УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ ЖИДКОФАЗНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ НА ПОВЕРХНОСТЬ ИЗДЕЛИЙ

Полезная модель относится к области защиты изделий от коррозии и может быть использована для длительной протекторной защиты изделий при низкой себестоимости материала покрытия за счет локального нанесения металлических жидкофазных покрытий, а также для покрытий отдельных участков изделий, декоративных и ремонта покрытий.
Известна дополнительная металлизация изделий в декоративных целях путем местного термонапыления мелкими каплями на охлажденное металлическое покрытие (Metal Finish, 2005, 103, №7. с.35-38), что приводит к увеличению затрат и расхода цветных металлов.
Известно устройство для нанесения локальных покрытий и/или утолщений покрытий задаваемой формы и массы с помощью локального контактного оплавления (Л.И.Анатырчук. «Термоэлементы и термоэлектрическое устройство», Киев, «Наукова думка», 1979, с.185). Действие устройства основано на механическом контакте (прижиме) сплава с покрываемым участком изделия. При подводе постоянного электрического тока в местах контакта сплав оплавляется и смачивает изделие.
Однако подвод тока к изделию усложняет конструкцию устройства, особенно при нанесении на горячее изделие сразу при выходе из расплава металла покрытия.
Известны устройства для нанесения текучих веществ на поверхность изделий, в которых используется смачивание задаваемых участков поверхности разными расплавами - в т.ч. расплавами металлов (а.с. СССР №963749 «Устройство для нанесения паяльной жидкости или других текучих веществ на детали», В23К 3/06, В05С 1/00, опубл. 07.10.1982, а.с. СССР №1214240 «Устройство для нанесения жидкого вещества на поверхность изделия», В05С 1/06, В23К 3/00, опубл. 28.02.1986, патент РФ №2016719 «Устройство для нанесения жидкого паяльного материала», В23К 3/08, опубл. 30.07.1994). Устройства содержат емкости с расплавами для наносимого материала, оборудование для перемещения покрываемых изделий, дозаторы расплавов, регулирующие массу наносимого расплава, и средства перемещения дозаторов. Однако у этих устройств сложная конструкция и они не могут быть использованы для нанесения локальных протекторных покрытий для нанесения на изделия с покрытиями.
Известно устройство для непрерывного нанесения покрытий из пленкообразующих материалов на подложки (патент РФ №2015741, В05С 1/06, опубл. 15.07.1994), выбранное в качестве прототипа, содержащее резервуар для рабочего раствора, элемент для переноса вещества из резервуара на подложки, выполненный из материала, обладающего капиллярными свойствами. Устройство обеспечивает нанесение на изделие сплошных равномерных тонких покрытий.
Недостатками устройства являются невозможность получения локальных металлических покрытий регулируемой толщины на поверхности различных изделий, нанесения высокотемпературных покрытий и флюсов, а также большое количество элементов для переноса материала покрытия.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в нанесении локальных металлических жидкофазных покрытий различного состава, регулируемых размеров и массы, в том числе протекторных, и снижении расхода материала покрытий.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для нанесения локальных металлических жидкофазных покрытий на поверхность изделий, включающем емкость для расплава покрытия и средства для капиллярного переноса расплава из емкости на поверхность изделий, согласно полезной модели, устройство снабжено средством для нагрева расплава покрытия и механизмом, обеспечивающим контакт средств для капиллярного переноса расплава с поверхностью изделий.
Кроме того, средства для капиллярного переноса расплава выполнены в виде капиллярных трубок и/или стержней, и/или щеток, и/или фитилей, и/или лент, и/или отливок с капиллярными отверстиями и размещены на дне емкости для расплава и/или на стенке, и/или на крышке. Механизм, обеспечивающий контакт средств для капиллярного переноса расплава с поверхностью изделий, выполнен с возможностью вибрации, а устройство снабжено приспособлениями для скоростного охлаждения поверхности изделий.
Нанесение локальных металлических жидкофазных покрытий или утолщений в большинстве случаев осуществляют при использовании капиллярных сил - ведь расплавы металлов и флюсы-расплавы имеют достаточно высокую вязкость для захвата массы расплава и хорошо смачивают как горячее покрытие на изделии при выходе его из расплава металла покрытия, так и пористые средства для капиллярного подвода расплавов к участкам для нанесения утолщений. Это обеспечивает нанесение локальных покрытий и утолщений покрытий разной задаваемой массы и размеров.
В предлагаемом устройстве нанесение локальных металлических жидкофазных покрытий и утолщений осуществляется путем контактов поверхности изделий со средствами для капиллярного переноса расплава на их поверхность. С помощью предлагаемого устройства можно наносить очень тонкие мини-покрытия и локальные покрытия большой толщины как на поверхность металлических изделий, так и на поверхность изделий с покрытиями. И в зависимости от выбранной технологии устройство позволяет наносить покрытия в виде капель или групп капель с разными углами смачивания, т.к. даже небольшие контакты расплава покрытия с поверхностью защищаемого металлического изделия обеспечат переток электронов и протекторную защиту. При этом обеспечивается нанесение покрытий с регулированием расположений, формы, количества и массы утолщений покрытия.
Устройство выполнено с локальными средствами для капиллярного переноса расплава металлических покрытий из емкости, снабженной средством для нагрева расплава, так как расплав не должен затвердевать в капиллярах. В зависимости от температуры расплава обеспечивается регулирование массы и размеров локальных покрытий, которое может осуществляться в широких пределах в зависимости от назначения. Пополнение расплава покрытия в емкостях может быть осуществлено подводом расплава из ванн или периодически.
