatiaľ čo viac agresívne médiá ako je oxid hlinitý alebo karbid kremičitý, sú výhodné pre použitie v aplikáciách kde sa u konečného produktu požadujú charakteristiky ako je zvýšená odolnosť voči opotrebeniu alebo mazivost za sucha.

S ohľadom na prívodné tlaky, ktoré sa používajú pri uskutočnení tohto abrazívneho čistiaceho stupňa, sa predpokladá, že tlaky až do 1 750 kPa sa môžu použiť pre tvrdé a veľmi tvrdé substráty ako sú chróm/molybdénová oceľ a karbidy volfrámu, žatiaľčo nižšie prívodné tlaky menej než 140 kPa sa môžu použiť pri iných aplikáciách. Tu použitý výraz prívodný tlak je definovaný ako otryskávací tlak aplikovaný na substrát vo vzdialenosti 5,09 cm od trysky prívodného zariadenia.

Teplotné rozmedzie používané pri uskutočňovaní tohto abrazívneho stupňa čistenia je záležitosťou voľby a nie je pre dosiahnutie spracovania povrchu podstatné. Naviac bolo zistené, že teploty v rozmedzí medzi teplotou okolia a asi 50 °C sú vhodné pre čistiaci stupeň.

V špecifickom stupni abrazívneho čistenia/povrchového narušenia použitom v laboratóriu sa substráty, ktoré sa čistia/narušujú spracovávajú oxidom hlinitým (zvlášť jemný -Brownells) s použitím Techni Blast Model 36 čistiaceho zariadenia, dostupného pod názvom SURFGRÄD pri 58 stopách štvorcových za minútu pri tlaku 100 libier. Toto čistiace zariadenie má 3/16 palcovú otryskávaciu hubicu s keramickou tryskou. Alternatívne, substráty, ktoré sa čistia/narušujú sklenenými guličkami (č. 270 US veľkosť sita-Brownells) sa otryskávajú s využitím Trinco Direct Pressure Cabinet Model 36X30/PC s 1/4 palcovou tryskou (vnútorný priemer) a substráty sa otryskávajú pri 420 - 840 kPa (s výhodou pri 560 až

700 kPa) zo vzdialenosti medzi asi 5,08 cm až 20 cm) v uhle od asi 20° do 90° (s výhodou asi 30° - 60°) až do získania jednotne narušeného povrchu a odstránenia všetkých povrchových nečistôt.

V stupni tretom znázornenom na obrázku je substrát čistený vzduchom, pomocou suchého, stlačeného vzduchu pre odstránenie akýchkoľvek zbytkov média z čistenia/narušenia, čím sa predchádza akýmkoľvek možným krížovým znečisteniam rôznymi médiami.

Keď sú stupne jeden, dva a tri predbežného čistenia ukončené, spracováva sa substrát za podmienok podľa vynálezu.

V súlade s predloženým vynálezom je tlakovaný prúd časticovej zmesi zlúčenín kovu, obsahujúcich síru a fluóruhlovodíkový polymér vedený v natlakovanom prúde ta.k, aby narazil na povrch substrátu pri dostatočnom tlaku a po dostatočnú dobu preto, aby na seba vzájomne pôsobili časticová zmes so substrátom a získala sa prekvapivo tenká, nepriepustná, povrch vytvrdzujúca, voči korózii odolná, trvalá za sucha mazivá konečná úprava povrchu substrátu.

V praxi je substrátom, ktorého povrch má byť spracovaný, s výhodou kovový povrch. Ako sme však vyššie poznamenali, môže byť substrátom akýkoľvek železný alebo neželezný kov alebo zliatina kovu alebo keramické kompozície.

Za účelom urýchlenia nárazov alebo otryskávania častíc proti povrchu substrátu bolo zistené, že môže byť použité vhodné otryskávacie médium, majúce vhodnú veľkosť brokov, pre účely prenesenia zmesi na vopred narušený povrch substrátu. Ďalším účelom otryskávacieho média naviac k tomu, že je nosičom materiálu pre povrchovú konečnú úpravu, je tvrdenie po10 vrchu otryskávacím postupom. Vhodné otryskávacie médium pre použitie podľa vynálezu je volené ako funkcia jeho kompatibility so Substrátom a jeho afinity pre časticový materiál pre konečnú povrchovú úpravu, ktorý nesie.

