КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
COMPOSITION FOR COATING METAL ARTICLES

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области машиностроения и ремонта техники, в частности к нанесению полимерных покрытий на посадочные места подшипников в металлических деталях машин.
Уровень техники
Известен лак Ф-40, который предназначен для нанесения в виде покрытия на посадочные места подшипников в металлических деталях машин (детали типа «вал» и корпусные детали). Покрытия из лака Ф-40 позволяют компенсировать износ посадочных мест подшипников в деталях машин и предотвратить появление фреттинг-коррозии - основной причины изнашивания посадочных мест. Поэтому, помимо ремонта, покрытия из лака Ф-40 можно наносить на посадочные места подшипников в металлических деталях при производстве машин. Антикоррозионное покрытие из лака Ф-40 применяют также для защиты металлических изделий от воздействия водяного пара и солевых растворов [1].
К недостаткам лака Ф-40 относятся:
1. Относительно низкие деформационно-прочностные свойства материала;
2. Относительно высокие энергозатраты на термическую обработку нанесенного полимерного покрытия.
Раскрытие изобретения
Заявлена композиция для покрытия металлических изделий в узлах машин, включающая лак Ф-40, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит алюминиевую пудру и бронзовый порошок при следующем соотношении ингредиентов (в % по массе):
-лак Ф-40-87…88;
- алюминиевая пудра ПАП-1 - 11,5…12;
- бронзовый порошок БПП-1-1 - 0,5…1,0.
Лак Ф-40 (ТУ 6-06-246-92) представляет собой раствор композиции каучука и модифицированной фенольной смолы в органическом растворителе. Лак Ф-40 - прозрачная жидкость коричневого цвета без механических включений, характеризующаяся по следующим показателям:
- массовая доля сухого остатка - 20%;
- прочность связи со сталью при сдвиге при 20°C не менее - 5,0 МПа.
Состав лака Ф-40:
1) смола ФКУ (фенолоформальдегидная смола на основе замещенного фенола винилацетиленовой структуры) - 8 масс. %;
2) каучук синтетический бутадиен-нитрильный марки СКН-40С - 12 масс. %;
3) ацетон технический, ГОСТ 2768-84 - 80 масс. % [2].
Пудру алюминиевую (ГОСТ 5495-95) изготавливают истиранием первичного алюминия марки не ниже А5 по ГОСТ 11069 или его отходов, по химическому составу не уступающих алюминию марки А5. Получают пудру пяти марок: ПАП-1, ПАП-2, ПАГ-1, ПАГ-2, ПАГ-3 (таблица 1).
При изготовлении бронзовой пудры исходным сырьем служат марки бронз, близкие по составу к получаемой продукции, или специально приготовленные сплавы. Получение пудры включает в себя фрезерование заготовок сплавов, размол крупки в шаровой мельнице, полировку частиц во вращающемся барабане.
Форма частиц получаемых пудр - лепесткообразная. Состав пудр, %: 72-92 Cu, 1,2 Al,<1,0 Fe, примесей не более 0,8, цинк - остальное (таблица 2).
Существенным отличительным признаком от прототипа является то, что композиция дополнительно содержит в качестве наполнителей алюминиевую пудру и бронзовый порошок.
Таким образом, заявленное техническое решение имеет существенные отличительные признаки от прототипа и соответствует, тем самым, критериям изобретения.
Цена лака Ф-40 (ТУ 6-06-246-92) составляет - 410 руб./кг, бронзового порошка БПП-1 (ТУ 48-21-150-72) - 650 руб./кг и алюминиевой пудры ПАП-1 (ГОСТ 5494-95) - 100 руб./кг. Соответственно цена заявляемой композиции составляет 375 руб./кг, что на 35 руб. или 10% меньше цены прототипа.
Экспериментальные исследования показали, что для отверждения пленок, выполненных заявляемой композицией, требуются меньшие температура - 140°C и время термообработки - 2 ч, в то время как пленки прототипа отверждают при температуре 160°C и времени 3 ч.
Установлено, что прочность пленок, выполненных заявляемой композицией при вышеуказанном режиме термической обработки, составляет 12,22 МПа (фиг.1). Это на 27,5% превышает прочность пленок, выполненных прототипом (9,58 МПа). Деформация пленок, выполненных заявляемой композицией, составила 112,6%, а у прототипа 78,1% (фиг.2). Деформационные свойства по сравнению с прототипом увеличились в 1,44 раза.