Средства для капиллярного переноса расплава покрытия могут быть двух типов: (1) с накоплением на их контактной поверхности горячего расплава для смачивания поверхности изделия при контакте (без свободного вытекания расплава из капилляров) и (2) с вытеканием горячих расплавов из капилляров, при этом вытекающая масса зависит от габаритов и конструкции капилляров. Первый тип используют для нанесения покрытий как на неподвижные, так и на перемещаемые изделия, а второй тип - для нанесения покрытий на перемещаемые изделия, в частности, при нанесении продольных покрытий на металлическую полосу и/или утолщений с большей шириной и массой.
В предлагаемом устройстве средства для капиллярного переноса расплава размещены непосредственно на дне емкости для расплава и/или на стенке, и/или на крышке и выполнены в виде групп капиллярных трубок и/или стержней, и/или щеток, и/или фитилей, и/или лент, и/или отливок с капиллярными отверстиями, причем в зависимости от требуемого нанесения покрытия средства для капиллярного переноса могут быть выполнены одинаковыми или разными по конструкции и габаритам. Это позволит выполнять нанесение покрытий как при размещении устройства в технологической линии, так и переносными устройствами для нанесения расплава покрытия на отдельные участки конструкций (в т.ч. внутри крупных емкостей), на изделия сложной формы и в труднодоступных местах.
Полезная модель иллюстрируется рисунком, на котором схематично изображено предлагаемое устройство для нанесения локальных металлических жидкофазных покрытий на поверхность изделий.
Устройство включает емкость 1 с крышкой 2 для расплава металлического покрытия, механизм 3 для обеспечения контакта средств для капиллярного переноса расплава с поверхностью изделий, средство для нагрева 4 расплава покрытия, средства для капиллярного переноса 5 расплава. Механизм 3 может быть снабжен средством 6 для обеспечения вибрации.
Устройство работает следующим образом. Емкость 1 с нагретым расплавом покрытия устанавливают над изделием 7 и при контакте средств для капиллярного переноса 5 расплава с поверхностью изделия 7 на его поверхность вытекает определенная порция расплава. В зависимости от назначения можно наносить локальные покрытия требуемой массы и величины, что позволяет снизить расход материала покрытий. В одной емкости могут быть размещены средства для капиллярного переноса расплава разных модификаций, что позволяет наносить на изделия расплавы различных составов в зависимости от поставленных задач. При нанесении локальных покрытий, например, вдоль кромок металлической полосы осуществляют ее перемещение.
Механизм, обеспечивающий контакт средств для капиллярного переноса расплава с поверхностью изделий, может быть выполнен с возможностью вибрации, что обеспечит периодичность в размещении локальных покрытий на поверхности изделия. Нанесение локальных утолщений - капельных или продольных линейных с малой массой повышает длительность защиты при малой себестоимости расплава покрытия.
На рисунке показано нанесение локальных покрытий на изделие 7 сразу двумя средствами капиллярного переноса 5, при этом нанесенные покрытия будут разными по форме, массе и величине. Могут быть использованы разные средства для капиллярного переноса расплава - в виде капиллярных трубок, щеток, лент, фитилей или отливок с капиллярными отверстиями. Кроме того, возможно нанесение покрытий на подвижное или неподвижное изделие 7 с вибрацией емкости 1 и/или изделия 7 за счет средств для вибрации 6.
Возможно смачивание покрываемой поверхности изделия флюсом-расплавом (при покрытии холодных изделий и изделий без покрытия). Для этого можно проводить обработку последовательно двумя устройствами - сначала для смачивания горячим флюсом-расплавом, а затем - расплавом металла покрытия. Кроме того, устройство может быть снабжено приспособлениями для скоростного охлаждения поверхности изделий.
Приводим несколько вариантов применения полезной модели.
Вариант 1. Нанесение на стальную ленту или полосу алюминий-цинковых протекторных покрытий с продольными утолщениями для производства сварных труб. Утолщения наносят в технологической линии, где дополнительно устанавливают предлагаемые устройства на выходе из ванны с расплавом металла покрытия. Утолщения наносят шириной до 3-6 мм и толщиной 50-300 мкм. Одновременно для горячих агрессивных сред можно наносить и мелкие локальные утолщения покрытий для повышения долговечности внутренней поверхности труб.
При покрытии полосы производят регулирование расстояний между устройствами для нанесения утолщений в зависимости от сортамента труб, которые будут изготавливать из ленты.
Вариант 2. Нанесение в заводских условиях покрытий с утолщениями и мини-утолщениями алюминиевыми и алюминий-цинковыми протекторными сплавами на стальные заготовки для изготовления разных конструкций, емкостей и аппаратов. Это может быть использовано для повышения долговечности защиты и снижения затрат на ремонт изделий и оборудования.
Вариант 3. Нанесение местных защитных покрытий на стальные конструкции при их монтаже и ремонте с применением переносных устройств. При этом возможно нанесение покрытий на изделие снизу вверх, а также - с боковым, нижним и фигурным размещением.
Вариант 4. Нанесение многослойных декоративных покрытий на участки конструкций и изделий осуществляют переносными устройствами при возможности последовательной и неоднократной обработки участков изделий смачиванием флюсом-расплавом, а затем - расплавами металлов покрытий. При обработке флюсом-расплавом (в т.ч. с горячей обдувкой воздухом или газами) производят подогрев и флюсование поверхности.
Использование устройства позволит обеспечить протекторную защиту участков изделий с металлическими покрытиями утолщениями из сплавов, которые в коррозионно активных средах будут анодами, защиту участков с покрытиями или без них многоточечными капельными протекторами и для декоративных целей - нанесением последовательно одного на другое покрытий разной формы и разного цвета.