Газопламенное напыление полимерных материалов

Процесс напыления неметаллов имеет большое сходство с процессом металлизации. Нанесение неметаллических покрытий может производиться в следующих целях:

1) для защиты от коррозии различного технологического оборудования и строительных конструкций;

2) создания электроизоляционных слоев;

3) выравнивания поверхности деталей;

4) нанесения декоративных покрытий;

5) изготовления различных изделий из стеклопластиков.

Напыляемый материал в виде порошка вдувается в пламя специальной горелки; при этом его частицы нагреваются до весьма пластичного или расплавленного состояния. Попадая на подготовленную поверхность, эти частицы сцепляются с ней, образуя плотную пленку. Таким способом возможно нанесение покрытий из полиэтилена, полистирола, полиамидов и различных композиций из них, эпоксидных смол, природных полимерных материалов (асфальты и битумы), стеклоэмалей различных составов, металлокерамических и других материалов.

Для порошкового напыления применяются аппараты нескольких конструкций, разработанных ВНИИавтогенмашем. В настоящее время выпускаются установки: УПН-5-60 - для напыления тугоплавких покрытий, УПН-6-63 - для напыления легкоплавких покрытий и УПН-7-65 - для последовательного нанесения двухслойных покрытий. Ниже кратко рассматриваются установки УПН-6-63 и УПН-7-65.

Установка УПН-6-63 (установка порошкового напыления) состоит из питательного бачка и горелки, соединенных шлангом. В отличие от выпускавшихся ранее установок УПН-1 и УПН-4Л у новой установки отсутствует щит с приборами контроля и управления. Управление установкой осуществляется вентилями горелки. Горелка аналогична горелке ГЛН-4 и отличается от нее лишь наличием одного штуцера для подвода сжатого воздуха вместо двух. Схема работы установки УПН-6-63 показаны на рис. 135.

Установка УПН-7-65 представляет собой комбинацию двух питательных бачков установки УПН-6-63 и одной горелки, которая с помощью трехходового крана может подключаться поочередно к каждому бачку. Установка позволяет наносить двухслойные покрытия из легкоплавких металлов (цинка, свинца, олова) и полимеров либо из двух полимерных материалов. Чередование работы бачков позволяет вести процесс напыления непрерывно. Производительность установок УПН-6-63 и УПН-7-65 (по количеству напыленного полимера) составляет 3-5 кг/ч.

Подготовка поверхности заключается в тщательной очистке ее от различных загрязнений, что обеспечивает надежную сцепляемость первого слоя покрытия. Как и при металлизации производится обезжиривание и пескоструйная очистка металлическим песком. На острых углах и ребрах должны быть сняты фаски с закруглением до R = 3-5 мм. При нанесении покрытий на сварные швы последние должны быть зачищены; поры и литейные раковины должны быть предварительно заделаны.

Применяемые порошки должны быть определенной грануляции; лучшие результаты получаются при размере частиц 0,15- 0,25 мм. При необходимости производится просеивание порошка. Сыпучесть порошка должна быть достаточно высокой, а именно: он должен свободно проходить воронку с трубкой D = 5+10 мм без слипаний и образования сводов.

Нанесение покрытия производится по следующей технологической схеме:

1) нагрев участка покрываемой поверхности до температуры растекания наносимого материала пламенем самой распылительной горелки (без подачи порошка) либо сварочной горелкой, а в некоторых случаях специальными мощными горелками для подогрева и в печах;

2) нанесение покрытия путем открывания вентиля подачи порошка, который, размягчаясь в пламени горелки, попадает на нагретую поверхность и образует плотную пленку нужной толщины;

3) при образовании в нанесенном слое неровностей подача порошка прекращается, и пламенем горелки, с некоторым ее удалением от поверхности, производится вторичный нагрев до уничтожения неровностей; это должно выполняться достаточно осторожно во избежание перегрева и разложения нанесенного слоя;

4) напыление больших поверхностей, прогрев которых одновременно невозможен, производится отдельными участками.

В тех случаях, когда предварительный подогрев изделия почему-либо исключается, на покрываемую поверхность наносится теплоизоляционный грунт с использованием некоторых специальных лаков. Лаковая пленка имеет низкую теплопроводность, и тепло при нанесении покрытия не успевает пройти в металл; в результате этого на поверхности грунта легко достигается температура растекания материала и отпадает необходимость в нагреве всего изделия.

При нанесении покрытия основным фактором, влияющим на его качество, является тепловой режим процесса. Мощность пламени, подачу порошка, расстояние горелки от поверхности (обычно 150-200 мм) и скорость перемещения горелки следует подбирать так, чтобы наносимые на поверхность частицы порошка плавились и, сливаясь вместе, образовывали бы сплошной слой покрытия. Если частицы на поверхности оплавились неполностью, необходимо этот участок слегка подогреть пламенем горелки без подачи порошка для полного оплавления слоя. Для получения сплошных беспористых покрытий необходимо наносить слой толщиной 0,4-0,5 мм.

Контроль качества покрытия производится несколькими способами: наружным осмотром, электролитными и электроискровыми дефектоскопами (проверка сплошности покрытия), магнитными и электромагнитными толщиномерами (измерение толщины слоя на стальных деталях).