|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[**] 1. Способ формирования поверхности металлической заготовки с заданным коэффициентом трения путем нанесения и отверждения многослойного антикоррозионного покрытия, имеющего одну обращенную к заготовке граничную поверхность и одну обращенную от заготовки граничную поверхность, при котором каждое из основных покрытий содержит по меньшей мере одно связующее вещество и металлические частицы в водной фазе наносят слоями, и по меньшей мере одно из основных покрытий содержит по меньшей мере одно смазочное средство, отличающийся тем, что связующее вещество выбирают из группы, состоящей из силанов, силаксанов, силикатов, титанатов и соединений хрома-IV, их смесей или продуктов полимеризации, причем используют металлические частицы, создающие антикоррозионный эффект на поверхности заготовки, и требуемый коэффициент трения задан за счет концентрации смазочного средства, которая на обращенной к заготовке граничной поверхности ниже, чем на обращенной от заготовки граничной поверхности. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что состав смазочного средства на обращенной к заготовке граничной поверхности отличается от состава смазочного средства на обращенной от заготовки граничной поверхности. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в состав смазочного средства включено смазочное средство с точкой плавления ниже 150°С и смазочное средство с точкой плавления 150°С или выше, при этом концентрация смазочных средств с точкой плавления 150°С или выше на обращенной от заготовки граничной поверхности отличается от их концентрации на обращенной к заготовке граничной поверхности. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что концентрация смазочных средств с точкой плавления 150°С или выше на обращенной от заготовки граничной поверхности выше, чем на обращенной к заготовке граничной поверхности. 5. Способ по п.3 или 4, отличающийся тем, что концентрация смазочных средств с точкой плавления до 150°С, предпочтительно до 170°С, на обращенной от заготовки граничной поверхности выше, чем на обращенной к заготовке граничной поверхности. 6. Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что по меньшей мере одно смазочное средство выбрано из группы, состоящей из галоген-углеводородов, в частности политетрафторэтилена (ПТФЭ), поливинилиденфторида (ПВДФ), сополимера тетрафторэтилен/гексафторпропилен (ФЭП), перфторалкокси-сополимера (ПФА), сополимера тетрафторэтилена с перфорированным пропиленом и перфторалкилвинилэфиром (ЭПЭ), сополимера тетрафторэтилена и перфторметилвинилэфиром (МФА), MoS 2 , нитрида бора, графита, фторированного графита, карнаубского воска, полисульфонов, полиолефиновых смол, в частности полиэтилена (ПЭ) и полипропилена (ПП), их смесей или комбинации из них. 7. Способ по одному из пп.1-6, отличающийся тем, что металлические частицы выбраны из группы, состоящей из цинка, алюминия, олова, магния, никеля, кобальта, марганца, титана, а также их смесей и сплавов, и представляют собой пластинки, гранулы или порошок, или комбинации из них. 8. Способ по одному из пп.1-7, отличающийся тем, что включает следующие операции: нанесение на заготовку первого основного покрытия, содержащего связующее вещество, металлические частицы, способствующие антикоррозионному эффекту, и при необходимости смазочное средство, в водной фазе, и последующее нанесение по меньшей мере еще одного основного покрытия, соответственно содержащего связующее вещество, металлические частицы, способствующие антикоррозионному эффекту, и при необходимости смазочное средство, в водной фазе, при этом используют по меньшей мере два основных покрытия с различной концентрацией смазочного средства. 9. Способ по одному из пп.1-8, отличающийся тем, что заготовку перед нанесением покрытия подвергают предварительной обработке, в частности очистке, обезжириванию, травлению, пескоструйной обработке, обработке струей сжатого воздуха, фосфатированию, грунтовке или обработке адгезивом. 10. Способ по одному из пп.1-9, отличающийся тем, что после нанесения покрытия наносят одно- или многослойное верхнее покрытие. 11. Заготовка с металлической поверхностью, снабженная многослойным покрытием, состоящим из основных покрытий, каждое из которых содержит по меньшей мере одно связующее вещество, металлические частицы и смазочное средство, причем связующее вещество выбрано из группы, состоящей из силанов, силаксанов, силикатов, титанатов и соединений хрома-IV, их смесей или продуктов полимеризации, при этом металлические частицы пердставляют собой металлические частицы, создающие антикоррозионный эффект на поверхности заготовки, причем концентрация смазочного средства на обращенной к заготовке граничной поверхности является более низкой, чем на обращенной от заготовки граничной поверхности.