Naviac veľkosť a tvrdosť otryskávacieho média ovplyvňujú, ako bolo zistené, účinný prenos materiálu pre konečnú povrchovú úpravu na čistený, narušený povrch substrátu. V tejto súvislosti sa zistilo, že vhodne môžu byť v procese podľa vynálezu použité broky veľkosti v rozmedzí SAE vel.č. S70 až asi S780 (s výhodou asi vel.č.S70 a S230, najvýhodnejšia asi vel.S170). Zistilo sa, že mäkšie kovové substráty (aké sú tie, ktoré majú Rockwellovu B stupnicu alebo Rockwellovu C stupnicu v rozmedzí 40 a nižšiu) s výhodou používajú broky väčšej veľkosti (ako je asi SAE vel.č. 170 a vyššia) za účelom dosiahnutia maxima konečného pokrytia povrchu. Taktiež sa zistilo, že u tvrdých kovov (Rockwellova C stupnica 40 a vyššie) sú také veľké broky (t.j. SAE Č.S170 a vyššie) rovnako výhodné pre dosiahnutie kontinuálneho pokrytia povrchu. Je potrebné však uviesť, že menšie veľkosti brokov sa môžu tiež použiť v určitých aplikáciách, aby sa predišlo hrubosti povrchu.

Príklady vhodných otryskávacích médií, ktoré môžu byť podľa vynálezu použité, sú oceľové broky, broky z nerezovej ocele hliníkové broky, plastové broky a podobne, majúce dos- t tatočnú štruktúrnu integritu, aby odolali nárazu na povrch substrátu.

Obecne je povrchovú úpravu zaisťujúca kompozícia podľa vynálezu tvorená časticovou zmesou pevných mazív, formulovaných pre poskytnutie mazivosti za sucha a/alebo odolnosti voči korózii a/alebo nelepivých vlastností, požadovaných pre účely konečného použitia produktu. Vhodné pevné mazivá pre použitie v časticových zmesiach podľa predloženého vynálezu zahrňujú fluorouhlovodíkové polyméry a nosmé alebo spájacie polyméry.

Príklady vhodných fluórouhlovodíkových polymérov sú homogenáty alebo zmesi jemne rozptýlených fluórouhlovodíkových živíc, majúcich plne fluórované uhlíkové raťazce ako sú tetrafluóretylénový homopolymér (TEE), hexafluórpropylén (HFP), perfluóralkoxyvinyléter (PPVE), kopolyméry TFE a HFP, kopolyméry TFE a PPVE. Ďalšími vhodnými fluóruhlikatými polymérmi sú fluórpolymérové živice, ktoré nie sú plne fluórované ako je etyléntetrafluóretylén (ETFE), polyvinylidenfluorid (PVDF), etylénchlortrifluóretylén (ECTFE), kopolyméry etylénu a TFE, ako sú produkty dostupné pod názvom Tefzel od E.I.Du Pont de Nemours and Co. (Inc.). Molekulová hmotnosť fluóruhlikatých polymérov, používaných podľa vynálezu, sa môže meniť v širokom rozsahu i keď sú preferované molekulové hmotnosti od asi 800 do asi 2000 a hlavne asi 1000-1800. Ďa§ lej je treba uviesť, že zmesi fluóruhlikatých polymérov rôznych molekulových hmotností môžu byť podľa vynálezu s výhodou použité, ako napríklad zmesi tetrafluóretylénov s molekulovou hmotnosťou 1100 a 1300.

