[go: up one dir, main page]

RU2545301C1 - Method of gas thermal spraying of polymer coating on metal products and structures - Google Patents

Method of gas thermal spraying of polymer coating on metal products and structures Download PDF

Info

Publication number
RU2545301C1
RU2545301C1 RU2013151898/05A RU2013151898A RU2545301C1 RU 2545301 C1 RU2545301 C1 RU 2545301C1 RU 2013151898/05 A RU2013151898/05 A RU 2013151898/05A RU 2013151898 A RU2013151898 A RU 2013151898A RU 2545301 C1 RU2545301 C1 RU 2545301C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
structures
thermal spraying
powder
polymer coating
metal products
Prior art date
Application number
RU2013151898/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Петрович Пичугин
Александр Сергеевич Денисов
Виктор Владимирович Банул
Владимир Федорович Хританков
Максим Олегович Батин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирский государственный аграрный университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирский государственный аграрный университет filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирский государственный аграрный университет
Priority to RU2013151898/05A priority Critical patent/RU2545301C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2545301C1 publication Critical patent/RU2545301C1/en

Links

Landscapes

  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: under method of gas thermal spraying at the first stage the metal surface is machined and degreased. Then prior to coating application the protected surface and low pressure polyethylene are pre-treated by the composition. Composition is 30% water solution of silicasol with addition of 2-4% of 3% dispersion of carbon nanotubes.
EFFECT: increased adhesion and operation properties of gas-thermal sprayed polymer coatings produced by pre-treatment of the metal surface by nanosize compositions.
2 tbl

Description

Изобретение относится к газотермическому напылению полимерных покрытий на металлических элементах и конструкциях.The invention relates to thermal spraying of polymer coatings on metal elements and structures.

Известны способы газопламенного нанесения полимерных материалов на металлические и керамические поверхности, состоящие из нанесения полиэтиленового порошка низкого давления путем воздушного распыления, газопламенного разогрева и последующего закрепления (прилипания) на защищаемой поверхности. Основными процессами в этих случаях являются: предварительная механическая или химическая подготовка металлической поверхности, подача полимерного порошка путем воздушного распыления, разогрев полимерного порошка огненным факелом горящего газа (пропана или ацетилена), закрепление разогретых частиц полимерного порошка на защищаемой поверхности и создание плотного защитного антикоррозийного слоя (Борисов Ю.С., Харламов Ю.А., Сидоренко С.Л., Ардатовская Е.Н. Газотермические покрытия из порошковых материалов. - Киев: Наукова думка, 1987. - С.73-127).Known methods of gas-flame deposition of polymeric materials on metal and ceramic surfaces, consisting of applying a low-pressure polyethylene powder by air spraying, gas-flame heating and subsequent fixing (sticking) on the protected surface. The main processes in these cases are: preliminary mechanical or chemical preparation of the metal surface, supply of the polymer powder by air spraying, heating the polymer powder with a fire torch of a burning gas (propane or acetylene), fixing the heated particles of the polymer powder on the surface to be protected and creating a dense protective anticorrosive layer ( Borisov Yu.S., Kharlamov Yu.A., Sidorenko S.L., Ardatovskaya E.N. Gas-thermal coatings from powder materials. - Kiev: Naukova Dumka, 1987. - P. 73- 127).

Однако все описанные способы предусматривают технологический процесс в стационарных условиях. Кроме того, получаемые полимерные покрытия имеют низкую агдезию к защищаемому металлу, что не обеспечивает длительной надежной работы в условиях воздействия коррозионных сред в широком интервале температур менее 5,0 МПа.However, all the described methods involve a process in stationary conditions. In addition, the resulting polymer coatings have low adhesion to the metal being protected, which does not provide long-term reliable operation under the influence of corrosive media in a wide temperature range of less than 5.0 MPa.

