Николай Васильевич Катц и др.
МЕТАЛЛИЗАЦИЯ РАСПЫЛЕНИЕМ
*** 1965 ***
|
ФPAГMEHT КНИГИ (...) Металлизация дает возможность применять в судостроении соединения легких сплавов со сталью. Стальные комигсы в местах их соединения с алюминиевыми конструкциями покрывают слоем алюминия и затем сваривают.
Стальные баржи с успехом металлизируются цинком до сборки. Корпусы ряда кораблей, покрытые цинком, за 10 лет эксплуатации потребовали перекраски только один раз при полной сохранности цинкового покрытия. Под действием плавающего льда, соленой воды и жидкости, выделяющейся при обработке рыбы, полы в трюмах для рыбы глубоководных траулеров непрерывно подвергаются сильному коррозионному воздействию. Для защиты от коррозии полы в таких траулерах металлизируются цинком толщиной 0,2—0,25 мм. За последние 12 лет напыление цинком было произведено более чем на 100 судах. Через 5 лет после напыления потребовали ремонта только несколько траулеров. Защита от коррозии металлических резервуаров для хранения жидкого топлива Заливные трюмы судов и другие емкости под светлые нефтепродукты, глицерин, спирт и др. за рубежом покрывают цинком. По литературным данным толщина цинкового покрытия за три года эксплуатации емкостей уменьшается лишь на 0,025 мм. В СССР цинковые металлизациоыные покрытия толщиной 0,09— 0,1 мм успешно используются для защиты от коррозии внутренних поверхностей автомобильных и железнодорожных цистерн, а также стационарных емкостей для хранения жидкого топлива. Этим одновременно обеспечивается предохранение жидкого топлива от загрязнения продуктами коррозии металла. Для упрощения технологии изготовления изделий и экономии рабочих площадей на ряде предприятий металлизации подвергаются уже готовые цистерны. Однако при этом создается ряд неудобств для рабочих, непосредственно металлизирующих емкости, а также исключается возможность механизировать и автоматизировать процесс металлизации. Поэтому на некоторых передовых предприятиях введена технология подетальной металлизации цистерн в разобранном виде, при которой предварительная пескоструйная обработка и последующая металлизация производятся на конвейере раздельно: обечаек с приваренными к ним ребрами жесткости, днищ, горловин, крышек, труб и других частей цистерн. При этой технологии пескоструйные и металлизированные камеры герметически изолированы от других помещений и оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией. Сопла пескоструйных аппаратов установлены неподвижно. При продольном перемещении обечаек вдоль своей оси при одновременном вращении их обеспечивается постепенная очистка всей внутренней поверхности цилиндров песком, поступающим из сопел. В качестве абразивного материала используется металлический песок с размером частиц 1,5—2,5 мм. Внутри металлизационной камеры на штанге на равном расстоянии друг от друга внутри обечайки установлены три металли-зационных аппарата ЭМ-6, которым придается поступательное движение. Скорость движения аппаратов и вращение обечайки рассчитаны так, чтобы при заданной производительности металлизацпонных аппаратов за один проход нанести весь слой защитного цинкового покрытия проектной толщины, равной 0,1 мм. Один из металлизациоыных аппаратов предназначен для одновременного оцинкования обечайки и ребра жесткости швеллера или другой балки. Пескоструйная подготовка днищ и других частей цистерны производится также автоматически в пескоструйных камерах, металлизация же этих деталей производится в другой металлизационной камере при помощи стационарных аппаратов ЭМ-6 и ручных ЭМ-ЗА и ЭМ-9. Днища и горловина привариваются наружными швами. При этом цинковое покрытие не повреждается. Металлизированные волнорезы прибалчиваются к поверхности цилиндра до приварки днищ. Расход цинковой проволоки на металлизацию 1 м2 внутренней поверхности цистерны при среднем коэффициенте использования металла 0,6 составляет 0,9—1,0 кг. Вся металлизационная установка, включая подготовку, обслуживается тремя рабочими при плане выпуска цистерн емкостью 10 м3 5000 шт. в год. Контроль качества металлизационного покрытия, прочности сцепления его с основанием следует производить заливкой емкости жидким топливом, для перевозки или хранения которого она предназначается. Появление на отдельных участках цинкового покрытия пузырей и вспучивания указывает на: 1 наличие напряжений, возникающих в цинковых покрытиях в результате их усадки; интенсивность отрицательного действия этих напряжений усугубляется неравномерностью нанесенного слоя