Súhrnne sa polyméry fluóruhlikaté volia podľa ich schopnosti poskytovať svoje individuálne charakteristiky substrátu a ich afinity k substrátu, použitému otryskávaciemu médiu a/alebo inému zvolenému pevnému maznému materiálu. Ďalej sú vhodné fluóruhlikaté polyméry pre použitie podľa vynálezu nepriepustné a chemicky nereaktívne k vode a iným pevným látkam, UV žiareniu a plynom. Polyméry sú vysoko tepelne stabilné a budú odolávať vysokým teplotám nad povrchom (t.j. asi 204 až 260 °C), čo je výsledkom ich C-F a C-C väzobných síl a výsledkom nepolárneho charakteru lineárneho polyméru. Tieto živice majú nízky koeficient steru a nízku dielektrické konš12 .tantu a stratový činiteľ. Vykazujú vysoký stupeň lineárnej flexibility a sú ohňovzdorné.

Inými pevnými mazivovými zložkami časticovitej zmesi použitej podľa vynálezu sú síru obsahujúce kovové zlúčeniny, ktoré pôsobia ako nosičová alebo spojivová molekula v postupe podľa vynálezu. Vhodné sulfidy kovov pre účely predloženého vynálezu majú protioterové/za sucha mazové schopnosti, môžu odolávať zvýšeným teplotám pri spracovaní a/alebo vykazujú vysokú afinitu voči kovom, ktoré sa tu používajú ako substráty alebo ako otryskávacie média ako i vykazujú vysokú afinitu voči fluóruhlikatým polymérom zvoleným ako časť zmesi pre povrchovú úpravu.

Reprezentantmi vhodných síru obsahujúcich zlúčenín kovov pre použitie podľa vynálezu sú sírniky molybdénu, volfrámu, olova, cínu, medi, vápnika, titanu, zinku, chrómu, železa, antimónu, bizmutu, striebra, kadmia a ich zliatiny a zmesi.

Výhodne sa používa sírnik molybdeničitý ako síru obsahujúca zlúčenina kovu v časticových zmesiach. Sírnik molybdeničitý má vysokú afinitu k oceli a iným základným kovom a má schopnosť zvyšovať tvrdosť povrchu, odolnosť voči korózii, zvyšovať teplotnú odolnosť a mazivosť za sucha. Má tiež vysokú afinitu k fluóruhlikatým mikropráškom, ktoré môžu byť výhodne použité podľa vynálezu. Zistilo sa, že použitie sírnika molybdeničitého tu zabezpečuje dve funkcie, a to ako suchého mazivového aditíva, tak aj nosičovej/spojivovej molekuly pre fluóruhlikatý polymér pre zlepšenie povlaku otryskávacieho média.

Všeobecne je množstvo fluóruhlikatého polyméru, ktoré sa zabuduje do časticovej zmesi pre poskytnutie žiadanej povrchovej úpravy determinované množstvom tohto polyméru po13 trebného pre nasýtené molekuly nosiča alebo spojiva ako je sírnik molybdeničitý. Celkové množstvo časticovej zmesi, použitej pre aplikáciu konečnej úpravy na substrát pôsobením otryskávania v otryskávacej kabíne je stanovené množstvom materiálu potrebného pre udržanie plnopotiahnutého otryskávacieho média v priebehu otryskávacej operácie v komore.

V laboratórnom uskutočnení praktického príkladu podľa predloženého vynálezu, sa použije Techni Blast Model 36 SURFGARD Peen Plating Machine, 70 kubických stôp za minutu pri tlaku 100 libier, 3/16 palcové sacie otryskávacie trysky s keramickou hubicou pre vedenie časticovej zmesi proti povrchu substrátu v otryskávacej komore. Komora sa naplní 500 ml (objem) sírnika molybdeničitého (super jemný, šarža Č.510DS, Climax Molybdenum Co.), 500 ml (objem) tetrafluóretylénu, majúceho molekulovú hmotnosť asi 1100 (Teflon Fluoroadditive Type MP 1100, šarža č.BM ÄBA 0D002, Du Pont), 500 ml (objem) tetrafluóretylénu, majúceho molekulovú hmotnosť asi 1300 (Teflon Fluoroadditive Type MP1300, šarža č.68-86, Du Pont) a 0,906 kg S70 oceľových brokov (Techni Blast). Teplota v ošľahávacej komore sa udržuje na asi 50 °C a privádzací tlak u trysky otryskávacieho zariadenia bol 560 kPa. Časticová zmes s otryskávacím médiom bola vedená v 43° uhle vo vzdialenosti asi 15,24 až 20,32 cm, až do dosiahnutia jednotného, spracovania povrchu bez prázdnych miest.

