Способ металлизации изделий из бетона
Владельцы патента RU 2669978:
АНО ВО "Белгородский университет кооперации, экономики и права" (RU)
Изобретение относится к области получения металлизированных изделий из бетона и может быть использовано в промышленности строительных материалов. Технический результат - повышение прочности сцепления металлического слоя с основой изделия из бетона и увеличение показателя морозостойкости. Способ металлизации изделий из бетона включает плазменное напыление цветных металлов на лицевую поверхность изделий из бетона при помощи плазмотрона и контроль качества готовых изделий. Причем на лицевую поверхность бетона перед напылением порошка цветного металла предварительно наносят смесь жидкого стекла и технического глинозема при оптимальном массовом соотношении 1:3-4 соответственно. Плазменное напыление производят при скорости прохождения плазменной горелки 0,30-0,35 м/с и расходе цветного металла 2,5-3,0 г/с. 3 табл., 2 пр.
Изобретение относится к области получения металлизированных изделий из бетона и может быть использовано в промышленности строительных материалов.
Из уровня техники известны способы металлизации изделий из бетона.
Недостатками данных способов является недостаточная прочность сцепления металлического слоя с основой изделия из бетона и низкие показатели морозостойкости.
Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ металлизации изделий из бетона (Патент РФ №2553707), включающий плазменное напыление цветных металлов с одновременным плазменным оплавлением лицевой поверхности изделий из бетона при помощи плазмотрона и контроль качества готовых изделий.
Существенным недостатком прототипа является недостаточная прочность сцепления металлического слоя с основой изделия из бетона и низкие показатели морозостойкости.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении прочности сцепления металлического слоя с основой изделия из бетона и увеличении показателя морозостойкости.
Технический результат достигается тем, что предлагаемый способ металлизации изделий из бетона включает плазменное напыление цветных металлов на лицевую поверхность изделий из бетона при помощи плазмотрона и контроль качества готовых изделий, причем на лицевую поверхность бетона перед напылением порошка цветного металла предварительно наносят смеси жидкого стекла и технического глинозема при оптимальном соотношении 1:3-4 соответственно, а плазменное напыление производят при скорости прохождения плазменной горелки 0,30-0,35 м/с и расходе цветного металла 2,5-3,0 г/сек.
Предложенный способ металлизации изделий из бетона отличается от прототипа тем, что в предлагаемом способе на лицевую поверхность бетона перед напылением порошка цветного металла предварительно наносят смеси жидкого стекла и технического глинозема при оптимальном массовом соотношении 1: 3-4 соответственно, плазменное напыление производят при скорости прохождения плазменной горелки 0,30-0,35 м/с и расходе цветного металла 2,5-3,0 г/с.
Сопоставительный анализ технологических операций известного и предлагаемого способов представлен в таблице 1.
Таблица 1
Сопоставительный анализ технологических операций известного и предлагаемого способов
Известный способ | Предлагаемый способ |
Плазменное напыление цветных металлов с одновременным плазменным оплавлением лицевой поверхности изделий из бетона при помощи плазмотрона Контроль качества готовых изделий |
Нанесение смеси жидкого стекла и технического глинозема на лицевую поверхность бетона при оптимальном соотношении 1: 3-4 соответственно Плазменное напыление цветных металлов на лицевую поверхность изделий из бетона с помощью плазмотрона при скорости прохождения плазменной горелки 0,30-0,35 м/с и расходе цветного металла 2,5-3,0 г/сек. Контроль качества готовых изделий |
Проведенный анализ известных способов металлизации изделий из бетона позволяет сделать заключение о соответствии заявленного способа критерию «новизна».
Предварительное нанесение на лицевую поверхность бетона смеси жидкого стекла и технического глинозема устраняют процессы дегидратации и разупрочнения поверхностного слоя бетона, что способствует повышению прочности сцепления покрытия с основой и увеличению показателя морозостойкости.
