СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕСКОЛЬЗЯЩЕГО ПОКРЫТИЯ Российский патент 2021 года по МПК C23C4/131 B05B7/22 

Изобретение относится к способам получения нескользящего покрытия для обеспечения хороших сцепных свойств и отсутствия проскальзывания и может применяться в области судостроения, в частности на металлических поверхностях трапов, лестниц, мостиков, пешеходных дорожек, автомобильных пандусов, вертолетных площадок, палуб судов при перемещении палубной техники и передвижении людей.

Известен способ получения противоскользящего покрытия на керамической плитке (RU 2425818 С1, МПК С04В 41/83, Опубликовано 10.08.2011 Бюл. №22). Способ получения противоскользящего покрытия на керамической плитке, включающий приготовление керамической массы, пластическое формование плитки, ее сушку и обжиг, нанесение слоя абразивного материала на поверхность плитки, отличающийся тем, что нанесение слоя абразивного материала с последующим его прикатыванием осуществляют до сушки плитки, а после обжига поверхность плитки с нанесенным на нее слоем абразивного материала пропитывают мономером стирола, или акрилонитрила, или метилметакрилата с последующей его полимеризацией, причем мономер наносят вместе с инициирующей системой, включающей перекись бензоила и диметиланилин, взятые в массовом соотношении 1:0,5, при этом инициирующая система составляет 2% от массы мономера.

Недостатком является ограничение применения противоскользящего покрытия на других материалах, например, металлах и низкие эксплуатационные характеристики. Длительность технологических операций и ограничение габаритов при сушке и обжиге.

Известен способ получения напольной плитки с противоскользящим покрытием (RU 58143 U1, МПК E04F 15/08, Опубликовано 10.11.2006 Бюл. №31). Напольная плитка, содержащая основу из минерального материала, искусственного камня или керамики, декоративное покрытие, резиновое или полимерное противоскользящее покрытие, отличающаяся тем, что основа имеет одно или несколько углублений, в которые вулканизируется резиновое или наносится полимерное покрытие с рифленой противоскользящей поверхностью.

Недостатком ограничение применения противоскользящего покрытия на других материалах, например, металлах. Трудоемкость изготовления. Узкая область применения.

Известна судовая подножная накладка (RU 2708519 С1, МПК В63В 3/48, Опубликовано 09.12.2019 Бюл. №34). Судовая подножная накладка, конструктивно состоящая из корпуса подножной накладки в форме рамки с дном, по меньшей мере одного слоя полимерного покрытия с противоскользящими и/или антистатическими свойствами, закрепленного на дне рамки, соединяемых между собой при помощи клея и/или механического соединения. Технический результат заявляемого изобретения заключается в обеспечении защиты палубного покрытия в местах наиболее интенсивного износа.

Недостатком является ограничение по площади применения, необходимость механического крепления накладок к основанию. Также возможность возникновения подпленочной коррозии при повреждении или износе покрытия до материала основы.

Известны высокотермостойкие нескользящие покрытия (RU 2011138384 А, МПК C23F 11/00, Опубликовано 10.04.2013 Бюл. №10). Композиция, включающая основу и отверждающий агент, которые при смешивании, нанесении на субстрат и отверждении образуют нескользящее покрытие, обладающее текстурой вспаханного поля, с исключительными механическими свойствами, коррозионной стойкостью и термостойкостью; где основа содержит от, примерно, 5 до, примерно, 20% вес. одной или более эпоксидной смолы и от, примерно, 10 до, примерно, 40% вес. одной или более кремнийорганической смолы; от, примерно, 40 до 85% вес. указанной основы составляют минеральные и/или керамические наполнители, волокна и/или агрегаты и функциональные добавки, при этом весовое отношение кремнийорганической смолы к эпоксидной смоле превышает 1:1; указанный отверждающий агент содержит от, примерно, 20 до, примерно, 55% вес. одного или более аминового функционального отверждающего агента и от, примерно, 45 до 80% вес. минеральных и/или керамических наполнителей и/или волокон и функциональных добавок; где нескользящее покрытие соответствует требованиям по ударной прочности стандарта MIL-PRF-24667C и по отверждении при температуре окружающей среды и после высокотемпературного воздействия при 260°С в течении 30 мин.

Недостатком является возможность возникновения подпленочной коррозии при повреждении или износе покрытия до материала основы. Необходимость нанесения многослойного покрытия. Сложность обеспечения при финальной термообработке 260°С в течении 30 мин на габаритных поверхностях.