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
1. Способ формирования поверхности металлической заготовки с заданным коэффициентом трения путем нанесения и отверждения многослойного антикоррозионного покрытия, имеющего одну обращенную к заготовке граничную поверхность и одну обращенную от заготовки граничную поверхность, при котором каждое из основных покрытий содержит по меньшей мере одно связующее вещество и металлические частицы в водной фазе наносят слоями, и по меньшей мере одно из основных покрытий содержит по меньшей мере одно смазочное средство, отличающийся тем, что связующее вещество выбирают из группы, состоящей из силанов, силаксанов, силикатов, титанатов и соединений хрома-IV, их смесей или продуктов полимеризации, причем используют металлические частицы, создающие антикоррозионный эффект на поверхности заготовки, и требуемый коэффициент трения задан за счет концентрации смазочного средства, которая на обращенной к заготовке граничной поверхности ниже, чем на обращенной от заготовки граничной поверхности. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что состав смазочного средства на обращенной к заготовке граничной поверхности отличается от состава смазочного средства на обращенной от заготовки граничной поверхности. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в состав смазочного средства включено смазочное средство с точкой плавления ниже 150°С и смазочное средство с точкой плавления 150°С или выше, при этом концентрация смазочных средств с точкой плавления 150°С или выше на обращенной от заготовки граничной поверхности отличается от их концентрации на обращенной к заготовке граничной поверхности. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что концентрация смазочных средств с точкой плавления 150°С или выше на обращенной от заготовки граничной поверхности выше, чем на обращенной к заготовке граничной поверхности. 5. Способ по п.3 или 4, отличающийся тем, что концентрация смазочных средств с точкой плавления до 150°С, предпочтительно до 170°С, на обращенной от заготовки граничной поверхности выше, чем на обращенной к заготовке граничной поверхности. 6. Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что по меньшей мере одно смазочное средство выбрано из группы, состоящей из галоген-углеводородов, в частности политетрафторэтилена (ПТФЭ), поливинилиденфторида (ПВДФ), сополимера тетрафторэтилен/гексафторпропилен (ФЭП), перфторалкокси-сополимера (ПФА), сополимера тетрафторэтилена с перфорированным пропиленом и перфторалкилвинилэфиром (ЭПЭ), сополимера тетрафторэтилена и перфторметилвинилэфиром (МФА), MoS 2 , нитрида бора, графита, фторированного графита, карнаубского воска, полисульфонов, полиолефиновых смол, в частности полиэтилена (ПЭ) и полипропилена (ПП), их смесей или комбинации из них. 7. Способ по одному из пп.1-6, отличающийся тем, что металлические частицы выбраны из группы, состоящей из цинка, алюминия, олова, магния, никеля, кобальта, марганца, титана, а также их смесей и сплавов, и представляют собой пластинки, гранулы или порошок, или комбинации из них. 8. Способ по одному из пп.1-7, отличающийся тем, что включает следующие операции: нанесение на заготовку первого основного покрытия, содержащего связующее вещество, металлические частицы, способствующие антикоррозионному эффекту, и при необходимости смазочное средство, в водной фазе, и последующее нанесение по меньшей мере еще одного основного покрытия, соответственно содержащего связующее вещество, металлические частицы, способствующие антикоррозионному эффекту, и при необходимости смазочное средство, в водной фазе, при этом используют по меньшей мере два основных покрытия с различной концентрацией смазочного средства. 9. Способ по одному из пп.1-8, отличающийся тем, что заготовку перед нанесением покрытия подвергают предварительной обработке, в частности очистке, обезжириванию, травлению, пескоструйной обработке, обработке струей сжатого воздуха, фосфатированию, грунтовке или обработке адгезивом. 10. Способ по одному из пп.1-9, отличающийся тем, что после нанесения покрытия наносят одно- или многослойное верхнее покрытие. 11. Заготовка с металлической поверхностью, снабженная многослойным покрытием, состоящим из основных покрытий, каждое из которых содержит по меньшей мере одно связующее вещество, металлические частицы и смазочное средство, причем связующее вещество выбрано из группы, состоящей из силанов, силаксанов, силикатов, титанатов и соединений хрома-IV, их смесей или продуктов полимеризации, при этом металлические частицы пердставляют собой металлические частицы, создающие антикоррозионный эффект на поверхности заготовки, причем концентрация смазочного средства на обращенной к заготовке граничной поверхности является более низкой, чем на обращенной от заготовки граничной поверхности.
Евразийское
патентное
ведомство
020839
(13) B1
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2015.02.27
(21) Номер заявки
201071071
(22) Дата подачи заявки 2009.03.10
(51) Int. Cl.
C10M169/04 (2006.01) C09D 5/10 (2006.01) C10N 30/06 (2006.01) C10N 50/08 (2006.01)
(54)
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАДАННОГО КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ЗАГОТОВКИ
(31) 10 2008 014 027.9
(32) 2008.03.13
(33) DE
(43) 2011.04.29
(86) PCT/EP2009/001704
(87) WO 2009/112238 2009.09.17
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ЭВАЛЬД ДЕРКЕН АГ (DE)
(72) Изобретатель:
Ройсманн Герхард, Крузе Томас, Мертенс Хайке (DE)
(74) Представитель:
Медведев В.Н. (RU)
(56) ЕР-А-0976795 ЕР-А-1712654 ЕР-А-1894987 ЕР-А-1752519 US-A1-2007196632
(57) Изобретение касается способа получения заданного коэффициента трения поверхности металлической заготовки путем нанесения и отверждения одно- или многослойного покрытия, имеющего одну обращенную к заготовке граничную поверхность и одну обращенную от заготовки граничную поверхность, при этом одно или несколько основных покрытий, соответственно содержащих по меньшей мере одно вяжущее вещество и металлические частицы, наносятся слоями и по меньшей мере одно из основных покрытий содержит по меньшей мере одно смазочное средство. Для обеспечения возможности эффективного применения смазочного средства в антикоррозионных покрытиях предусмотрено получение заданного коэффициента трения за счет концентрации смазочного средства и/или состава смазочного средства, которые на обращенной к заготовке граничной поверхности отличаются от имеющихся на обращенной от заготовки граничной поверхности.