Известен способ создания напыленных полимерных покрытий с повышенными показателями адгезии до 8-10 МПа на предварительно фосфатируемую металлическую поверхность (Патент Беларуси №8528, МКИ B05D 1/08, 2006 г.), однако этот прием может быть реализован только в стационарных условиях, т.е. в условиях производства.There is a method of creating sprayed polymer coatings with increased adhesion to 8-10 MPa on a pre-phosphated metal surface (Belarus Patent No. 8528, MKI B05D 1/08, 2006), however, this technique can only be implemented under stationary conditions, t. e. in production conditions.

Ближе всего к заявляемому способу является способ по патенту № TJ 89, зарегистр. в Гос. Реестре изобретений Республики Таджикистан 16.10.2007 г. (Бюл. №48), включающий предварительную обработку металлической подложки углеродными нанотрубками, что обеспечивает повышение адгезии и эксплуатационных показателей полимерных покрытий.Closest to the claimed method is the method according to patent No. TJ 89, register. in the state. The Register of Inventions of the Republic of Tajikistan on October 16, 2007 (Bull. No. 48), which includes pretreatment of the metal substrate with carbon nanotubes, which ensures increased adhesion and performance of polymer coatings.

Недостатком в этом случае является высокая себестоимость модифицирующих составов из углеродных нанотрубок, поэтому получаемый эффект не соответствует задачам обеспечения высоких эксплуатационных свойств защитных покрытий.The disadvantage in this case is the high cost of modifying compositions of carbon nanotubes, so the effect obtained does not meet the objectives of ensuring high operational properties of protective coatings.

Задача предлагаемого технического решения является повышение адгезии и эксплуатационных свойств газотермически напыляемых полимерных покрытий, получаемых путем предварительной обработки металлической поверхности наноразмерными составами.The objective of the proposed technical solution is to increase the adhesion and operational properties of the thermally sprayed polymer coatings obtained by pretreating a metal surface with nanosized compositions.

Для достижения поставленной цели до начала нанесения напыляемых полимерных покрытий металлическую поверхность подвергают механической обработке и обезжириванию, после чего на нее наносят композицию, содержащую наноразмерные частицы и представляющую собой 30%-ный водный раствор кремнезоля с добавкой 2-4% 3%-ного раствора углеродных нанотрубок. После высыхания в течение 3-5 часов на данную поверхность наносят полимерное покрытие из порошкового полиэтилена низкого давления методом газопламенного напыления. Получаемое при этом защитное полимерное покрытие отличается повышенной адгезией на 30-45%, твердостью на 25-30%, термостойкостью на 20-40%.To achieve this goal, before applying the sprayed polymer coatings, the metal surface is subjected to mechanical treatment and degreasing, after which a composition containing nanosized particles and a 30% aqueous silica sol with 2-4% 3% carbon solution is applied to it nanotubes. After drying for 3-5 hours, a polymer coating of powder low pressure polyethylene is applied to this surface by flame spraying. The resulting protective polymer coating is characterized by increased adhesion by 30-45%, hardness by 25-30%, heat resistance by 20-40%.

В таблице 1 представлены данные о технических свойствах термонапыляемых полимерных покрытий металлических конструкций очистных сооружений при обработке защищенной поверхности наноразмерными составами.Table 1 presents data on the technical properties of thermally sprayed polymer coatings of metal structures of sewage treatment plants when treating a protected surface with nanoscale compositions.