Po ukončení stupňa štyri na obrázku, kde sa aplikuje povrchová úprava na substrát v súlade so spôsobom podľa vynálezu, bolo zistené, že výsledný produkt môže byť s výhodou podrobený stupňu následného čistenia a ochrany (stupeň päť na obrázku). V tomto stupni procesu sa substráty, majúce aplikovanú povrchovú úpravu podľa vynálezu, čistia suchým, stlačeným vzduchom pre odstránenie akýchkoľvek zostávajúcich častíc z povrchového spracovania. Substrát sa premýva čistiacim roz14 tokom a chráni olejom, ktorý je kompatibilný s konečným použitím materiálu, ak je to žiadúce.

Vo výhodnom uskutočnení predloženého vynálezu sa povrchová úprava robí na povrchu 5,08 cm x 5,08 cm, 0,6 cm hrubej vzorke chróm/molybdénovej ocele. Tvrdosť vzorky chróm/molybdénovej ocele bola 53 merané Rockwellovou C stupnicou. V tomto spôsobe sa po predčistení vzorky vo vhodnom rozpúšťadle podrobí vzorka stupňu abrazívneho čistenia/narušenia povrchu v komore, kde sa na povrch ocele aplikovali broky oxidu hlinitého pri 420 kPa v uhle asi 45° za teploty okolia.

Potom sa vzorka zavedie do otryskávacej komory a použije sa Techni Blast Model 36 SURFGARD Peen Plating Machine, majúcu 3/16 palcovú saciu otryskávaciu trysku s keramickou hubicou pre vedenie časticovej zmesi proti povrchu vzorky. Časticová zmes sa pripraví zmiešaním 620 g (hmotn.) tetrafluóretylénu, majúceho molekulovú hmotnosť asi 1500 (Teflon Fluorpromdditive Type MP 1500J, šarža č.999999) v kontajneri so 45,3 kg SAE Č.S170 oceľových brokov. Potom sa primieša 410,93 g (hmotn.) tetrafluóretylénu (MP1500J) k oceľovým brokom v tom istom kontajneri. V oddelenom kontajneri sa zmieša

850,2 g (hmotn.) sírnika molybdeničitého (superjemný, šarža Č.510DS, Climax Molybdenum Co.) so 45,3 kg oceľových brokov SAE Č.S17Ó.

Obsahy oboch nádob sa potom zmiešajú a ku zmesi sa pridá ďalších 688 g (hmotn.) tetrafluóretylénu (MPÍ500J). Táto spojená zmes obsahuje 1723 g (hmotn.) tetrafluóretylénu, približne 13,5 kg (hmotn.) sírnika inolybdeničitého s asi 85 kg oceľových brokov SAE Č.S170. Výsledná spojená zmes má hmotnostný pomer tetrafluóretylénu k sírniku molybdeničitého asi 2:1.

Teplota v otryskávacej komore sa udržuje na asi 50 °C a privádzací tlak u hubice otryskávacieho zariadenia je 560 kPa. Oceľové broky ako otryskávacie médium, majúce Časticovú zmes umiestnenú ako povlak na povrchu brokov, sa tryskajú na predčistený, narušený povrch vzorky v uhle asi 45° zo vzdialenosti asi 10,16 cm po dobu asi 15 sekúnd do vytvorenia jednotného povrchu bez prázdnych miest na povrchu vzorky chróm/molybdénovej ocele .

Po spracovaní otryskávaním sa vzorka podrobí čisteniu nasledujúcemu po spracovaní pôsobením Stoddardovho rozpúšťadla v Hurri-Kleen zariadení. Po tomto čistiacom stupni nasleduje čistenie výsledného produktu v 1,1,1-trichlóretyléne v 100 ml kadinke a pred hodnotením sa výsledný čistený povrchové upravený produkt suší vzduchom.