покрытия; 2 применеппе цинковой проволоки с большим содержанием примесей; 3 местный перегрев покрытия в процессе его нанесения; 4 нанесение покрытия на плохо подготовленную поверхность. При устранении этих причин и соблюдении технологии металлизации можно избежать образования некачественного покрытия. Проведение испытаний заливкой емкости водой, содержащей повышенное количество углекислых солей и свободной угле- кислоты, недопустимо, так как это, в свою очередь, может быть причиной образования пузырей и вспучивания покрытия. При эксплуатации металлизированных цинком цистерн следует знать, что недопустимо очищать внутреннюю оцинкованную поверхность от загрязнения промывкой горячей водой, так как горячая вода интенсивно растворяет слой нефтепродуктов, непосредственно соприкасающихся с металлом покрытия, и приводит к оголению последнего. Промывку металлизированных цинком цистерн следует производить только водой нормальной температуры. Применение металлизации при строительстве химических предприятий Для защиты от коррозионного воздействия сернистых газов, имеющих температуру до 650° С, на одном из предприятий по производству серной кислоты на внутреннюю поверхность крышек уже смонтированных контактных аппаратов был нанесен с помощью электрометаллизатора ЭМ-ЗА слой алюминия толщиной 0,2 мм. Во избежание короткого замыкания корпуса контактного аппарата с вводимой внутрь его алюминиевой проволокой, находящейся под напряжением, пришлось внести некоторое видоизменение в конструкцию электрометаллизационного аппарата. Была сконструирована и изготовлена для алюминиевой проволоки легко собираемая и разбираемая деревянная катушка; детали ее свободно проходили через штуцер аппарата, внутри которого происходило напыление. Катушка крепилась в легкой металлической конструкции, опирающейся на ось, вокруг которой она легк«Т вращалась. Для защиты от коррозии внутренних поверхностей металлических хранилищ для стирола на одном из химических предприятий УССР было нанесено цинковое покрытие на площади 1000 м с помощью газометаллизациониого аппарата МГИ-1, применение которого в данном случае было более рациональным, чем электро-дугового. Производительность газометаллизациониого аппарата 2— 2,5 м2ч. Оптимальное расстояние от сопла аппарата до металлизируемой поверхности 120 мм. При уменьшении расстояния до 90—100 мм происходили перегрев и отслоение покрытия; при расстоянии, большем 120 мм, ухудшалось сцепление напыли-ваемого металла с покрываемой поверхностью, увеличивались его распыливание и содержание окислов в нанесенном слое. Произведенное на заводе усовершенствование конструкции газовой горелки, заключающееся в растачивании отверстий для выхода газа под углом 30° к оси горелки, и применение распределительной шайбы для равномерной подачи газа позволили уменьшить расход газа, ликвидировать разбрызгивание металла и его перегар, а также увеличить срок службы сопла. Контроль качества нанесенного методом металлизации цинкового покрытия внутренних поверхностей хранилищ стирола производился; 1 систематическим осмотром покрытия невооруженным глазом, а также с помощью лупы с 20-кратным увеличением; при этом особое внимание уделялось выявлению наплывов, пропусков и других дефектов, а также равномерности покрытия; 2 царапанием покрытия острым предметом во взаимно перпендикулярных направлениях; шелушение покрытия и появление заусенцев указывает на неудовлетворительную сцепляемость цинка с поверхностью, на которую он был нанесен; 3 наложением на предварительно обезжиренный спиртом участок оцинкованной поверхности фильтровальной бумаги, смоченной раствором следующего состава: 10 гл красной кровяной соли и 20 гл поваренной соли. После выдержки 3—5 мин бумага снимается, промывается водой и просушивается на стекле. В местах расположения пор появляются синие пятна, по числу которых определяют количество пор, приходящихся на единицу площади поверхности. На одном из строящихся мясожирокомбинатов в начале 1963 г. с помощью газометаллизационного аппарата, работающего на проволоке диаметром 3 мм, произведена металлизация цинком слоем толщиной 0,15 мм предварительно очищенной пескоструйными аппаратами поверхности сушильной башни и отсасывающей трубы на площади 1300 м2 и металлизация алюминием слоем толщиной 0,2 мм канала горячего воздуха и верхней части трубы газовой печи общей площадью 350 м2. Во всех описанных выше случаях качество металлизационных покрытий было высокое. На основе произведенного хронометража разработаны нормы времени на производство этих работ. Проведен также ряд опытных работ по нанесению комплексных покрытий: перхлорвинилового покрытия по цинковой основе и бакелитового покрытия по слою напыленного цинка и алюминия. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТАЛЛИЗАЦИИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АНТИФРИКЦИОННЫХ ПОКРЫТИИ Получение антифрикционных материалов для подшипников скольжения осуществляется различными способами, причем для этой цели применяются самые разнообразные металлические и неметаллические материалы. Одним из прогрессивных способов получения антифрикционных материалов является метод металлизации напылением. Сущность этого способа заключается в напылении на внутреннюю поверхность втулки слоя материала, отличающегося высокими антифрикционными свойствами. Напыление обычных антифрикционных сплавов например, бронзы позволяет получить более качественные результаты, чем использование литой бронзы. Это объясняется наличием в покрытии мелких пор, которые способствуют поддержанию непрерывной масляной пленки. Важным показателем качества антифрикционного сплава является его прирабатываемость. В качестве антифрикционных материалов могут быть использованы покрытия из псевдосплавов. Приоритет на создание антифрикционных псевдосплавов принадлежит Советскому Союзу. Для получения антифрикционных псевдосплавов можно применить различные методы. Первоначально применялся только способ распыления полиметаллической проволоки, состоящей из двух пли трех металлов, располагающихся слоями. Этот способ, дающий хорошие результаты, требует применения специальной полиметаллической проволоки. Напыление антифрикционных покрытий из полиметаллической проволоки может производиться с помощью обычных электродуговых и газовых аппаратов. Другой способ получения антифрикционных покрытий из напыленного металла основан на применении двух или трех проволочных электродуговых аппаратов. В этом случае в аппарат заправляются разнородные проволоки, диаметры и скорости которых подбираются исходя из желательного соотношения компонентов псевдосплава. По этому способу нельзя получить столь идеально перемешанных частиц в покрытии, как при металлизации с помощью полиметаллической проволоки. Тем не менее этот способ обеспечивает получение вполне удовлетворительных результатов и нашел себе широкое применение в промышленности 13, 14. Метод металлизации позволяет создавать какие угодно сочетания компонентов в покрытиях. Однако проведенные различными исследователями Л. А. Абиндер, Р. А. Гвирц, JI. В. Красничен-ко и др. работы позволили выбрать наилучшие псевдосплавы табл. 39 для различных условий работы. Работами инж. В. Ф. Пихельсон Ростовскнй-па-Дону институт сельхозмашиностроения установлено, что медпо-стальпые напыленпые псевдосплавы, содержащие 10—30% меди, легко прирабатываются и работают в условиях высоких нагрузок весьма спокойно при невысокой температуре и низком коэффициенте трения. Удельная нагрузка не должна превышать 294-10 нм2. Недостатком медно-стальных псевдосплавов является трудность их механической обработки и, в частности, шабровки из-за наличия окислов, нитридов, вызывающих повышенную твердость. Для улучшения свойств медно-стального псевдосплава предлагается производить его термическую обработку отжиг и нормализацию, что приводит к получению более равновесного состояния слоя, изменению формы частиц окислов и снижению твердости. Металл наносится на внутреннюю поверхность втулок слоем толщиной от 0,05 до 6 мм в зависимости от диаметра детали. Прн напылении антифрикционного псевдосплава на наружную поверхность цилиндрических деталей допускается значительно большая толщина слоя до 12 мм. При работе трехпроволочной головкой МТГ для нанесения антифрикционных псевдосилавов на подшипники, втулки п т. п. рекомендуется режим, указанный в табл. 40. Подготовка поверхности втулки перед металлизацией может производиться различными способами например, нарезкой «рваной» резьбы. Однако в некоторых случаях, в особенности при металлизации разрезных втулок с углом охвата до 3,14 рад, целесообразнее использовать упомянутый выше способ напыления подслоя из молибдена. В зависимости от состояния и характера поверхности для сплошного покрытия из молибдена требуется разная толщина слоя. При металлизации чугунных втулок целесообразно перед напылением молибдена произвести пескоструйную очистку поверхности с тем, чтобы по возможности удалить графитные включения. Песок должен быть кварцевый или стальной, мелкозернистый. Для