Известно покрытие для металлических и железобетонных настилов (SU 175643 А1, МПК C09D 5/08, Опубликовано 09.10.1965, Бюл. №20) В данном изобретении предлагается покрытие из мастики, устраняющее скользкость металлических палуб судов и металлических настилов различного назначения, обладающее высокой износоустойчивостью, хорошим сцеплением с металлом и обеспечивающее длительное и надежное предохранение металлической поверхности от коррозии и механического износа. Покрытие представляет собой композицию мастики, приготовленную на основе сополимера стирола с нитрилакриловой кислотой и бутилакриловым каучуком (СППБС), растворенным в органическом растворителе, в сочетании с минеральными наполнителями и красителями.

Недостатком является возможность возникновения коррозии при повреждении или износе покрытия до материала основы. Процесс и подготовки мастики, ее нанесение являются экологически вредными и требует специальных мер предосторожности.

В качестве ближайшего аналога предлагается способ (US 5763070 А, МПК B05D5/02, Опубликовано 09.06.1998) получения нескользящего покрытия, включающий подготовку поверхности и нанесение полимерного покрытия.

Недостатком ближайшего аналога является возможность возникновения подпленочной коррозии при повреждении или износе покрытия до материала основы. Необходимость нанесения грунтовки и использование органического растворителя, необходимость сушки покрытия.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является разработка способа получения на металлической поверхности нескользящего покрытия с высокой шероховатостью, силой трения покоя и стойкостью к истиранию, необходимыми для обеспечения хороших сцепных свойств покрытия, отсутствия проскальзывания, безопасного перемещения персонала и технологического транспорта.

Технический эффект поставленной задачи состоит в:

- создании антикоррозионной защиты за счет металлического покрытия и дополнительной защиты конструктивных элементов, подвергающиеся широкому спектру нагрузок и воздействий, обуславливающих процессы трения, износа, коррозии;

- реализации создания полимерно-абразивного покрытия с последовательным нанесением слоев покрытия в рамках одного технологического процесса. Технология нанесения покрытий обеспечивает равномерность слоев, необходимую шероховатость сразу после нанесения, стабильность и высокую производительность процесса;

- отсутствии ограничений по площади нанесения;

- понижении энергозатрат на реализацию способа;

- повышении эксплуатационных характеристик (механическая стойкость к истиранию, высокая сила трения покоя за счет твердых включений в объеме покрытия) создаваемых покрытий и обеспечение требуемой продолжительности эксплуатации защищаемого изделия;

- данное покрытие имеют высокую шероховатость, износостойкость и, в отличии от лакокрасочных покрытий, защищают от развития подпленочной коррозии даже при повреждении.

Технический результат достигается тем, что подготовку поверхности проводят абразивно-струйной обработкой и затем последовательно наносят способом электродуговой металлизации металлического подслоя из алюминий-магниевого сплава толщиной 100-1000 мкм и слоя из полимерно-абразивной композиции толщиной 300-1000 мкм, инжектируя ее на предварительно подогретый газовым пламенем до температуры 150-200°С металлический подслой с сопутствующим подогревом газовым пламенем образующегося покрытия, причем в качестве полимерного материала используют термопластичный порошковый материал, а абразивный материал используют фракцией 0,1-3 мм„ после чего отключают инжектирование полимерно-абразивной композиции и проводят термообработку покрытия газовым пламенем до температуры плавления полимерной составляющей.

В получаемом полимерно-абразивном слое полимерный материал служит матрицей, а абразивный материал твердыми включениями, равномерно распределяемыми в матрице, и используются в соотношении 10:1 соответственно.

Металлический подслой состоит из алюминий-магниевого сплава с высокими антикоррозионными свойствами и стойкостью к морской воде, а также отрицательным, по отношению к конструкционным сталям электродным потенциалом. Металлический подслой имеет высокую адгезию к металлической поверхности порядка 5-20 МПа, которая со временем возрастает за счет диффузии металла покрытия в металл поверхности. Металлический слой является основой для нанесения полимерно-абразивного слоя.

Полимерно-абразивный слой состоит из полимерной матрицы, в которую интегрированы абразивные частицы, что обеспечивает надежное удержание частиц в процессе эксплуатации. Абразивные частицы, выступающие из полимерной матрицы, создают нескользящее покрытие с высокой шероховатостью и обеспечивают высокое сцепление покрытия с подошвой обуви и колесами технологического транспорта.

Отличительным признаком заявляемого технического решения является:

- последовательное нанесение металлического подслоя и полимерно-абразивного слоя в рамках одного технологического процесса без переналадки оборудования;

- получение нескользящего металлополимерного покрытия с требуемыми свойствами, за счет возможности использования различных термопластичных полимерных порошковых и абразивных материалов и изменения их концентрацию по объему покрытия;

- сочетание в создаваемом покрытии антикоррозионных свойств за счет металлического подслоя и механической стойкости к истиранию за счет твердых включений в объеме полимерной составляющей покрытия.