Pri výslednom produkte sa zistilo, že je má povrch, ktorý je odolný voči sterom a leptaniu, je trvalý, odolný voči korózii a má charakteristiky suchej mazivosti a neobyčajného zachytenia vlhkého filmu.

Tu popísaná metóda prípravy povrchovej úpravy na substráte je spôsob, ktorý poskytuje produkt, vykazujúci veľký rozsah zlepšení inak nedosiahnuteľných. Povrchovo upravený produkt má permanentne suchú mazivosť a je vysoko odolný voči teplotným.extrémom. Naviac povrchovo upravený produkt posky- ε tuje prirodzenú obranu voči bežnej oxidácii a korózii, pretože je chemicky inertný. Ďalej konečná úprava povrchu spracovaného substrátu vykazuje výnimočnú trvanlivosť a je extrémne tenká, ako bolo namerané je nižšia než asi 0,5 mikrometrov na rozdiel od povlakov podľa známeho stavu techniky, kde sa nameral povlak v tisícinách palca (0,00254 cm) ako u priemyselných štandardných elektrovylučovaných niklových povlakov, ktoré majú hrúbku 3/8 tisícin palca, ak sú ponorené do rozto16 ku pre pokrývanie niklom na 45 minút pri 90,5 °C. Ešte ďalej, povrchové úpravy podľa predloženého vynálezu sa aplikujú relatívne jednoducho i pri relatívne nízkych teplotách a nenákladne vzhľadom k poskytnutiu požadovanej modifikácie povrchu podľa vynálezu.

Produkty vyrobené podľa vynálezu majú mnohoraké použitie v rôznych odvetviach priemyslu a v produktoch, obsahujúcich kov na kov trecie body, alebo ktoré sú vystavené korózii na povrchu kovu. Príklady rozsahu využitia predloženého vynálezu zahrňujú aplikácie v automobilovom priemysle, systémoch pre manipuláciu s palivom, mechanickom náradí a zariadení, sponách, guličkových ložiskách, kolieskach a iných anti frikčných komponentoch, spotrebiteľských produktoch, včítane nádob na varenie, domácich potrieb a žiletiek, turbínach, ozubených kolesách a iných prevodových zariadeniach ako i v mnohých ďalších potenciálnych použitiach.

I keď bol vynález popísaný vo svojej výhodnej forme a istým stupňom špecifičnosti, je ho treba chápať tak, že popis predstavuje svojim spôsobom iba príklad. Je možné uskutočniť mnoho zmien v podrobnostiach a pracovných stupňoch metód a v použitých materiáloch, než aby sa tieto vymykali z rozsahu^;vynálezu a jeho myšlienky, definovaných v pripojených nárokoch.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Spôsob uskutočnenia povrchovej úpravy na povrchu substrátu, vyznačujúci sa tým, že zahrňuje prípravu časticovej zmesi síru obsahujúcej kovovej zlúčeniny a fluóruhlikatého polyméru, vrhnutie tlakového prúdu materiálu, obsahujúceho časticovú zmes na povrch substrátu a spracovanie povrchu uvedeného substrátu nárazom prúdu materiálu pri dostatočnom tlaku po dostatočnú dobu pre vyvolanie vzájomného pôsobenia uvedenej časticovej zmesi v uvedenom prúde s povrchom substrátu, poskytujúceho tenkú nepriepustnú, povrch vytvrdzujúcu, voči korózii odolnú, trvalú, za sucha mazivú konečnú úpravu povrchu uvedeného substrátu.
2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že uvedeným substrátom je kov.
3. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že uvedeným substrátom je keramická kompozícia.
4. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že uvedená časticová zmes sa viaže s povrchom substrátu v priebehu narážania prúdu materiálu na uvedený povrch.
5. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že uvedenou zlúčeninou kovu, obsahujúceho síru je sírnik molybdeničitý.
6. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že síru obsahujúcou kovovou zlúčeninou je zlúčenina, vybraná zo skupiny, zahrňujúcej sírniky wolfrámu, olova, cínu, medi, vápnika, titanu, zinku, chrómu, železa, antimónu, bizmutu, striebra, kadmia a ich zliatiny a zmesi.
7. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že uvedeným fluóruhlíkatým polymérom je tetrafluóretylén.
8. Spôsob podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že uvedený tetrafluóretylén má molekulovú hmotnosť asi 800-2000.
9. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že fluóruhlikatý polymér je zmes tetrafuluóretylénu s rôznou molekulovou hmotnosťou, zahrňujúcou tetrafluóretylén, majúci molekulovú hmotnosť asi 1100 a te.traf luóretylén, majúci molekulovú hmotnosť asi 1300.
10. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že uvedený fluóruhlikatý polymér je vybraný zo skupiny, zahrňujúcej hexafluórpropylén, perfluóralkoxyvinyléter, kopolyméry tetrafluóretylénu a hexafluórpropylénu, kopolyméry tetrafluóretylénu a perfluóralkoxyvinyléteru, etyléntetrafluóretylén, polyvinylidenfluorid, etyl-chlórtrifluóretylén, kopolyméry etylénu a tetrafluóretylénu a ich zmesí.
11. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že prúd materiálu sa vedie za tlaku zmesi asi 140 kPa a asi 840 kPa.
12. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že tlakový prúd materiálu zahrňuje otryskávacie médium, vybrané zo skupiny, zahrňujúcej oceľové broky, broky z nerezovej ocele, broky oxidu hlinitého, plastové broky a ich zmesi. .
13. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že zahrňuje predčistenie povrchu uvedeného substrátu