Изобретение касается способа получения заданного коэффициента трения металлической заготовки.
Для повышения срока службы металлических заготовок, которые подвержены влиянию влаги, необходимо антикоррозионное покрытие. Для гальванизированных или снабженных металлическим слоем электролитическим методом заготовок в US 2007/0196632A1 описано многослойное нанесение лака, который имеет высокое содержание смазочных средств вблизи поверхности заготовки, в то время как более удаленные от поверхности заготовки слои лака имеют низкое содержание смазочных средств. Предполагается, что лаки, нанесенные на гальванизированные поверхности или осажденные электролитическим методом слои металла, не являются износостойкими, так что целесообразное использование смазочных средств в наружных слоях лака невозможно. Наряду с нанесением покрытия сплошным металлическим слоем из соответствующего металла (например, цинка), обычно путем гальванизации, вариантом защиты от коррозии является покрытие антикоррозионным средством, которое в жидкой форме наносится на заготовку. Такое антикоррозионное средство обычно содержит наряду с вяжущим веществом и растворителем металлические частицы. После нанесения антикоррозионного средства на заготовку вяжущее вещество отверждается под действием температуры, и содержащиеся в нем металлические частицы образуют более или менее сплошной защитный слой на металлическом субстрате (подложке).
В рамках настоящего изобретения антикоррозионное средство, которое, как было сказано, содержит вяжущее вещество и металлические частицы, называется основным покрытием. Это название используется здесь как для жидких антикоррозионных средств, так и для покрытия, которое образуется при нанесении и при необходимости отверждении по меньшей мере одного такого антикоррозионного средства.
Для основных покрытий, в частности, важны частицы из металлов, которые, с одной стороны, обеспечивают анодную защиту от коррозии, так как они при окислении покрываются погодостойким защитным слоем, но с другой стороны, обеспечивают защиту от коррозии даже свободным частям металлического субстрата (подложки), так как они менее благородны, чем материал подложки и поэтому выполняют для него функцию анода протекторной защиты. Для обоих видов желательно как можно более сплошное покрытие субстрата металлическими частицами, для катодной защиты от коррозии необходим также контакт металлических частиц между собой и с субстратом, так как выполнять функцию анода протекторной защиты могут только такие металлические частицы, которые находятся в электрическом контакте с субстратом.
Вяжущее вещество может также служить для защиты от коррозии, однако она, в отличие от активной защиты от коррозии металлическими частицами, имеет пассивный характер, т.е. влияние коррозии на металлический субстрат (подложку) практически не допускается препятствующим диффузии слоем.
Если кроме защиты от коррозии желательны определенные свойства поверхности, то для этого часто используют наносимое на основное покрытие верхнее покрытие. Последнее часто не содержит металлических частиц, а если и содержит, то для влияния на внешний вид, а не для активной катодной или, соответственно, анодной защиты от коррозии. В определенных целях применения, например для резьбовых деталей, к верхнему покрытию добавляются смазочные средства для получения заданного коэффициента трения.
Особенно для мелких деталей массового производства, на которые покрытие наносится методом погружения с раскручиванием на центрифуге, как правило, необходимы два слоя базового покрытия, так как только таким образом выравниваются места соприкосновения, образование которых обусловлено процессом нанесения. Так, для мелких деталей массового производства обычно рентабельно применяются системы, включающие два антикоррозионных слоя основного покрытия и один или два слоя верхнего покрытия, обеспечивающие трибологические свойства.
Существует также возможность интегрировать в основное покрытие смазочное средство. Это позволяет сэкономить время и затраты, так как для получения заданного коэффициента трения не требуется использования отдельного верхнего покрытия.
Но здесь обнаруживается тот недостаток, что для получения заданных коэффициентов трения на поверхность в большинстве случаев высоко пигментированного основного покрытия приходится наносить относительно большое количество смазочного средства. В частности, при использовании высококачественных смазочных средств, таких как политетрафторэтилен (ПТФЭ) это приводит к высоким затратам.
Поэтому задача изобретения заключается в том, чтобы предложить возможность эффективного применения смазочных средств в антикоррозионных покрытиях.
Эта задача в соответствии с изобретением решается с помощью способа получения заданного коэффициента трения металлической заготовки по п.1, а также с помощью металлической заготовки по пункту 13.