Таблица 1Table 1 Эксплуатационные свойства защитных термонапыляемых полимерных покрытий металлических конструкцийOperational properties of protective thermally sprayed polymer coatings of metal structures ПОКАЗАТЕЛИINDICATORS Способ подготовки основания и обработки порошка ПЭНДThe method of preparing the base and processing powder HDPE Без обработкиNo processing Обработка УНТCNT processing Обработка КЗShort circuit processing Обработка КЗ+УНТShort circuit + CNT processing Предел прочности при растяжении, МПаTensile Strength, MPa 13-1713-17 18-3518-35 15-2415-24 22-2822-28 Относительное удлинение при разрыве, %Elongation at break,% 100-450100-450 120-350120-350 180-320180-320 140-380140-380 Температура плавление, °CMelting point, ° C 110-120110-120 125-140125-140 125-135125-135 130-145130-145 Температура хрупкости, °CFragility temperature, ° C -70-70 -80-80 -65-65 -80-80 Водопоглощение за 24 часа, %Water absorption in 24 hours,% 0,0100.010 0,0060.006 0,0080.008 0,0070.007 Плотность, кг/м3 Density, kg / m 3 920-960920-960 930-970930-970 925-970925-970 970-1045970-1045 Пористость, %Porosity,% 1,2-1,61.2-1.6 0,6-0,80.6-0.8 0,8-1,10.8-1.1 0,7-0,80.7-0.8 Адгезия к стальной поверхности, МПаAdhesion to a steel surface, MPa 5,4-6,45.4-6.4 8,2-9,98.2-9.9 8,3-9,18.3-9.1 9,6-12,49.6-12.4 Стойкость в агрессивной среде, чResistance in an aggressive environment, h 160-170160-170 190-220190-220 185-200185-200 230-260230-260 Расчетный срок службы, годыEstimated service life, years 7-97-9 10-1210-12 8-108-10 14-2014-20

Как следует из таблицы 1, при обработке защищаемой поверхности растворами наноразмерных частиц существенно возрастает адгезия напыляемого полимерного покрытия с 5,4-6,1 до 9,1-12,4, что сопровождается существенным уплотнением пленки и значительным снижением пористости от 1,2 до 0,7-0,8%. Такое улучшение качественных показателей способствует повышенной сопротивляемости защитного покрытия в агрессивной среде от 160-170 до 230-260 часов или в переводе к расчетному прогнозируемому сроку службы и не менее 14-20 лет.As follows from table 1, when treating the protected surface with solutions of nanosized particles, the adhesion of the sprayed polymer coating increases significantly from 5.4-6.1 to 9.1-12.4, which is accompanied by a significant compaction of the film and a significant decrease in porosity from 1.2 to 0.7-0.8%. Such an improvement in quality indicators contributes to increased resistance of the protective coating in an aggressive environment from 160-170 to 230-260 hours or in terms of the estimated predicted service life and at least 14-20 years.

Нанесенные на поверхность и на гранулы порошка ПЭНД наноразмерные частицы, выполняя роль катализатора и центра кристаллизации полимерного покрытия, способствуют упорядочению надмолекулярной структуры и переводу ее к более усиленной пачечной структуре, что подтверждается повышением всех эксплуатационных показателей полимерного покрытия.Nanosized particles deposited on the surface and granules of HDPE powder, acting as a catalyst and a crystallization center of the polymer coating, contribute to the ordering of the supramolecular structure and its transfer to a more enhanced pack structure, which is confirmed by an increase in all operational parameters of the polymer coating.

В таблице 2 приведены данные о расходах и стоимости устройства термонапыляемых полимерных покрытий металлических конструкций очистных сооружений при предварительной обработке защищаемой поверхности наноразмерными составами.Table 2 shows the data on the costs and costs of the device of thermally sprayed polymer coatings of metal structures of treatment facilities during preliminary processing of the protected surface with nanoscale compositions.

Таблица 2table 2 Расход материалов на 100 м2 защищаемой поверхностиConsumption of materials per 100 m 2 of the protected surface Составы для защищаемой поверхностиCompositions for the protected surface Составляющие композицииComponent Compositions Толщина покрытия, мкмCoating thickness, microns Расход, кг/м2 Consumption, kg / m 2 Порошок ПЭНД, кг/м2 HDPE powder, kg / m 2 Кремнезоль, кг/м2 Silica sol, kg / m 2 УНТ, г/м2 CNT, g / m 2 Расчетный срок службы, летEstimated service life, years Стоимость, руб/м2 Cost, rub / m 2 Порошок без обработкиPowder without treatment 350-550350-550 0,05-0,120.05-0.12 0,0520,052 -- -- 7-97-9 350-420350-420 Порошок с обработкой КЗShort-circuit Powder 400-600400-600 0,04-0,060.04-0.06 0,0530,053 0,040.04 -- 8-108-10 360-430360-430 Порошок с обработкой УНТCNT Powder 250-300250-300 0,03-0,070.03-0.07 0,0650,065 -- 0,0120.012 10-1210-12 400-460400-460 Порошок с обработкой КЗ+УНТPowder with processing KZ + CNT 250-350250-350 0,03-0,050.03-0.05 0,0600,060 0,030,03 0,0540,054 14-2014-20 470-580470-580