pred nárazovým spracovaním tohto povrchu teriálu. uvedeným prúdom ma- 14. Spôsob podľa nároku 13, v y z n a č u j ú c i s a tým, že uvedené predčistenie zahrňuje abrazívne čistenie a narušenie povrchu. 15. Spôsob podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c i s a

tým, že zahrňuje čistenie a ochranné ošetrenie substrátu po nárazovom spracovaní povrchu tohto substrátu prúdom materiálu.
16. Spôsob prípravy povrchovej úpravy povrchu kovového substrátu, vyznačujúci sa tým, že zahrňuje prípravu časticovej zmesi sírnika molybde.ničitého a fluóruhlikatého polyméru, vrhnutie uvedenej časticovej zmesi v kombinácii s otryskávacím médiom na povrch kovového substrátu a spracovanie povrchu uvedeného substrátu nárazom kombinácie otryskávacieho média a časticovej zmesi takým spôsobom, že uvedená časticová zmes a povrch uvedeného substrátu na seba navzájom pôsobí a povrchu sa poskytne ha uvedenom substráte neprestupná, povrch vytvrdzujúca, voči korózii odolná, trvalá, za sucha mazivá konečná úprava.
17. Spôsob podľa nároku 16, vyznačujúci sa t ý m, že uvedeným fluóruhlikatým polymérom je tetrafluóretylén.
18. Spôsob podľa nároku 17, vyznačujúci sa tým, že sa uvedená časticová zmes chemicky viaže s uvedeným povrchom uvedeného kovového substrátu pri náraze kombinácie otryskávacieho média a časticovej zmesi na uvedený povrch.
19. Spôsob podľa nároku 17, vyznačujúci sa tým, že uvedený tetrafuóretylén má molekulovú hmotnosť asi 800 až 2000.
20. Spôsob podľa nároku 16, vyznačujúci sa tým, že uvedeným fluóruhlikatým polymérom je zmes tetrafluóretylénov o rôznej molekulovej hmotnosti, zahrňujúca tetrafluóretylén o molekulovej hmotnosti asi 1100 a tetrafluóretylén o molekulovej hmotnosti asi 1300.
21. Spôsob podľa nároku 16, vyznačujúci sa tým, že zahrňuje predčistenie povrchu uvedeného kovového substrátu pred nárazovým spracovaním tohto povrchu uvedeným prúdom materiálu.
22. Spôsob podľa nároku 21, vyznačujúci sa tým, že predčistenie zahrňuje abrazívne čistenie a narušenie povrchu .
23. Spôsob podľa nároku 16, vyznačujúci sa tým, že sa uvedený substrát podrobí čisteniu a ochrannému spracovaniu po nárazovom spracovaní povrchu tohto substrátu uvedeným prúdom materiálu.
24. Povrchovo upravený produkt, vyznačujúci sa t ý m, že zahrňuje substrát majúci povrch a časticovú zmes kovovej zlúčeniny obsahujúcej síru a fluóruhlikatého polyméru pôsobiaceho na uvedený povrch substrátu za vzniku nepriestupnej, povrch vytvrdzujúcej, voči korózii odolnej, trvalej, za sucha raazivej konečnej úpravy povrchu uvedeného substrátu.
