способ нанесения полиэтилена на углеродистые стали

Формула изобретения

Способ нанесения полиэтилена на углеродистые стали, заключающийся в предварительном анодировании поверхности металла с последующим нанесением защитного покрытия, отличающийся тем, что анодированный металл перед нанесением защитного покрытия предварительно покрывают расплавленным отходом производства полиэтилена - низкомолекулярным полиэтиленом-2 с последующим его прогреванием при температуре 210-230^oC.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нанесения полиэтиленового покрытия с высокой адгезивной активностью на углеродистые стали и может быть использовано в машиностроении, химической и других отраслях промышленности для повышения коррозионной стойкости металлов.

Известен способ клеевого соединения деталей, заключающийся в том, что на металлическую поверхность предварительно наносится электроискровым методом слой металла высокой адгезивной активности /см. а.с. СССР N 249913, Бюл. N 23, 25.06.76/.

Однако, этот способ предполагает большие материальные затраты /электроэнергия, потери при сгорании электродов и т.п./ и не обеспечивает надежных результатов при нанесении на металлическую поверхность полиэтилена.

Известен способ нанесения термопластов /тетрафторэтилена/ на металлическую поверхность /см Edwards P.// "Modern. Plast" - 1989 - v. 19 - N 2 - P. 26-30/.

Сначала металл покрывают толстым слоем хрома, в котором химическим путем создают большое количество микропор. Поры расширяют в результате нагревания металла до 150. ..200^oC и под давлением впрессовывают в них охлажденные до -90...-70^oC частицы термопласта.

Недостатком этого способа являются большие энергетические затраты, сложность технологии и ее непригодность для нанесения полиэтилена.

Наиболее близким к заявляемому является способ подготовки углеродистой стали к нанесению защитного эпоксидного покрытия, заключающийся в предварительной анодной обработке металла с образованием толстой пористой анодной пленки, которая в дальнейшем используется в качестве грунта, см. Свердлов А. И., Фокин М.Н. "Об анодном формировании адгезионнопрочных грунтовочных слоев на углеродистых сталях", Защита металлов, - 1992 - Т. 28 - N 6 - С. 909-915.

Недостатком этого способа является его непригодность для формирования на поверхности металла полиэтиленового покрытия высокой адгезивной активности.

Изобретение направлено на повышение адгезии полиэтиленового покрытия на углеродистых сталях.

Результат достигается тем, что в способе нанесения полиэтилена на углеродистую сталь, заключающемся в предварительном анодировании металла с последующим нанесением защитного слоя, вводят дополнительную операцию, анодированный металл обрабатывают расплавленным отходом производства полиэтилена - низкомолекулярным полиэтиленом - 2/НМПЭ2/ с последующим его прогреванием при 210. . .230^oC в течение двух часов, затем на подготовленную поверхность наносят порошкообразный полиэтилен любым известным способом.

НМПЭ2 - побочный продукт производства полиэтилена /ТУ 6-05-1837-82/. Это вещество мазеобразной консистенции плотностью 0,880,2 г/см³ и температурой плавления 80...100^oC.

В качестве защитного покрытия использовали порошкообразный полиэтилен /ГОСТ 16338-85/.

Способ формирования полиэтиленового покрытия на поверхности металла осуществлялся следующим образом.

Углеродистую сталь анодировали до образования толстой анодной пленки, например, в электролите состава, г/л: H₃PO₄ 4...12, HNO₃ 8...16, HCl 1...2, лимонная кислота 3...7 при анодной плотности тока 4...5 А/дм², в течение 30. ..40 мин при температуре 80...85^oC /см. а.с. СССР N 1544845/.

Анодированный металл погружали в нагретый до 120...140^oC, до жидкого состояния, продукт НМПЭ2 на 2...3 мин, а затем помещали в печь при температуре 210. ..230^oC на два часа. В результате на поверхности металла происходила дополнительная полимеризация НМПЭ2 и образовывалась твердая пленка полиэтилена, пронизавшая поры анодной пленки. Обработанный таким способом образец повторно нагревали до 160...190^oC и на нагретую поверхность напыляли порошкообразный полиэтилен. Образец с прилипшими зернами полиэтилена повторно нагревали до образования равномерного слоя. Операцию повторяли до получения полиэтиленового покрытия заданной толщины.

Пример 1. Нанесение полиэтиленового покрытия на металлическую поверхность по прототипу.

Образцы из стали 10 обезжиривали ацетоном и анодировали в водном электролите состава, г/л: H₃PO₄ 8, HNO₃ 8, HCl 1, лимонная кислота 5 при температуре 80^oC, анодной плотности тока 5 А/дм², в течение 30 мин. После промывки в воде и высушивания сжатым воздухом образцы нагревали до 160...190^oC и на нагретую поверхность напыляли порошкообразный полиэтилен. Образцы с прилипшими зернами полиэтилена повторно нагревали до оплавления зерен и формировали полиэтиленовое покрытие толщиной 1...2 мм.

Сцепление покрытия с основой определяли по ГОСТ 9.311-87. На поверхности покрытия наносили сетку царапин глубиной до металла, расположенных на расстоянии 1 мм и перпендикулярных друг другу. Если покрытие в месте пересечения царапин не отслаивалось и не задиралось, оно считалось удовлетворительным.

Пример 2. Нанесение полиэтиленового покрытия на металлическую поверхность по предлагаемому способу.

Образцы из углеродистой стали обрабатывали по способу, описанному в примере 1. После анодирования, промывки и высушивания образцы опускали в НМПЭ2, нагретый до 120...140^oC на 3 мин. Затем образцы извлекали из НМПЭ2 и выдерживали при 210...230^oC в течение двух часов.

На подготовленную таким способом поверхность металла напыляли полиэтилен методом, описанным в примере 1.

Примеры 3 - 9. На металлическую поверхность различных марок углеродистых сталей наносили полиэтилен способом, описанным в примере 2.

Результаты сцепления полиэтиленового покрытия с металлической основой приведены в таблице.