Термо-химический способ

Например, в камеру подается тетрахлорид титана и метан. Камеру нагревают до 1000-1100^оС, на поверхности изделия кристаллизуется покрытие из карбида титана (черный, износостойкий) толщиной до 10 мкм.

Термомеханические покрытия, наплавка.

Покрытия формируются за счет механического сцепления частиц покрытия на изделии с последующим спеканием между собой и поверхностью изделия. Важное значение имеет: 1. подготовка поверхности, 2. температура процесса, 3. время процесса, 4. окружающая атмосфера (вакуум, аргон, азот, и др. газы). Толщина от сотен микрон до 20 мм (наплавка).

Газо-термическое напыление. Источник тепла – электрическая дуга, газовое пламя, плазма. Используется для разогрева или плавления материала покрытия в виде проволоки, порошка. Струя источника тепла должна переносить материал покрытия на изделие. Метод имеет практически неограниченные возможности нанесения как металлических, так и неметаллических покрытий (полимеры, стекло, керамика). Метод позволяет наносить плакированные порошки, композиционные порошки (например, карбиды вольфрама, хрома, со связующим никелем, кобальтом), порошков на железной, никелевой основе с добавками карбидов вольфрама, хрома, титана.

Технология нанесения термомеханических покрытий.

Основные эго газопламенная, электродуговая, плазменная, детонационная, вакуумная и ионно-плазменная.

При газопламенной технологии струя горящего газа активизирует материал покрытия, струя сжатого воздуха распыляет частицы. При горении электрической дуги материал покрытия также распыляется струей сжатого газа. Высокотемпературные технологии (газовые, электродуговые) позволяют наносить тугоплавкие покрытия из керамики, стекла и т.д..

Плазменная технология позволяет наносить покрытия не только на металлы, но и на пластмассы, дерево, ткани и т.д.. Плазма – это частично или полностью ионизированный газ, состоящий из частиц электронов, ионов, нейтральных атомов и молекул.

Детонационная технология. В детонационную камеру подается взрывная смесь газов и мелкодисперсная «пыль» покрытия. Происходит поджигание среды и ее взрыв. С противоположной стороны к камере прислоняется изделие, в поверхность которого ударной волной «вбивается» материал покрытия. Недостатки метода: 1) изделие должно быть прочным, массивным, 2) локальное нанесение покрытия; 3) изделие должно быть плоским. Достоинства: 1) большая скорость нанесения, 2) прочность покрытия, 3) универсальность.

Вакуумная технология. Наносимый материал предварительно испаряется в вакууме, переносится и осаждается на поверхность изделия. Для активизации испарения используется локальный нагрев испаряемого материала в виде тэна, лазера.

Ионно-плазменная технология. Из металла покрытия изготавливается электрод (например титан). Между изделием и титановым электродом с помощью высокого напряжения (5000-8000 вольт) происходит ионизация, частицы титана испаряются с электрода и переносятся на поверхность изделия. Если изделие токопроводящее, то процесс нанесения ускоряется. Также для активизации процесса изделие можно нагреть до 400-600^оС с помощью тэнов, что улучшает качество покрытия. Если в вакуумную камеру подать определенное количество азота, то на поверхности изделия будет оседать нитрид титана TiN, количеством азота можно регулировать цветовую гамму TiN от белого металлического до черного с промежуточными желто-золотистыми оттенками.

Плакирование. Это приваривание материала покрытия к поверхности изделия соприкосновением. Получают биметаллы и покрытия, например сталь-медь, сталь-нержавейка, сталь-алюминий, сталь-пластмассы. Однородное покрытие получается двумя способами: 1) механический, это прокатка, 2) взрывной или детонационный. Процесс механического соединения включает в себе 1) активацию контактных поверхностей, 2) образование физического контакта (типа сил Ван-дер-Ваальса) или химического взаимодействия, 3)объемное взаимодействие с образованием прочных химических связей. Преимущества: отсутствие коробления, отсутствие окисления. Недостаток: большие усилия обжатия, ограничения по толщине биметалла.

Плакирование взрывом. Преимущества: кинетической энергией взрыва можно создать покрытия на неровной поверхности; прочности соединения способствует тепловой разогрев энергии взрыва.

16.04.2013

Порошковые покрытия.

Технология нанесения порошковых красок.

1. Преимущества: 1) технологичность, 2) отсутствие растворителей. 3) экономичность.

Делятся на 2 большие группы: термопластичные, и термореактивные.

Термопластичные порошковые краски.