25. Produkt podľa nároku 24, vyznačujúci sa tým, že uvedeným substrátom je kov.
26. Produkt podľa nároku 24, vyznačujúci sa t ý m, že uvedeným substrátom je keramická kompozícia^
27. Produkt podľa nároku 24, vyznačujúci sa tým, že uvedená časticová zmes je chemicky viazaná s povrchom uvedeného materiálu substrátu.
28. Produkt podľa nároku 24, vyznačujúci sa tým, že uvedenou síru obsahujúcou kovovou zlúčeninou je sírnik molyhdeničitý.
29. Produkt podľa nároku 24, vyznačujúci sa tým, že uvedenou síru obsahujúcou zlúčeninou je zlúčenina, vybraná zo skupiny, zahrňujúcej sírniky wolfrámu, olova, cínu, medi, vápnika, titanu, zinku, chrómu, železa, antimónu, bizmutu, striebra, kadmia a ich zliatiny a zmesi.
30. Produkt podľa nároku 24, vyznačujúci sa tým, že uvedeným fluóruhlikatým polymérom je tetrafluóretylén.
31. Produkt podľa nároku 30, vyznačujúci sa tým, že uvedený tetrafluóretylén má molekulovú hmotnosť asi 800 až 2000.
32. Produkt podľa nároku 24, vyznačujúci sa tým, že uvedený fluóruhlikatý polymér je zmesou tetrafluórmetylénov o rôznych molekulových hmotnostiach, zahrňujúcich tetrafluóretylén s molekulovou hmotnosťou asi 1100 a tetrafluóretylén s molekulovou hmotnosť asi 1300.
33. Produkt podľa nároku 24, vyznačujúci sa tým, že uvedený fluóruhlikatý polymér je vybraný zo skupiny, zahrňujúcej hexafluórpropylén, perfluóralkoxyvinyléter, kopolyméry tetrafluóretylénu a hexafluórpropylénu, kopolyméry tetrafluóretylénu a perfluóralkoxyvinyléteru, etyléntetrafluóretylén, polyvinylidenfluorid, etyl-chlórtrifluóretylén, kopolyméry etylénu a tetrafluóretylénu a ich zmesí.
34. Povrchovo upravený produkt, vyznačujúci sa t ý m, že zahrňuje kovový substrát majúci povrch a časticovú zmes sírnika molybdeničitého a fluóruhlikatého polyméru, ktoré na seba vzájomne pôsobia s uvedeným povrchom substrátu za poskytnutia nepriepustnej, povrch vytvrdzujúcej, voči korózii odolnej, trvalou za sucha mazivou konečnou úpravou povrchu uvedeného substrátu.
35. Produkt podľa nároku 34, vyznačujúci sa tým, že uvedeným fluóruhlikatým polymérom je tetrafluóretylén .
36. Produkt podľa nároku 35, vyznačujúci sa tým, že uvedená časticová zmes je chemicky viazaná s uvedeným povrchom uvedeného kovového substrátu.
37. Produkt podľa nároku 35, vyznačujúci sa tým, že uvedený tetrafluóretylén má molekulovú hmotnosť asi 800 až 2000.
38. Produkt podľa nároku 36, vyznačujúci sa tým, že uvedený fluóruhlikatý polymér je zmes tetrafluóretylénov rôznych molekulových hmotností, zahrňujúce tetrafluóretylén s molekulovou hmotnosťou asi 1100 a tetrafluóretylén s molekulovou hmotnosťou asi 1300.