Реализация отличительных существенных признаков от прототипа, а именно введение дополнительно в лак Ф-40 алюминиевой пудры ПАП-1 и бронзового порошка БПП-1, позволяет получить технический результат, который выражается в: 1) уменьшении цены материала; 2) уменьшении температуры и времени отверждения, что позволяет сократить энергозатраты на термическую обработку нанесенного полимерного покрытия; 3) повышении деформационно-прочностных свойств пленок, выполненных заявляемой композицией.
Краткое описание чертежей
Фиг.1. Прочность пленок σ при одноосном растяжении, выполненных прототипом (1) и заявляемой композицией (2).
Фиг.2. Деформация пленок ε при одноосном растяжении, выполненных прототипом (1) и заявляемой композицией (2).
Осуществление изобретения
Заявлена композиция для покрытия металлических изделий в узлах машин, включающая лак Ф-40, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит алюминиевую пудру и бронзовый порошок при следующем соотношении ингредиентов (в % по массе):
- лак Ф-40-87…88;
- алюминиевая пудра ПАП-1 - 11,5…12;
- бронзовый порошок БПП-1 - 0,5…1,0.
Лак Ф-40 (ТУ 6-06-246-92) поставляется в виде раствора в пластиковых емкостях различного объема. Разработчик - ОАО «Институт пластмасс» (г.Москва).
Алюминиевая пудра ПАП-1 (ГОСТ 5494-95) имеется в широкой продаже. Бронзовый порошок БГПП-1 (ТУ 48-21-150-72) имеется в широкой продаже. Поставляется в полиэтиленовых пакетах в количестве 10 и 50 г.
Ингредиенты взвешивали на аналитических весах марки ВЛА-200М. Первоначально в стеклянную емкость заливали отобранный лак Ф-40, затем добавляли алюминиевую пудру ПАП-1 и бронзовый порошок БПП-1, после чего композицию тщательно перемешивали. Композицию использовали в течение 10 мин.
Образцы представляли собой пленки прямоугольной формы 60×15×0,21 мм. Расчетная длина образца составляла 30 мм. В качестве подложки при изготовлении пленок использовали пластину 200×160×4 мм из фторопласта-4. Прямоугольную форму и геометрические размеры пленки обеспечивали при помощи рамки-трафарета 180×140×0,8 мм из стали 3 с тремя окнами для пленок. Внутренние размеры окон - 70×20 мм. Рамку накладывали на фторопластовую пластину и заполняли ее, нанося послойно лак Ф-40 или композицию волосяной кистью №5. После заполнения рамки поверхность покрытия формовали фторопластовой пластиной с целью обеспечения равномерной толщины полимерной пленки. После отверждения образцы кондиционировали в течение 16 ч при стандартной атмосфере 23°C [3]. Предельные отклонения размеров образцов не превышали по длине и ширине ±0,1 мм. Отверждение пленок проводили в сушильном шкафу СНОЛ-3.5,3.5,3.5/3 в течение 2 и 3 ч при температурах 140 и 160°C.
Деформационно-прочностные свойства пленок лака Ф-40 и заявляемой композиции оценивали прочностью и относительным удлинением при одноосном растяжении пленок. Испытания образцов осуществляли на разрывной машине ИР 5047-50 с одновременной записью диаграммы «нагрузка-деформация». Скорость нагружения при испытаниях была постоянной и составляла 5 мм/мин.
Библиографические данные
1. http://www.nicp.ru/
2. Клей для соединения однородных изделий из металла, стекла, пластмасс и керамики [Текст]: Патент на изобретение №2418025 РФ Заявл. 29.05.2009 / Ли Р.И., Бутин А.В., Кондрашин С.И., Шипулин М.А. // Дата публикации заявки: 10.12.2010, Бюл. №34, Опубликовано 10.05.2011, Бюл. №13.
3. Металлические порошки и порошковые материалы: справочник / Б.Н. Бабич, Е.В. Вершинина, В.А. Глебов и др. / Под ред. Ю.В. Левинского. - М.: ЭКОМЕТ, 2005. - 520 с.
4. ГОСТ 12423-66. Пластмассы. Условия кондиционирования и испытания образцов (проб) [Текст]. - М.: Изд-во стандартов, 1989. - 6 с.