В предлагаемом изобретением способе получения заданного коэффициента трения поверхности металлической заготовки одно- или многослойное покрытие наносится на заготовку и отверждается. Для этого одно или несколько основных покрытий, каждое из которых содержит по меньшей мере одно вяжущее вещество и металлические частицы, наносят слоями. По меньшей мере одно из применяемых основных покрытий содержит по меньшей мере одно смазочное средство. Если характеризовать покрытие
обращенной к заготовке граничной поверхностью и обращенной от заготовки граничной поверхностью, то в соответствии с изобретением заданный коэффициент трения получается за счет концентрации смазочного средства, которая на обращенной к заготовке граничной поверхности ниже, чем на обращенной от заготовки граничной поверхности.
При этом в основу изобретения положен тот тезис, что путем целенаправленного, селективного применения смазочных средств в покрытии, состоящем из одного или нескольких основных покрытий, возможно получение заданных желаемых трибологических свойств заготовки.
В рамках предлагаемого изобретением способа могут слоями наноситься одно или несколько основных покрытий, которые содержат смазочные средства в различной концентрации и/или различного состава, что также включает ту возможность, что по меньшей мере одно основное покрытие (однако не все) не содержит смазочное средство.
Специалисту известно, что определенные смазочные средства, такие как, например, жирные кислоты, такие как олеиновая кислота или стеариновая кислота, часто при производстве сырьевых материалов, в частности металлических частиц для антикоррозионных средств, затягиваются в виде загрязнений без намеренного использования их в качестве смазочных средств. Эти вещества, как правило, применяются при производстве металлических частиц в качестве вспомогательных материалов и неизбежно прилипают к частицам, по меньшей мере, в виде следов. В качестве добавок могут также вводиться небольшие количества вязкотекучих восков, например полиэтиленовых восков, например, для получения желаемой реологии наносимого средства. В рамках этого изобретения такого рода следы смазочных средств оставляются без внимания в том смысле, что слой, который содержит менее 1,0 мас.% смазочного средства, называется слоем без содержания смазочного средства. Только если его доля равна указанному значению или превышает его, слой считается содержащим смазочное средство.
Предлагаемый изобретением способ позволяет очень эффективно применять смазочные средства, в частности твердые смазочные средства. Теперь можно применять смазочные средства в высокой концентрации вблизи обращенной от заготовки граничной поверхности, где они служат для получения заданного коэффициента трения, в то время как в расположенных под ними областях применяется меньшее количество смазочного средства или оно не применяется. Поэтому применение смазочных средств может быть ограничено теми областями, где они дают наибольший эффект. Это, как правило, наружные, обращенные от заготовки области основного покрытия. Наружная поверхность основного покрытия, т.е. обращенная от заготовки граничная поверхность (или, по меньшей мере, ее части), при использовании заготовки обычно является поверхностью контакта с другими заготовками, то есть, например, местом контакта между винтом и гайкой. Оказалось, что коэффициент трения определяется преимущественно концентрацией смазочного средства в области этой граничной поверхности. Поэтому в соответствии с изобретением можно использовать существенно меньшее количество смазочного средства, чем при способах по уровню техники. Благодаря этому с учетом очень большого количества покрываемых деталей обеспечивается значительная экономия затрат, в частности, для мелких деталей массового производства.
Кроме того, оказалось, что смазочные средства часто значительно ухудшают антикоррозионные свойства. Добавки смазочных средств, например восков, могут, с одной стороны, помешать образованию сплошной пленки вяжущего вещества, с другой стороны, они оседают между металлическими пигментами или на них и препятствуют, таким образом, образованию сплошного защитного слоя. Так, например, цинковые хлопьевидные покрытия с интегрированным смазочным средством для получения заданного коэффициента трения часто обладают более низкими антикоррозионными свойствами, чем аналогичные покрытия без добавления смазочных средств.
Так как предлагаемым изобретением способом обеспечивается возможность селективно ограничивать концентрацию смазочных средств в основном покрытии, в частности, на обращенной к заготовке граничной поверхности, или совсем не применять там смазочные средства, там может образоваться сплошная пленка активных металлических частиц. Применяемые там металлические частицы в полной мере способствуют активной защите от коррозии, так как без негативного влияния смазочного средства обеспечивается необходимый контакт между металлическими частицами, обычно цинковыми и/или алюминиевыми частицами. Впрочем, те слои основного покрытия, в которых применяется смазочное средство, в частности, в высокой концентрации, благодаря содержащимся металлическим частицам также способствуют активной защите от коррозии. Это является решающим преимуществом по сравнению со способами по уровню техники, в которых смазочное средство содержится исключительно в верхнем покрытии, которое не содержит металлических частиц для защиты от коррозии. Благодаря предлагаемому изобретением способу получается стабильное эффективное антикоррозионное покрытие с возможностью получения заданного коэффициента трения, которое превосходит известные до сих пор покрытия.