- термообработка полимерного покрытия газовым (пропан-воздушным) пламенем,

Способ получения нескользящего покрытия включает:

- нанесение на металлическую поверхность способом электродуговой металлизации металлического подслоя из алюминий-магниевого сплава для обеспечения антикоррозионных свойств и адгезии к металлической поверхности;

- нанесение на металлический подслой полимерно-абразивной композиции с сопутствующим подогревом газовым (пропан-воздушным) пламенем;

- термообработка покрытия газовым (пропан-воздушным) пламенем до температуры плавления полимерной составляющей;

- в качестве абразивного материала используют электрокорунд, оксид алюминия, карбид кремния или иные.

Для нанесения компонентов и слоев покрытия на металлическую поверхность применяется технология электродуговой металлизации. Нанесение слоев выполняется последовательно, без перерыва при использовании установки электродуговой металлизации, укомплектованной дополнительным комплектом для инжектирования полимерно-абразивной композиции и термообработки полимерной составляющей.

Согласно заявляемому способу на металлическую поверхность, подготовленную абразивно-струйной обработкой, наносится способом электродуговой металлизации металлический подслой из алюминий-магниевого сплава для обеспечения антикоррозионных свойств и адгезии к металлической поверхности. Далее металлизационная струя отключается и из форсунок, дополнительно установленных на пистолете металлизатора, запускается дополнительный нагрев металлического слоя газовым (пропан-воздушным) пламенем и инжектирование полимерно-абразивной композиции для создания нескользящего покрытия с высокой шероховатостью. После чего происходит отключение инжектирования полимерно-абразивной композиции и выполняется термообработка газовым (пропан-воздушным) пламенем, формируемым кольцевым контуром, дополнительно установленным на пистолете металлизатора, с последующей полимеризацией.

Пример 1

Металлическое покрытие напыляют с использованием электродугового металлизатора Thermach на образцы из стали 09Г2С. Поверхность под нанесение покрытия готовят абразивно-струйной обработкой. В качестве материалов для металлического слоя используют проволоку СвАМг5 (ГОСТ 7871-75) диаметром 1,6 мм, полимерно-абразивная композиция, включающая термопластичный порошок полиэтилен РНС-А и электрокорунд фракцией 0,5-1,0 мм. Давление воздуха на входе в металлизатор 0,5 МПа, дистанция напыления металлического подслоя 150-200 мм, ток дуги 200-250 А, напряжение 20-25 В. Толщина металлического слоя 200±50 мкм. Дистанция при нанесении полимерно-абразивной композиции 200-250 мм. Толщина полимерно-абразивного слоя 350±150 мкм.

Создаваемое нескользящее покрытие и технология его нанесения отличаются технологичностью, невысокой стоимостью, доступностью технологического оборудования, возможностью нанесения на различные поверхности, в том числе на поверхности объектов, находящихся в эксплуатации без их демонтажа. Полученные покрытия отличаются долговечностью и повышенной износостойкостью поверхностного слоя.

Изобретение может быть использовано при нанесении покрытий на металлические поверхности трапов, лестниц, мостиков, пешеходных дорожек, автомобильных пандусов, вертолетных площадок, палуб судов. Способ получения нескользящего покрытия включает подготовку поверхности и нанесение полимерного покрытия. Подготовку поверхности проводят абразивно-струйной обработкой. Затем последовательно наносят способом электродуговой металлизации металлический подслой из алюминий-магниевого сплава толщиной 100-1000 мкм и слой из полимерно-абразивной композиции толщиной 300-1000 мкм, инжектируя ее на предварительно подогретый газовым пламенем до температуры 150-200°С металлический подслой с сопутствующим подогревом газовым пламенем образующегося покрытия. В качестве полимерного материала используют термопластичный порошковый материал. Абразивный материал используют фракцией 0,1-3 мм. После чего отключают инжектирование полимерно-абразивной композиции и проводят термообработку покрытия газовым пламенем до температуры плавления полимерной составляющей. Полученные покрытия отличаются повышенными эксплуатационными характеристиками, такими как механическая стойкость к истиранию, высокая сила трения покоя. 1 пр.

Способ получения нескользящего покрытия, включающий подготовку поверхности и нанесение полимерного покрытия, отличающийся тем, что подготовку поверхности проводят абразивно-струйной обработкой и затем последовательно наносят способом электродуговой металлизации металлический подслой из алюминий-магниевого сплава толщиной 100-1000 мкм и слой из полимерно-абразивной композиции толщиной 300-1000 мкм, инжектируя ее на предварительно подогретый газовым пламенем температуры 150-200°С металлический подслой с сопутствующим подогревом газовым пламенем образующегося покрытия, причем в качестве полимерного материала используют термопластичный порошковый материал, а абразивный материал используют фракцией 0,1-3 мм, после чего отключают инжектирование полимерно-абразивной композиции и проводят термообработку покрытия газовым пламенем до температуры плавления полимерной составляющей.