Анализируя приведенные данные, следует отметить, что обработка защищаемой поверхности наноразмерными составами хотя и приводит к некоторому увеличению стоимости защитного покрытия, однако средний размер затрат на один год эксплуатации металлических конструкций очистных сооружений при обработке защищенной поверхности наноразмерными составами существенно ниже. Так, при защите без обработки стоимость одного м2 составляет 50-60 рублей в год, а при обработке совместным составом из кремнезоля и УНТ максимум 25-35 рублей в год, не считая затрат на устройство и поддержание защитного покрытия.Analyzing the above data, it should be noted that the treatment of the surface to be protected with nanoscale compositions, although it leads to a slight increase in the cost of the protective coating, however, the average cost for one year of operation of the metal structures of treatment facilities when processing the protected surface with nanoscale compositions is significantly lower. So, in case of protection without treatment, the cost of one m 2 is 50-60 rubles per year, and when treated with a combination of silica and CNT, a maximum of 25-35 rubles per year, not counting the cost of the device and the maintenance of the protective coating.

Таким образом, предлагаемый способ газотермического напыления полимерных покрытий на металлические изделия и конструкции с предварительной обработкой защищаемой поверхности раствором 30%-ным кремнезоля с добавкой 2-4% трехпроцентной дисперсии углеродных нанотрубок, приводящий к увеличению адгезии на 30-45%, твердости на 25-30%, термостойкости на 20-40%, можно считать вполне эффективным.Thus, the proposed method for the thermal spraying of polymer coatings on metal products and structures with preliminary processing of the protected surface with a solution of 30% silica sol with the addition of 2-4% three-percent dispersion of carbon nanotubes, leading to an increase in adhesion by 30-45%, hardness by 25- 30%, heat resistance by 20-40%, can be considered quite effective.

Claims (1)

Способ газотермического напыления полимерных покрытий на металлические изделия и конструкции, включающий очистку металла, подготовку устройства, газовой горелки и полимерного порошка, отличающий тем, что перед нанесением покрытия защищаемую поверхность и порошок из полиэтилена низкого давления предварительно обрабатывают водным раствором 30%-ого кремнезоля с добавкой 2-4% трехпроцентной дисперсии углеродных нанотрубок. The method of thermal spraying of polymer coatings on metal products and structures, including metal cleaning, preparation of a device, a gas burner and polymer powder, characterized in that before coating the protected surface and powder of low pressure polyethylene are pre-treated with an aqueous solution of 30% silica with the addition of 2-4% of a three percent dispersion of carbon nanotubes.
RU2013151898/05A 2013-11-21 2013-11-21 Method of gas thermal spraying of polymer coating on metal products and structures RU2545301C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013151898/05A RU2545301C1 (en) 2013-11-21 2013-11-21 Method of gas thermal spraying of polymer coating on metal products and structures

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013151898/05A RU2545301C1 (en) 2013-11-21 2013-11-21 Method of gas thermal spraying of polymer coating on metal products and structures

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2545301C1 true RU2545301C1 (en) 2015-03-27

Family

ID=53383256

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013151898/05A RU2545301C1 (en) 2013-11-21 2013-11-21 Method of gas thermal spraying of polymer coating on metal products and structures