В предлагаемом изобретением способе при неизменном составе смазочного средства концентрация смазочного средства варьируется таким образом, что она на обращенной от заготовки граничной поверхности больше, чем на обращенной к заготовке граничной поверхности. Как уже было сказано, при этом, например, возможно, что в области упомянутой последней граничной поверхности имеется небольшое количество смазочного средства или оно отсутствует, благодаря чему может быть обеспечена оптимальная защита от коррозии содержащимися металлическими частицами. Одновременно в наружной области
основного покрытия, то есть вблизи обращенной от заготовки граничной поверхности, может находиться большее количество смазочного средства для обеспечения заданного коэффициента трения.
В другом предпочтительном варианте способа нанесение покрытия осуществляется с применением различных смазочных средств таким образом, что при неизменной концентрации смазочного средства состав смазочного средства на обращенной к заготовке граничной поверхности отличается от состава смазочного средства на обращенной от заготовки граничной поверхности. Так, например, можно наносить на основное покрытие, содержащее недорогое смазочное средство (например, полиэтилен), основное покрытие, содержащее высококачественное смазочное средство (например, ПТФЭ).
Это позволяет сэкономить затраты по сравнению с применением одного только высококачественного смазочного средства для всего покрытия. Дополнительное применение недорогого смазочного средства обеспечивает при повреждении верхнего слоя то преимущество, что благодаря содержащемуся в расположенном под ним слое смазочному средству трибологические свойства заготовки сохраняются в той мере, которая достаточна для многих целей применения.
В одном из предпочтительных усовершенствованных вариантов осуществления способа в состав смазочного средства включено смазочное средство с точкой плавления ниже 170°С, предпочтительно ниже 150°С (называемое ниже смазочным средством с низкой температурой плавления), и смазочное средство с точкой плавления 150°С (называемое ниже смазочным средством с высокой температурой плавления), предпочтительно 170°С или выше, при этом концентрация смазочных средств с точкой плавления 150°С или, соответственно, 170°С или выше на обращенной от заготовки граничной поверхности отличается от концентрации на обращенной к заготовке граничной поверхности. Примерами смазочных средств с низкой температурой плавления являются полипропилен (ПП) и полиэтилен (ПЭ), примерами смазочных средств с высокой температурой плавления являются ПТФЭ, сульфид молибдена, графит и нитрид бора. Когда вяжущее вещество при температуре примерно 150°С или, соотв., 170°С от-верждается, то в ходе этого термического процесса отверждения смазочные средства с низкой температурой плавления плавятся и могут при известных условиях также сшиваться с вяжущим средством.
Определенные смазочные средства с высокой температурой плавления, например, ПТФЭ или модифицированный ПТФЭ, ЭХТФЭ или поливинилиденфторид (ПВДФ), которые, как правило, содержатся в основном покрытии в форме частиц, обнаруживают при повышенных температурах в ходе процесса отверждения своего рода "всплытие", т.е. они выходят наружу, в направлении обращенной от заготовки граничной поверхности. Этот эффект в рамках предлагаемого изобретением способа используется для того, чтобы в области указанной граничной поверхности получить более высокую концентрацию этих смазочных средств.
Возможности варьирования предлагаемого изобретением способа многообразны. Возможна также комбинированная вариация концентрации смазочного средства и состава смазочного средства, так чтобы как первая, так и последний на обращенной от заготовки граничной поверхности отличались от имеющихся на обращенной к заготовке граничной поверхности. Так, например, предлагаемое изобретением основное покрытие вблизи заготовки может содержать 20 мас.% ПЭ, в то время как на обращенной от заготовки граничной поверхности оно содержит 10 мас.% ПЭ. Благодаря такого рода комбинации может быть обеспечено, что при поверхностном повреждении основного покрытия сохранится практически неизменяемый коэффициент трения.
В качестве смазочного средства рассматриваются все известные из уровня техники вещества, так, например, галогенуглеводороды, в частности политетрафторэтилен (ПТФЭ), поливинилиденфторид (ПВДФ), сополимер тетрафторэтилен/гексафторпропилен (ФЭП), перфторалкокси-сополимер (ПФА), сополимер тетрафторэтилена с перфорированным пропиленом и перфторалкилвинилэфиром (ЭПЭ), сополимер тетрафторэтилена с перфторметилвинилэфиром (МФА), MoS2, нитрид бора, графит, фторированный графит, карнаубский воск, полисульфоны, полиолефиновые смолы, в частности, полиэтилен (ПЭ) и полипропилен (ПП), их смеси или комбинация из них. При этом, как уже было сказано, возможно также послойное применение различных смазочных средств.
Применяемые металлические частицы могут быть различного рода. Они могут состоять из цинка, алюминия, олова, магния, никеля, кобальта, марганца, титана или их сплавов. Можно также смешивать частицы различных металлов или сплавов. Частицы могут представлять собой пластинки, гранулы, пыль или комбинацию из них. Особенно предпочтительным видом металлических частиц являются цинковые пластинки или пластинки из цинкового сплава.
