Способ получения покрытий

 

Изобретение относится к технологии получения металлополимерных покрытий на изделиях и может быть использовано в машиностроении, строительстве и других отраслях. Изобретение позволяет повысить качество покрытий за счет того, что в нейтральном газе под действием давления формируются ламинарные струи расплавов полимера и металла, на которые накладываются высокочастотные колебания, затем полученные движущиеся капли расплава металла и полимера заряжают в поле коронного разряда, после чего на них воздействуют однородным электрическим полем, причем меняют величину заряда и /или напряженность однородного электрического поля таким образом, чтобы направить заряженную каплю металла и полимера в заданную точку поверхности изделия. При этом проводят распыление вначале полимера, а затем металла, либо наоборот, последовательно во времени с заданным интервалом (1-10)·10⁶- (1-10)·10^-3c. 1 ил.

Изобретение относится к технологии получения металло-полимерных покрытий на изделиях и может быть использовано в машиностроении, строительстве и других отраслях.

Целью изобретения является повышение качества металло-полимерных покрытий и уменьшение отходов металла и полимера.

На чертеже изображена схема реализации предлагаемого способа.

Устройство состоит из двух блоков соответственно для нанесения металлических и полимерных покрытий. Блок для нанесения металлических покрытий содержит устройство 1 для расплавления и подержания температуры расплава металла 2 в резервуаре 3, пьезоэлектрический преобразователь 4, механически соединенный с резервуаром 3, заканчивающимся соплами 5 формирования ламинарной струи 6 расплава металла; заряжающее устройство 7, расположенное в зоне отрыва капель 8 расплава металла от ламинарных струй 6, отклоняющее устройство 9, улавливатель 10 с охлаждающей жидкостью для улавливания капель расплава металла, не попавших на поверхность покрываемого изделия 11.

Блок для нанесения полимерных покрытий содержит резервуар 12 с расплавом полимера 13, пьезоэлектрический преобразователь 14, устройство 15 для расплавления и поддержания температуры расплава полимера, сопла 16 для формирования ламинарной струи 17, заряжающее устройство 18 для зарядки капель 19, отклоняющее устройство 20 и улавливатель 21. Оба блока расположены в корпусе 22. Величина напряженности заряжающего и отклоняющего поля регулируется с помощью микроЭВМ 23. От источника 24 нейтрального газа через штуцер 25 внутрь корпуса 22 подается нейтральный газ.

Устройство работает следующим образом.

Под действием давлений Р₁ и Р₂ на выходе сопл 5 и 16 многосопловых устройств формируются в нейтральном газе ламинарные струи 6 и 17 расплавов металла и полимера соответственно. При наложении на струи высокочастотных маломощных колебаний с использованием пьезоэлектрических преобразователей 4 и 14 формируется линейная последовательность капель 8 и 19 расплавов металла и полимера с одинаковыми диаметрами и равными расстояниями между ними.

При помощи коронного разряда осуществляют зарядку капель расплава металла и полимера и затем заряженные капли отклоняют в электрическом поле, создают устройствами 9, 20, управляемыми от микроЭВМ. При этом капли металла и полимера направляются в заданную точку поверхности покрываемого изделия 11. Не отклоненные капли расплавов попадают в улавливатели 10, 21, где охлаждаются и превращаются в порошок металла и полимера.

П р и м е р. В качестве расплавов полимеров были взяты - расплав полиамида типа П-54, температура которого поддерживалась устройством 15 на уровне 290^оС; расплав рилсана, температура которого поддерживалась на уровне 320^оС; расплав полиэфира с молекулярной массой около 8000, температура которого поддерживалась на уровне 305^оС.

В качестве расплавов металлов были взяты: расплав алюминия, температура которого поддерживалась устройством 1 на уровне 700^оС; расплав олова, температура которого поддерживалась сверх температуры плавления на 50^оС.

Расплавы полимеров подавались под давлением Р₂ соответственно 14, 16, 3,2 МПа к кварцевому цилиндрическому соплу 16 диаметром 200 мкм длиной 1 мм.

Расплавы металлов подавались под давлением Р₁ соответственно 0,15 и 0,2 МПа к кварцевому цилиндрическому соплу 5 диаметром 30 мкм, длиной 2 мм.

На выходе соответствующих сопл предварительно формировались в нейтральном газе (азоте) ламинарные струи 6, 17 указанных расплавов металлов и полимеров. Далее с помощью пьезоэлектрических преобразователей накладывались высокочастотные возмущения. Причем для возмущения ламинарных струй расплава использовались пьезоэлектрические биморфные преобразователи со стержневыми титановыми концентраторами, которые усиливали незначительные колебания биморфных пьезоэлектрических преобразователей и таким образом способствовали разбиению струи расплава полимера и металла на монодисперсные капли одинакового диаметра d_к, причем d_к = , где U_ст - средняя скорость ламинарной струи соответствующего расплава; f - частота высокочастотных колебаний, накладываемых на ламинарные струи соответствующих расплавов с помощью соответствующих источников колебаний (преобразователей 4 и 14); К - коэффициент, характерный для конкретного типа расплава. Например, для расплава алюминия коэффициент К = 1,9. Исследования показали, что для получения монодисперсных капель соответствующего расплава, например, расплава алюминия с диаметром d_к = 57 мкм необходимо выбрать частоту высокочастотных возмущений (частоту напряжения на электродах пьезоэлектрического преобразователя), накладываемых на предварительно сформированную струю расплава (например, алюминия), равную f = 10000 Гц (при указанных параметрах давления и сопла средняя скорость струи расплава алюминия U_ст = =1,35 м/с). Что и было подтверждено экспериментально. При этом линейная последовательность отстоящих на одинаковом расстоянии друг от друга капель расплава диаметром d_к = 57 мкм.

Далее выбранная капля расплава заряжалась в соответствующих устройствах в пределах.

0<q<8π , где ε_о- электрическая постоянная; α- коэффициент поверхностного натяжения соответствующих расплавов; d_ст - диаметр ламинарной струи соответствующего расплава.

Попадая в поле Е отклоняющих устройств 9,20, заряженная капля отклоняется на величину y: y = q_к, где ρ- плотность соответствующего расплава; V_к - скорость капли расплава; l_о - длина отклоняющих электродов; l_н - расстояние от входного среза отклоняющих электродов до поверхности покрываемого изделия;
0 < Е < Е_пр;
Е_пр - напряжение искрового пробоя межэлектродного промежутка для данного нейтрального газа.

Изменяя величину заряда капли расплава q_к и напряженность отклоняющего поля Е, экспериментально подтверждено, что предлагаемый способ позволяет направить выбранные капли расплавов металла и полимера в заданную точку покрываемой поверхности изделия.

Нанесение покрытий расплавов металла и полимера осуществлялось последовательно во времени с заданным интервалом (1-10)˙10^-6 с - (1-10)˙10^-3 с, что позволяло получать покрытия с различными свойствами.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОКРЫТИЙ путем распыления в нейтральном газе струи расплава полимера при высокочастотных колебаниях с последующей зарядкой полученных капель полимера в поле коронного разряда и воздействием на заряженные капли однородным электрическим полем при изменении величины заряда и (или) напряженности однородного электрического поля, отличающийся тем, что, с целью повышения качества покрытия, дополнительно напыляют расплав металла до или после напыления расплава полимера с заданным интервалом (1 - 10) · 10^-6 - (1 - 10) · 10^-3 с.

РИСУНКИ

Рисунок 1