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2545301C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1673635A1 (en) * 1988-07-25 1991-08-30 Всесоюзное Научно-Производственное Объединение Восстановления Деталей "Ремдеталь" Method of surface preparation for hard facing
SU1704993A1 (en) * 1989-08-08 1992-01-15 Татарский Государственный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Нефтяной Промышленности Method of preparing tubes with inner protective coating for welding
RU2068025C1 (en) * 1993-11-29 1996-10-20 Рязанское высшее военное автомобильное инженерное училище Method of pieces surface preparation
RU2086697C1 (en) * 1995-12-09 1997-08-10 Академия наук Республики Татарстан Method of gas-thermally applying coatings
RU2379123C1 (en) * 2008-07-21 2010-01-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) Method of production of polymeric coating on metal surface
RU2393267C1 (en) * 2008-12-02 2010-06-27 Виталий Степанович Гончаров Procedure for gas-thermal application of coating on internal surface of item aperture

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1673635A1 (en) * 1988-07-25 1991-08-30 Всесоюзное Научно-Производственное Объединение Восстановления Деталей "Ремдеталь" Method of surface preparation for hard facing
SU1704993A1 (en) * 1989-08-08 1992-01-15 Татарский Государственный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Нефтяной Промышленности Method of preparing tubes with inner protective coating for welding
RU2068025C1 (en) * 1993-11-29 1996-10-20 Рязанское высшее военное автомобильное инженерное училище Method of pieces surface preparation
RU2086697C1 (en) * 1995-12-09 1997-08-10 Академия наук Республики Татарстан Method of gas-thermally applying coatings
RU2379123C1 (en) * 2008-07-21 2010-01-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) Method of production of polymeric coating on metal surface
RU2393267C1 (en) * 2008-12-02 2010-06-27 Виталий Степанович Гончаров Procedure for gas-thermal application of coating on internal surface of item aperture

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103374693B (en) Nano thermal barrier coating on surface of high-temperature furnace roller and preparation method thereof
CN103911581B (en) A kind of preparation method of the Zirconium oxide heat barrier coating based on roll
JP5573195B2 (en) Al-plated steel sheet for hot pressing with excellent temperature rise characteristics and manufacturing method thereof
US10308999B2 (en) Iron-based alloy coating and method for manufacturing the same
CN103643194B (en) A kind of Wear-resistant Treatment technique of instrument valve spool
JP2017500451A5 (en)
WO2013057080A1 (en) Piston
JP2017523299A (en) Method for manufacturing a steel part formed by hot forming of a steel sheet having a metal coating, such a steel sheet, and a steel part manufactured from the steel sheet using a hot forming process
CN100406614C (en) A Spraying Technology of Magnesium Alloy Surface Protective Layer
RU2545301C1 (en) Method of gas thermal spraying of polymer coating on metal products and structures
CN105349749A (en) Bolt heat treatment technology
CN105401115A (en) Thermal-spraying preparation method for WC-Co coating free of decomposition
CN103305838A (en) Tube stock with Ni-based self-molten alloy laser cladding coating
KR101126014B1 (en) Manufacturing Method of Galvannealed Steel Sheet
JP4825001B2 (en) Thermal spray deposition method for super engineering plastics laminated film
CN105779923A (en) Composite coating resistant to corrosion of liquid molten zinc and preparation method thereof
CN102634752A (en) Boriding method of wear-resisting composite member
CN102114543A (en) Preparation and spraying method of aluminum bronze powder containing dispersion strengthening phase
CN106637032A (en) Wear-resistant and corrosion-resistant magnesium alloy with gradient coating, and preparation method thereof
JP6697802B2 (en) Method for manufacturing self-fluxing alloy outer surface cladding tube having curved portion
RU174415U1 (en) Composite wear-resistant steel product
RU2379376C2 (en) Method of fabricated metallic product surface treatment
CN105331871B (en) Al-Co-Cr-Cu-Nb-Si-Ti-V multi-principal element alloy and method for surface treatment for titanium alloy thereof
WO2015087011A1 (en) Anti-corrosion treatment of a metal substrate and resulting substrate
CN105331870B (en) Multi-principal element alloy containing trace B and method for surface treatment of titanium alloy

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151122