В предлагаемом изобретением способе основные покрытия могут применяться с различными вяжущими веществами, которые уже известны из уровня техники. Важной группой вяжущих веществ являются силаны, в частности, органофункциональные силаны, например, у-глицидоксипропил-триметоксилан. Наряду с силанами подходят также силоксаны, такие как, например, метилоксиполиси-локсан, или силикаты, такие как, например, силикаты щелочных металлов или алкилсиликаты. В частности, названные вяжущие вещества могут применяться в комбинации с аминными отвердителями (например, аминосиланами).
Кроме того, рассматриваются вяжущие вещества на основе титанатов. Эти вещества содержат обычно эфиры - титанаты щелочных металлов, например мономерные эфиры, такие как тетрабутилтита
нат, но также полимерные, такие как полибутилтитанат.
Вяжущими веществами могут также служить соединения хрома VI, которые, например, могут добавляться в виде солей, таких как хроматы аммония или щелочных металлов.
Названные вяжущие вещества полимеризуются во время процесса отверждения с отщеплением воды и/или спиртов. Поэтому в отвержденном покрытии находятся преимущественно продукты полимеризации этих вяжущих веществ. Подходят также смеси названных вяжущих веществ, таких как, например, силанов и титанатов, которые в этом случае могут образовывать общий полимер.
Кроме того, в предлагаемом изобретением способе могут применяться органические вяжущие вещества, такие как эпоксиды, уретаны, акрилаты (например, метилметакрилат) и/или полиэфир как органические сополимеры в комбинации с вышеназванными неорганическими вяжущими средствами.
Возможный порядок действий предлагаемого изобретением получения заданного коэффициента трения заключается в том, что сначала первое основное покрытие, содержащее вяжущее вещество, металлические частицы и при необходимости смазочное средство, в водной или органической фазе, одним или несколькими слоями наносится на заготовку. Затем по меньшей мере одно другое основное покрытие, соответственно содержащее вяжущее вещество, металлические частицы и при необходимости смазочное средство, в водной или органической фазе, наносится слоем. При этом, включая первое основное покрытие, используются по меньшей мере два основных покрытия с различной концентрацией и/или составом смазочного средства. После каждой операции нанесения покрытия может происходить термическое отверждение нанесенного покрытия, альтернативно слои в их совокупности отверждаются в одной единственной технологической операции.
При этом, например, можно поступать следующим образом: поочередно наносятся три основных покрытия, каждое из которых наряду с вяжущим веществом для обеспечения достаточной защиты от коррозии содержит металлические частицы. Наносится первое основное покрытие, которое не содержит смазочного средства. После этого наносится другое основное покрытие, которое содержит сульфид молибдена в качестве смазочного средства. Наконец, наносится третье основное покрытие, которое содержит ПТФЭ в качестве смазочного средства, после чего происходит термическое отверждение трехслойного покрытия.
Наряду с названными компонентами, как известно из уровня техники, в отдельные основные покрытия могут вводиться другие добавки, такие как загуститель, антивспениватель, смачиватель, поверхностно-активные вещества, наполнители или пигменты.
Как известно из уровня техники, при предлагаемом изобретением способе предпочтительно, чтобы заготовка перед нанесением покрытия была предварительно обработана. При этом возможными методами обработки являются очистка, обезжиривание, травление, пескоструйная обработка, обработка струей сжатого воздуха и/или фосфатирование.
В одном из усовершенствованных вариантов осуществления изобретения предусмотрено, что на одно- или многослойное покрытие наносится классическое одно- или многослойное верхнее покрытие. В этом контексте каждое покрытие, которое содержит вяжущее вещество, но не содержит металлических пигментов для активной защиты от коррозии, называется верхним покрытием, т.е. не делается различия между "верхним покрытием" и "запечатывающим покрытием". Верхнее покрытие может, как известно из уровня техники, при необходимости содержать смазочное средство. Существует также возможность, чтобы верхнее покрытие наряду с красящими пигментами и другими компонентами, которые известны специалисту, содержало определенные количества металлических частиц для создания эффекта "метал-лик".
Ниже принцип действия изобретения поясняется на примерах осуществления. Пример 1.
Для нанесения покрытия на стальные винты приготавливаются три раствора с основными покрытиями А, В и С. Каждый из растворов составляется следующим образом.
29,2 мас.% деионизированной воды при умеренном перемешивании смешиваются с 4,6 мас.% у-глицидоксипропилтриметоксисилана и 0,9 мас.% борной кислоты. Через 3 ч размешивания к смеси добавляются еще 45,1 мас.% деионизированной воды и смесь смачивателей, содержащая 2,3 мас.% неио-низрованого этоксилированного нонилфенольного смачивателя ("NENN") с молярной массой, равной 395, и удельным весом, равным 1,0298 при 20/20°С, а также 2,3 мас.% NENN с молярной массой, равной 616, и удельным весом, равным 1,057 при 20/20°С. Затем к этой смеси добавляются еще 3,1 мас.% названного силана, 6,3 мас.% ацетона и 1,1 мас.% 1-нитропропана. Для этого цинковая паста и порошкообразный ПТФЭ добавляются в зависящих от раствора различных долях. Цинк в хлопьевидной форме имеет толщину частиц, равную от 0,1 до 0,5 мкм и максимальную протяженность отдельных частиц, равную приблизительно 80 мкм. Затем применяемые вещества приблизительно 3 ч перемешиваются в диссоль-вере Cowles, который работает при 960 об/мин. К полученной в результате смеси затем, причем перемешивание продолжается 1 ч, добавляется 0,6 мас.% натрий-бис-(тридецил)-сульфосукцината (анионный смачиватель), и смешивание продолжается еще примерно 12 ч. После старения полученного в результате средства для нанесения покрытия в течение 6 дней при перемешивании добавляются еще 4,5 мас.% у
глицидоксипропилтриметоксисилана.
