Способ получения покрытий Советский патент 1975 года по МПК B44D1/94 

Известен способ получения покрытий путем нанесения слоя термопластичного полимера па металлическую поверхность с последующе термообработкой, при которой нроисходит отГ ерждег1ие полимерного слоя.

Работоспособиость полимерных покрытий определяется двумя ОСНОЕЗНЫ.МИ нараметрами: адгезио.нпой прочностью контакта и степен: 1о нагфяжепности полимерного слоя. Адгезионной нрочности полимерных покрытий уделяется болыное внимание, нричем основным моментом является вонрос стабилизации ад езионных свойств во времени. Разработано большое количество способов подготовки поверхности для обеснечепия адгезионного взлнмодействпя. Однако HaH6oj ee применимыми и эффективными остаются способы, позволяющие получать на новерхности металла микропористые (окислов, фосфатов и т. д.).

Напряженное состояние полимерного слоя изучено недостаточно. Считается, что получнт) полимерное покрытие, лишенное внутренних напряжений, практически невозможно. Основной составляющей внутренних напряжений в металлополимерном комплексе являются напряжения, возникающие при охлаждении покрытия из-за Существенной разницы коэффициентов термического расширения материала подложки и полимера. Причем из-за большей усадки полимера покрытие оказывается нагруженным растягивающими напряжениями существенной величины. В ряде случаев эти напряжения превосходят адгезионную (покрытие отслаивается) и когезионную (покрытие растрескивается) прочность материала. Для спижепия внутренних напряжений в материал покрытия вводят добавки, нозволяющие умень)иить температурный коэффициент, или стремятся техно.чогическими приемами (быстрое охлаждение получить полимерпую пленку с пизким модулем упругости, что позво.дяет ускорить процессы релаксации возникающих напряжений. Известны решения, связанные с применением промежуточных слоев, температура затвердевания которых ниже температуры спекания полимерного слоя, что позволяет спизить уровепь внутренних напряжепий, но и привод1гг к умепьн1епию адгезионного взаимодействия.

С целью увеличения адгезии полимерною слоя к металлу и обеспечения ее длительной сохраппостп при снижении уровня остаточных напряжений, в предлагаемом способе подложку подвергают предварительной деформации, папример, путем придания ей выпуклой формы с последуюп1им возвращением ее после термообработки полимерного слоя в исходное состояние. При этом поры поверхности слоя (растянутого) раскрываются, облегчая проникновение в них материала покрытия. При

снятия деформации упругие силы металла возвращают подложку в исходное положение, что приводит к «защемлению учаетков полимера и к компенсации линейной усадки сформированного слоя. В ряде случаев подобный прием обеспечивает получение сжимающих капряжемий в полимерном материале, благоприятно влияющих на работоспособность металлололимерного комплекса. В случае применения материала подложки, обладающего малым модулем упругости, возвращение в исходное состояние осуществляется изгибол- в обратном направлении.

Пример 1. Полоса из стали 65Г длиной 70 мм, щириной 15 мм, толщиной 0,2 мм изгибается на ролике диаметром 40 мм, шириной 15 мм и закрепляется своими концами. На выпуклую поверхность полосы электроетатическим способом наносят слой дисперсного пентапласта. Пентаплает предварительно просеян через сито 315 мкм. Нанесение покрытия осуществляют над псевдоожиженным слоем материала при напряжении на заряжающем электроде 25 кВ в течение 30 с. Напряженность поля составляет 2,5 кВ/см.

После нанесения полимерного слоя образец помещают в термостат, где выдерживают при 220°С 60 мин.

Охлаждение образца осуществляют на воздухе. После очистки боковых поверхностей ролика освобождаются концы закрепленной полосы, которая распрямляется. Полоса с полимерным покрытием толщиной 270 мкм сохраняет прогиб в сторону подложки равный 4 мм. Сопоставление результата с контрольной полосой, которая подверглась термическому воздействию в аналогичных условиях, но не имела полимерного покрытия (ее остаточный прогиб пе превысил 1,5 мм), и расчет

виутрепних пагфяжсний по формулам консольного метода показал, что в данном случае получено покрытие, нагруженное сжимающими 11а)фяжениями, имеющими порядок 30 кг/см-.

Величина адгезии покрытия к фосфатироиапгюй поверхности оказалась 500 г/см.

П р н м е р 2. Алюминиевая фольга ( А99, толщииа 50 мкм) наворачивается на стальной вал диаметром 40 мм. Образец нагревают до температуры 280°С и помещают в псевдоожиженный слой дисперсного О250 мкм) поликапроамида на 7 с. После охлаждения в холодном масле МС-20 слой полимера и алюминия разрезают по образуюи,ей цилиндра и в развернутом состоянии помещают между плоскопараллельными плитами под нагрузкой 0,2 кг/см на 24 ч при нормальной температуре. После выдержки заготовки производится вырезка полосок длиной

70 мм, шириной 15 мм и их аиализ. Величина остаточных напряжений в ноликапроампдном покрытии составляет 12-15 кГ/см, причем напряжения оказались сжимающими, в то время как формирование покрытия но принятому режиму -на ровной поверхности дает уровень растягивающих напряжений порядка 30 кГ/см. Величина адгезии оказалась рапной 1200 и 900 г/см соответственно.

Формула изобретения

Способ получения покрытий на металлических изделиях ианесением на них слоя тер.мопластичного полимера и последующей термообработки, отличающийся тем, что, с целью повышения адгезии полимерного слоя к металлу, -покрываемую поверхность предварительно подвергают деформации растяжения с последующим снятием растягивающего напряЛсения после термообработки.