СПОСОБ МЕТАЛЛИЗАЦИИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ БЕТОНА
METHOD OF METALIZATION OF ARTICLES FROM CONCRETE

Изобретение относится к области получения металлизированных изделий из бетона и может быть использовано в промышленности строительных материалов.
Из уровня техники известны способы металлизации изделий из бетона.
Недостатками данных способов является недостаточная прочность сцепления металлического слоя с основой изделия из бетона и низкие показатели морозостойкости.
Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ металлизации изделий из бетона (Патент РФ №2553707), включающий плазменное напыление цветных металлов с одновременным плазменным оплавлением лицевой поверхности изделий из бетона при помощи плазмотрона и контроль качества готовых изделий.
Существенным недостатком прототипа является недостаточная прочность сцепления металлического слоя с основой изделия из бетона и низкие показатели морозостойкости.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении прочности сцепления металлического слоя с основой изделия из бетона и увеличении показателя морозостойкости.
Технический результат достигается тем, что предлагаемый способ металлизации изделий из бетона включает плазменное напыление цветных металлов на лицевую поверхность изделий из бетона при помощи плазмотрона и контроль качества готовых изделий, причем на лицевую поверхность бетона перед напылением порошка цветного металла предварительно наносят смеси жидкого стекла и технического глинозема при оптимальном соотношении 1:3-4 соответственно, а плазменное напыление производят при скорости прохождения плазменной горелки 0,30-0,35 м/с и расходе цветного металла 2,5-3,0 г/сек.
Предложенный способ металлизации изделий из бетона отличается от прототипа тем, что в предлагаемом способе на лицевую поверхность бетона перед напылением порошка цветного металла предварительно наносят смеси жидкого стекла и технического глинозема при оптимальном массовом соотношении 1: 3-4 соответственно, плазменное напыление производят при скорости прохождения плазменной горелки 0,30-0,35 м/с и расходе цветного металла 2,5-3,0 г/с.
Сопоставительный анализ технологических операций известного и предлагаемого способов представлен в таблице 1.
Таблица 1
Сопоставительный анализ технологических операций известного и предлагаемого способов
Известный способ
Предлагаемый способ
Плазменное напыление цветных металлов с одновременным плазменным оплавлением лицевой поверхности изделий из бетона при помощи плазмотрона                        Контроль качества готовых изделий
Нанесение смеси жидкого стекла и технического глинозема на лицевую поверхность бетона при оптимальном соотношении 1: 3-4 соответственно                    Плазменное напыление цветных металлов на лицевую поверхность изделий из бетона с помощью плазмотрона при скорости прохождения плазменной горелки 0,30-0,35 м/с и расходе цветного металла 2,5-3,0 г/сек.Контроль качества готовых изделий
Проведенный анализ известных способов металлизации изделий из бетона позволяет сделать заключение о соответствии заявленного способа критерию «новизна».
Предварительное нанесение на лицевую поверхность бетона смеси жидкого стекла и технического глинозема устраняют процессы дегидратации и разупрочнения поверхностного слоя бетона, что способствует повышению прочности сцепления покрытия с основой и увеличению показателя морозостойкости.
3
Оптимальные параметры плазменной металлизации изделий из бетона при мощности работы плазмотрона 6 кВт и расходе плазмообразующего газа 2,0 м/ч представлены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1
Технологические параметры при мощности работы плазмотрона
3
6 кВт и расходе плазмообразующего газа 2,0м/час
№п/п
Скорость прохождения,м/с
Расход стеклопорошка, г/с
Толщина покрытия,мкм
Прочность сцепления металлического покрытия, МПа
1
0,25
2,0
300
1,7
2,5
250
2,1
3,0
200
2,6
3,5
250
2,2
4,0
300
1,8
2
0,30<sup>*</sup>
2,0
300
2,4
2,5
250
3,0
3,0
200
3,3
3,5
250
2,9
4,0
300
2,7
3
0,35<sup>**</sup>
2,0
300
2,6
2,5
250
3,2
3,0
200
3,5
3,5
250
3,3
4,0
300
2,8
4
0,45
2,0
300
1,6
2,5
250
2,0
3,0
200
2,8
3,5
250
2,0
4,0
300
1,7
*, ** – оптимальные параметры плазменной металлизации изделий из бетона
Таблица 2
3
Оптимальные составы смеси жидкого стекла и технического глинозема при мощности работы плазмотрона 6 кВт и расходе плазмообразующего газа 2,0м/час
№п/п
Соотношение компонентов (части)
Прочность сцепления, МПа
жидкое стекло
технический глинозем
1
1
1
2,5
2
1
2
2,9
3
1<sup>*</sup>
3⃰
3,5
4
1<sup>**</sup>
4 ⃰  ⃰
3,4
5
1
5
2,8
*, ** – оптимальные составы смеси жидкого стекла и технического глинозема
Пример получения металлизированных изделий из бетона.
Для приготовления смеси для нанесения на лицевую поверхность изделий из бетона применяют жидкое натриевое стекло (ГОСТ 13078-81), технический глинозем (ГОСТ 30559-98) и алюминиевый порошок марки АДС-4.
Для металлизации использовали балочки из бетона размером 150х30х30 мм, на лицевую поверхность которых валиком наносили смесь жидкого стекла и технического глинозема при массовом соотношении 1:3-4 соответственно, а через 2 часа производили плазменное напыление алюминиевого порошка АДС-4 на лицевую поверхность балочки из бетона с затвердевшей смесью с помощью электродугового плазмотрона УПУ-8М при скорости прохождения плазменной горелки 0,30-0,35 м/с и расходе цветного металла 2,5-3,0 г/с.
После металлизации бетонные балочки подвергали контролю качества готовых изделий.
Пример осуществления контроля качества
2
Для определения прочности сцепления металлического покрытия с подложкой к поверхности балочки из бетона с напыленным алюминиевым порошком приклеивали эпоксидной смолой металлический стержень длиной 150 мм и площадью поперечного сечения 1 см. После полимеризации эпоксидной смолы в течение 24 часов приступали к определению прочности сцепления металлического покрытия с подложкой на разрывной машине R-0,5. Балочку и стержень закрепляли в специальных зажимах разрывной машины R-0,5. После равномерного нагружения происходил отрыв металлического покрытия. Для испытаний брали не менее 5 образцов. Прочность сцепления металлического покрытия определяли как среднее арифметическое значение:
Морозостойкость покрытия определяли по стандартной методике при
0
t = - 20 С.  Экспериментально установлено, что предлагаемый способ позволяет повысить качество конечного продукта.
Сопоставительный анализ показателей качества предлагаемого и известного способов представлен в таблице 3.
Таблица 3
Сопоставительный анализ показателей качества
предлагаемого и известного способов
Показатели
Ед. измерений
Известный способ
Предлагаемый способ
Прочность сцепления металлического покрытия с основой
МПа
2,8
3,5
Морозостойкость
циклы
150
170