Содержание цинковой пасты и ПТФЭ выбираются так, что (на 100 мас.% готового основного покрытия)
раствор А содержит 35 мас.% цинковой пасты и не содержит ПТФЭ, раствор В содержит 35 мас.% цинковой пасты и 1 мас.% ПТФЭ, раствор С содержит 35 мас.% цинковой пасты и 3 мас.% ПТФЭ.
Стальные винты обезжириваются в растворе для очистки, состоящем из воды, в которой были растворены на 1 л воды 9 г фосфата калия и 2 г гидроксида калия при 75°С, а затем очищаются водопроводной водой. Процесс обезжиривания и очищения повторяется еще раз, и затем винты сушатся.
Для нанесения покрытия винты загружаются в проволочную корзину, которая погружается в раствор А, затем корзина вынимается из раствора и избыточное основное покрытие отделяется при 300 об/мин за два процесса центрифугирования по 10 с каждый.
После этого винты извлекаются из корзины, и вяжущее вещество подвергается предварительной сушке в печи в течение 10 мин при 70°С, а затем отверждается при 320°С в течение 30 мин.
После отверждения первого слоя винты во второй проволочной корзине погружаются в раствор В. Затем повторяются уже описанные процессы центрифугирования и отверждения.
Наконец, описанные процессы нанесения покрытия, центрифугирования и отверждения повторяются с основным покрытием в растворе С.
При этом получается чрезвычайно тонкое покрытие толщиной прибл. 30 мкм, которое, с одной стороны, обладает отличными антикоррозионными свойствами, с другой стороны, обеспечивает возможность получения точно заданного коэффициента трения.
Пример 2 (не отображает изобретение).
Для нанесения покрытия на стальные винты приготавливаются три раствора с основными покрытиями D, Е и F. Для каждого из основных покрытий составляется вяжущее вещество со следующими компонентами:
триметоксивинилсилан: 9,8 мас.%,
титан-этилгексанолат (тетра-2-этилгексил титанат): 24,9 вес.%, N-бутил полититанат (титан тетрабутанолат, полимер): 36,8 мас.%, спирт: 14,5 мас.%, а также противоосаждающие средства: всего 11,4 мас.%.
Применяются различные противоосаждающие средства, здесь: 2,6 мас.% аморфной кремниевой кислоты, 3,1 мас.% красящей добавки Y 5 SN (Ashland) и 5,7 мас.% Ethocell 45-раствор 11%-ный в спирте марки Ewald Dorken AG, а также
смачивающая и диспергирующая добавка: 2,6 вес. % Disperbyk 160 раствор 20% в ароматических углеводородах (Dorken).
Сумма: 100 мас.% вяжущего вещества.
Для получения антикоррозионный свойств применяется смесь цинковой пасты (цинковая паста: 90 вес.% цинковой пыли, растертых с 10 мас.% органического растворителя) со средним диаметром цинковых частиц приблизительно 4 мкм, а также алюминиевая паста. Отношение цинковая паста: алюминиевая паста составляет при этом 55:2. Наряду с пастой из металлических частиц в вяжущее вещество при необходимости добавляется также смазочное средство, при этом его содержание варьируется в зависимости от основного покрытия, как будет поясняться ниже.
Каждое из основных покрытий готовится в охлаждаемой и обогреваемой растворной емкости, оснащенной встроенным смесительным механизмом с бесступенчатым регулированием. Названные выше компоненты для вяжущих веществ, а также металлические пасты и смазочные средства перемешиваются в растворной емкости поочередно в указанной последовательности.
Температура составляет от +5°С до +60°С. Смесительный механизм настроен на 1000 об/мин, и после добавления соответствующего компонента происходит смешивание в течение 5 мин.
Содержание металлической пасты и смазочного средства выбираются так, что
раствор D содержит 57 мас.% пасты и не содержит смазочного средства;
раствор Е содержит 57 мас.% пасты и 5 мас.% полиэтилена;
раствор F содержит 57 мас.% пасты и 2 мас.% ПТФЭ,
соответственно на 100 мас.% основного покрытия.
Аналогично примеру 1 на стальные винты поочередно наносится покрытие в трех растворах. Отверждение отдельных слоев осуществляется соответственно в течение 30 мин при температуре объекта
200°С.