Оптимальные параметры плазменной металлизации изделий из бетона при мощности работы плазмотрона 6 кВт и расходе плазмообразующего газа 2,0 м3/ч представлены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1
Технологические параметры при мощности работы плазмотрона
6 кВт и расходе плазмообразующего газа 2,0м3/час
№ п/п |
Скорость прохождения, м/с |
Расход стеклопорошка, г/с | Толщина покрытия, мкм |
Прочность сцепления металлического покрытия, МПа |
1 | 0,25 | 2,0 | 300 | 1,7 |
2,5 | 250 | 2,1 | ||
3,0 | 200 | 2,6 | ||
3,5 | 250 | 2,2 | ||
4,0 | 300 | 1,8 | ||
2 | 0,30* | 2,0 | 300 | 2,4 |
2,5 | 250 | 3,0 | ||
3,0 | 200 | 3,3 | ||
3,5 | 250 | 2,9 | ||
4,0 | 300 | 2,7 | ||
3 | 0,35** | 2,0 | 300 | 2,6 |
2,5 | 250 | 3,2 | ||
3,0 | 200 | 3,5 | ||
3,5 | 250 | 3,3 | ||
4,0 | 300 | 2,8 | ||
4 | 0,45 | 2,0 | 300 | 1,6 |
2,5 | 250 | 2,0 | ||
3,0 | 200 | 2,8 | ||
3,5 | 250 | 2,0 | ||
4,0 | 300 | 1,7 |
*, ** – оптимальные параметры плазменной металлизации изделий из бетона
Таблица 2
Оптимальные составы смеси жидкого стекла и технического глинозема при мощности работы плазмотрона 6 кВт и расходе плазмообразующего газа 2,0м3/час
№ п/п |
Соотношение компонентов (части) | Прочность сцепления, МПа | |
жидкое стекло | технический глинозем | ||
1 | 1 | 1 | 2,5 |
2 | 1 | 2 | 2,9 |
3 | 1* | 3⃰ | 3,5 |
4 | 1** | 4 ⃰ ⃰ | 3,4 |
5 | 1 | 5 | 2,8 |
*, ** – оптимальные составы смеси жидкого стекла и технического глинозема
Пример получения металлизированных изделий из бетона.
Для приготовления смеси для нанесения на лицевую поверхность изделий из бетона применяют жидкое натриевое стекло (ГОСТ 13078-81), технический глинозем (ГОСТ 30559-98) и алюминиевый порошок марки АДС-4.
Для металлизации использовали балочки из бетона размером 150х30х30 мм, на лицевую поверхность которых валиком наносили смесь жидкого стекла и технического глинозема при массовом соотношении 1:3-4 соответственно, а через 2 часа производили плазменное напыление алюминиевого порошка АДС-4 на лицевую поверхность балочки из бетона с затвердевшей смесью с помощью электродугового плазмотрона УПУ-8М при скорости прохождения плазменной горелки 0,30-0,35 м/с и расходе цветного металла 2,5-3,0 г/с.
После металлизации бетонные балочки подвергали контролю качества готовых изделий.
Пример осуществления контроля качества
Для определения прочности сцепления металлического покрытия с подложкой к поверхности балочки из бетона с напыленным алюминиевым порошком приклеивали эпоксидной смолой металлический стержень длиной 150 мм и площадью поперечного сечения 1 см2. После полимеризации эпоксидной смолы в течение 24 часов приступали к определению прочности сцепления металлического покрытия с подложкой на разрывной машине R-0,5. Балочку и стержень закрепляли в специальных зажимах разрывной машины R-0,5. После равномерного нагружения происходил отрыв металлического покрытия. Для испытаний брали не менее 5 образцов. Прочность сцепления металлического покрытия определяли как среднее арифметическое значение:
Морозостойкость покрытия определяли по стандартной методике при
t = - 20 0С. Экспериментально установлено, что предлагаемый способ позволяет повысить качество конечного продукта.
Сопоставительный анализ показателей качества предлагаемого и известного способов представлен в таблице 3.
Таблица 3
Сопоставительный анализ показателей качества
предлагаемого и известного способов
Показатели | Ед. измерений | Известный способ | Предлагаемый способ |
Прочность сцепления металлического покрытия с основой | МПа | 2,8 | 3,5 |
Морозостойкость | циклы | 150 | 170 |
Способ металлизации изделий из бетона, включающий плазменное напыление цветных металлов на лицевую поверхность изделий из бетона при помощи плазмотрона и контроль качества готовых изделий, отличающийся тем, что на лицевую поверхность бетона перед напылением порошка цветного металла предварительно наносят смесь жидкого стекла и технического глинозема при оптимальном массовом соотношении 1:3-4 соответственно, а плазменное напыление производят при скорости прохождения плазменной горелки 0,30-0,35 м/с и расходе цветного металла 2,5-3,0 г/с.