Термопластичные покрытия 250мкм и более, ТРП – 100-150 мкм. Защитно-декоративные 25-150 мкм.

Основные компоненты:

1. пленкообразователь.

2. Пигмент

3. Вспомогательные вещества

4. Целевые добавки (металлик и т.д.)

Характеристика красок.

1. Полиэфирные краски:

   1. полиэфир-уретановые Т ^оС 170^оС , толщина 25-75 мкм спортплощадки, электрооборудование, садовый инвентарь, детали машин, металлическая мебель. Устойчивы к разбавленным кислотам, солям, бензину и т.д.

   2. полиэфирная Т ^оС ниже, чем у (а), толщина около 75 мкм. Особенности: хорошо укрывает острые кромки, не стекает. Можно получить покрытия типа апельсиновой корки. Применение: алюминиевые колесные диски, металлические ограждения, корпуса трансформаторов, кондиционеров.

2. Полиакрилатные краски:

   1. Полиакрилат-уретановые. Требуют повышенной Т образования, 180 ^оС. хорошая гладкость и розлив при небольшой толщине. Максимальная толщина 75 мкм. Уступают полиэфирным краскам по гибкости, ударостойкости. Применение: колесные диски, торговые автоматы.

   2. Гибридные полиакрилатные. Это сочетание акрилатных, эпоксидных и полиэфирных красок. Применение: окраска мебели, осветительного оборудования.

   3. Глицедилсодержащие (с эпоксидкой). Быстро отверждаются, атмосфероустойчивы, покрытия имеют чистую поверхность, прозрачность. Хорошо подходят для окрашивания латуней, хромированных изделий. Красивый внешний вид имеют пигментированные покрытия.

3. Эпоксидные краски. Недостаток – плохая атмосферостойкость. Преимущества: хорошие декоративные качества, возможен контакт с продуктами питания. Функционал: электроизоляция, защита от коррозии, возможность эксплуатироваться до 150 ^оС. Защитно-декоративные: садовый инвентарь, мебельная фурнитура, игрушки, детали бытовой техники.

4. Эпоксидно-полиэфирные (гибридные) краски. Более устойчивы к пожелтению при перегреве, чем эпоксидные, меньше проявляют меление и изменение цвета в атмосферных условиях. Боятся солнечного света. Высокая гибкость, твердость, ударопрочность. Применение как у эпоксидных, водонагреватели, электроинструмент, огнетушители.

5. Краски фотохимического отверждения. Т плавления 100-125 ^оС, формирование покрытия проходит в две стадии: 1) порошковая краска предварительно оплавляется в монолитное покрытие, затем с помощью УФ излучения отверждается в течение нескольких минут или секунд. Используются ртутные лампы УФ излучения. Применяется на древесине, пластмассе и других термочувствительных материалах.

Термопластичные порошковые краски.

Основа – полимеры с большой молекулярной массой, требующей Т нагрева 150-200 ^оС. Из-за этого технологично предварительный нагрев изделия, нанесения порошка и вторичный нагрев для дооплавления и выравнивания покрытия.

Недостатки: строгое соблюдение технологии из-за высокой Т, термопластичные краски имеют плохую адгезию, поэтому необходима предварительная дробе- или пескоструйная очистка, грунтование.

Типы красок:

1. Полиамидные. Основа – нейлон. Плюсы: красивый внешний вид, твердость, прочность, износостойкость, химическая стойкость; возможен контакт с пищевыми продуктами; внутреннее и наружное применение.

2. Полиолефиновые порошковые краски (полиэтилен и полипропилен). Это эластичные, мягкие на ощупь покрытия, химически стойкие. Недостатки: низкая адгезия к металлу, возможно растрескивание от напряжений.

3. Пластифицированный поливинилхлорид (ПВХ). Мягкий, устойчив к моющим средствам и воде, хорошая адгезия, возможно наружное применение. При определенной рецептуре возможен контакт с пищевыми продуктами.

4. Полиэфирные порошки. Напоминают нейлоновые.

5. Поливинилиденфториды. Атмосферостойкие, химически стойкие, за исключением некоторых растворителей. Используют в химической промышленности для защиты насосов, трубопроводов. Из-за плохой адгезии необходимо предварительное грунтование. Промышленное применение.

Назначение порошковых красок: машиностроение, товары народного потребления, керамические, пластмассовые и деревянные изделия.

Требования к оборудованию и выбору красок. (не читал). Число цветов красок (рекомендуют иметь запас из черный – 50%, 25% синих, 10% белых, на остальные приходится 15%).