Покрытия. Для защиты от взаимодействия с перерабатываемыми компонентами и продуктами синтеза детали машин химических аппаратов

Для защиты от взаимодействия с перерабатываемыми компонентами и продуктами синтеза детали машин химических аппаратов, изготовленных из различных материалов, используются металлические и неметаллические покрытия.

Основными способами нанесения металлических покрытий являются (гальванический), химический и металлизация напылением.

Из неметаллических покрытий наиболее распространены лакокрасочные, полимерные и эмалевые, а также термоизоляционные футеровки.

Гальванические и химические покрытия В зависимости от характера защиты металлов металлическими покрытиями различают анодные и катодные покрытия. Анодными называются покрытия, имеющие более отрицательный потенциал, чем материал детали, а катодными - более положительный. Гальванические покрытия наносят на поверхность деталей осаждением металлов из водных растворов их солей или комплексных соединений под действием постоянного электрического тока. Покрываемое изделие служит катодом.

Основными элементами установки для нанесения гальванических покрытий (рис. 6.1) служат: 1 - ванна; 2 -электролит; 3 - покрываемая деталь (катод); 4 - анод; 5 - реостат. Напряжение 6-12 Вольт. сила тока 250 - 5000 Ампер.

Рис. 6.1. Схема установки для нанесения гальванических покрытий

Наиболее известный химический метод нанесения покрытий – осаждение меди на поверхности железного изделия при помещении его в раствор медного купороса. Химическими методами обработки можно осуществлять обезжиривание. Для обезжиривания применяют органические растворители: керосин, эфир, дихлорэтан, или подогретые растворы щелочей. Обезжиривание может осуществляться как для окончательной обработки поверхности, но в основном применяется для подготовки поверхности изделия перед нанесением покрытия.

Процесс металлизации состоит в расплавлении наплавляемого материала, распылении его струёй газа или сжатого воздуха и осаждении на поверхности детали (как правило - стальной) Напыляемый материал может подаваться в виде проволоки, ленты или порошка. Наиболее распространенными являются электродуговая и газовая металлизация (газотермическое напыление). Эти процессы используются для защиты от коррозии, восстановления изношенных поверхностей, изменения электропроводности и теплопроводности. При электродуговом способе нанесения покрытий наиболее часто применяются металлизаторы проволочною типа (рис. 6.2, а)

Рис. 6.2. Схема электродугового (а) и газопламенного (б) металлизаторов

Между двумя электродами 1, направленными наконечниками 2 создается дуга которая горит в потоке сжатого воздуха 3. Этот поток захватывает капли расплавленного металла, измельчает их и направляет на поверхность детали.

В газопламенном металлизаторе (рис. 6.2, б) в наконечнике 2 расположена одна проволока 1. На расплавленный с помощью газа (ацетилен и кислород) конец проволоки через воздушное сопло 3 подается струя сжатого воздуха, с помощью которой частицы жидкого металла переносятся на покрываемую поверхность. Для метллизации используется преимущественноалюминий.

Полимерные покрытая наносятся в виде тонкослойных пленок на поверхность деталей для защиты их от коррозии, повышения антифрикционных, антиадгезионных, электроизоляционных, декоративных и других свойств, Эти покрытия могут наноситься не только на металлы, но и на керамику, дерево, бетон и т.д. Для получения покрытий могут быть использованы полимерные материалы в виде порошков, паст, растворов, суспензий, листовых материалов, пленок.

Перспективным является метод напыления мелкодисперсных твердых частиц на поверхность в электростатическом поле. В электростатическое поле, создаваемое вокруг покрываемого объекта, вводят твердые или жидкие части полимера, на их поверхности адсорбируются ионы, частицы заряжаются и увлекаются полем в направлении силовых линий. При напылении в электростатическом поле детали с предварительно подготовленными поверхностями могут быть погружены в псевдоожиженный слой порошка полимера. Заряженные частицы полимера перемещаются к деталям и равномерно оседают на поверхностях. После этого деталь помещают в печь, полимер плавится и образует равномерное и плотное покрытие.

Лакокрасочные покрытия обычно наносят в три этапа:

1. подготовка поверхностей,

2. окраска и сушка.,

3. шлифование.

Подготовка заключается в выравнивании; обезжиривании (не для всех типов покрытий); грунтовке и шпаклевке; шлифовании.

Окраску обычно осуществляют нитроэмалями, нанесенный слой которых высыхает при 15 - 25 °С за 30 - 45 минут. Так как толщина слоя мала (8 - 10 мкм), краску обычно наносят в несколько слоев.

Качество лакокрасочных покрытий существенно зависит от процесса сушки. Различают конвекционный (рис.6.3, а) и терморадиационный (рис.6.3, б) методы искусственной сушки. При конвекционном - на поверхности слоя образуется пленка, препятствующая высыханию нижележащих слоев и улетучиванию из краски растворителя.

Рис. 6.3. Методы искусственной сушки

Пары растворителя, стремясь выйти из нанесенной краски, образуют в поверхностном слое поры, что ухудшает качество покрытия. При терморадиационном способе сушки нагревается материал изделия ив этомслучае верхние слои затвердевают в последнюю очередь, чтосущественно улучшает качество покрытия.

Эмалирование применяется для защиты поверхностей металлических (в основном стальных и чугунных) изделий. Эмалированные детали обладают высокой стойкостью в кислотных и щелочных средах при температурах до 500°С. Жаростойкие эмали работоспособны при температурах до 1000 °С. Основные операции эмалирования:

• подготовка, поверхности (очистка, обезжиривание, травление, промывка, нейтрализация);

• приготовление шликера, представляющего собой сметанообразную массу (смесь порошка эмали с растворителем);

• предварительная грунтовка и нанесение эмали на деталь;

• сушка при температуре 140 - 160 °С;

• обжиг при температуре 820 - 840 °С.