Получается покрытие с хорошими антикоррозионными свойствами, у которого благодаря расположенному снаружи содержащему ПТФЭ слою получен точно заданный коэффициент трения. Благодаря наличию среднего содержащего полиэтилен слоя даже при повреждении наружного слоя заданные три-бологические свойства обеспечиваются в достаточной степени.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ формирования поверхности металлической заготовки с заданным коэффициентом трения путем нанесения и отверждения многослойного антикоррозионного покрытия, имеющего одну обращенную к заготовке граничную поверхность и одну обращенную от заготовки граничную поверхность, при котором каждое из основных покрытий содержит по меньшей мере одно связующее вещество и металлические частицы в водной фазе наносят слоями, и по меньшей мере одно из основных покрытий содержит по меньшей мере одно смазочное средство, отличающийся тем, что
связующее вещество выбирают из группы, состоящей из силанов, силаксанов, силикатов, титанатов и соединений хрома-IV, их смесей или продуктов полимеризации, причем
используют металлические частицы, создающие антикоррозионный эффект на поверхности заготовки, и
требуемый коэффициент трения задан за счет концентрации смазочного средства, которая на обращенной к заготовке граничной поверхности ниже, чем на обращенной от заготовки граничной поверхности.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что состав смазочного средства на обращенной к заготовке граничной поверхности отличается от состава смазочного средства на обращенной от заготовки граничной поверхности.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в состав смазочного средства включено смазочное средство с точкой плавления ниже 150°С и смазочное средство с точкой плавления 150°С или выше, при этом концентрация смазочных средств с точкой плавления 150°С или выше на обращенной от заготовки граничной поверхности отличается от их концентрации на обращенной к заготовке граничной поверхности.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что концентрация смазочных средств с точкой плавления 150°С или выше на обращенной от заготовки граничной поверхности выше, чем на обращенной к заготовке граничной поверхности.
5. Способ по п.3 или 4, отличающийся тем, что концентрация смазочных средств с точкой плавления до 150°С, предпочтительно до 170°С, на обращенной от заготовки граничной поверхности выше, чем на обращенной к заготовке граничной поверхности.
6. Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что по меньшей мере одно смазочное средство выбрано из группы, состоящей из галоген-углеводородов, в частности политетрафторэтилена (ПТФЭ), поливинилиденфторида (ПВДФ), сополимера тетрафторэтилен/гексафторпропилен (ФЭП), перфторал-кокси-сополимера (ПФА), сополимера тетрафторэтилена с перфорированным пропиленом и перфторал-килвинилэфиром (ЭПЭ), сополимера тетрафторэтилена и перфторметилвинилэфиром (МФА), MoS2, нитрида бора, графита, фторированного графита, карнаубского воска, полисульфонов, полиолефиновых смол, в частности полиэтилена (ПЭ) и полипропилена (ПП), их смесей или комбинации из них.
7. Способ по одному из пп.1-6, отличающийся тем, что металлические частицы выбраны из группы, состоящей из цинка, алюминия, олова, магния, никеля, кобальта, марганца, титана, а также их смесей и сплавов, и представляют собой пластинки, гранулы или порошок, или комбинации из них.
8. Способ по одному из пп.1-7, отличающийся тем, что включает следующие операции:
нанесение на заготовку первого основного покрытия, содержащего связующее вещество, металли-
ческие частицы, способствующие антикоррозионному эффекту, и при необходимости смазочное средст-
во, в водной фазе, и
последующее нанесение по меньшей мере еще одного основного покрытия, соответственно содержащего связующее вещество, металлические частицы, способствующие антикоррозионному эффекту, и при необходимости смазочное средство, в водной фазе,
при этом используют по меньшей мере два основных покрытия с различной концентрацией смазочного средства.
9. Способ по одному из пп.1-8, отличающийся тем, что заготовку перед нанесением покрытия под-
вергают предварительной обработке, в частности очистке, обезжириванию, травлению, пескоструйной
обработке, обработке струей сжатого воздуха, фосфатированию, грунтовке или обработке адгезивом.
10. Способ по одному из пп.1-9, отличающийся тем, что после нанесения покрытия наносят одно-или многослойное верхнее покрытие.
11. Заготовка с металлической поверхностью, снабженная многослойным покрытием, состоящим из основных покрытий, каждое из которых содержит по меньшей мере одно связующее вещество, металлические частицы и смазочное средство, причем связующее вещество выбрано из группы, состоящей из силанов, силаксанов, силикатов, титанатов и соединений хрома-IV, их смесей или продуктов полимеризации, при этом металлические частицы пердставляют собой металлические частицы, создающие антикоррозионный эффект на поверхности заготовки, причем концентрация смазочного средства на обращенной к заготовке граничной поверхности является более низкой, чем на обращенной от заготовки граничной поверхности.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
020839
- 1 -
020839
- 1 -
020839
- 1 -
020839
- 1 -
020839
- 1 -
020839
- 1 -
020839
- 1 -
020839
- 4 -
|