сплошного покрытия чугунной поверхности после пескоструйной очистки требуется напылить слой молибдена толщиной 0,07—0,1 мм, а шлифованной поверхности 0,1—0,15 мм. Весьма интересные результаты получаются при применении так называемых «обращенных» подшипниковых пар. По этому методу антифрикционный сплав наносится посредством металлизации на поверхность шейки вала, а втулка изготовляется из закаленной стали со шлифованной поверхностью. При этом достигается увеличение срока службы подшипниковой пары на 30— 35%. Обработку втулок и шеек валов с металлизированной антифрикционными псевдосплавами поверхностью можно производить обычными способами на токарных, фрезерных, шлифовальных и других станках. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТАЛЛИЗАЦИИ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ НА НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ Металлизация поверхности изделий из древесины, бумаги, картона, пластмасс, гипса, бетона и т. п. позволяет придать им поверхностные металлические свойства например, электропроводность. Такие покрытия могут быть также с большим эффектом использованы как декоративные. Напыление металлического слоя на поверхность изделий из неметаллических материалов производится в основном темп же способами, что и металлических деталей. Выбор метода подготовки поверхности изделий из неметаллических материалов производится с учетом твердости этих материалов. Например, ткань, бумага, картон, фанера и тому подобные материалы могут вообще никак не подготовляться, конечно, в том случае, если поверхность достаточно чиста и суха. В некоторых случаях можно рекомендовать производить подготовку поверхности деталей из древесины зачисткой ее крупной стеклянной шкуркой в двух перпендикулярных направлениях с последующей тщательной обдувкой поверхности струей сухого сжатого воздуха. Следует иметь в виду, что лучшие результаты получаются при металлизации изделий из пористых материалов. В некоторых случаях производить металлизацию бумаги, картона, тканей и тому подобных материалов вообще нельзя например, проклеенного картона с блестящей поверхностью; изделий, окрашенных масляными или клеевыми красками, пропитанных маслом и т. п. Детали из материалов относительно высокой твердости из пластмасс, цемента и т. п. должны подвергаться пескоструйной очистке. При формовке гипсовых изделий формы обычно смазываются смесью из парафина с керосином. В результате на поверхности гипсовых изделий образуются жирные пятна, препятствующие хорошему сцеплению слоя и основания при металлизации изделий. Целесообразнее всего полностью отказаться от всякой смазки форм, а если это невозможно, применить мыльные эмульсии или, что еще лучше, порошок талька, которым следует протирать внутреннюю поверхность формы. Для удаления жирных пятен рекомендуется произвести очистку поверхностей чистым бензином с последующей тщательной сушкой изделия. Наиболее качественные результаты получаются при металлизации изделий, выполненных из высокопрочного гипса, замешанного на 0,2—0,3%-ном растворе столярного клея. Изделия из гипса перед металлизацией должны быть тщательно просушены. Содержание влаги не должно превышать 5—6%. Почти все сказанное выше относительно металлизации гипсовых изделий относится и к металлизации цемента и бетона. Если поверхность бетонного изделия была заглажена, необходимо подвергнуть ее пескоструйной очистке мелким кварцевым, горным песком. Влажность цементных изделий должна быть не более 5— 6%. Основным требованием, предъявляемым к металлизируемым изделиям из древесины, является ее минимальная влажность. Удовлетворительные результаты получаются при содержании влаги не более 18%. Очень плохо металлизируется смолистая древесина. В процессе металлизации происходит незначительное нагревание поверхности, что приводит к выступанию смолы из пор дерева. В этом случае никакого сцепления слоя и основания не получается. Исследования в области металлизации неметаллических материалов, проведенные в МТИ, а также практика применения металлизированных неметаллических материалов показали, что наложение тугоплавких металлов па поверхность тканей, бумаги, картона, гипса и других материалов невозможно в силу чрезвычайно больших потерь и низкого качества покрытия. В табл. 41 приводятся уточненные данные о потерях металла при металлизации различных материалов разными металлами. Из табл. 41 видно, что материалы, могущие горсть, нельзя металлизировать непосредственно тугоплавкими металлами. Необходимо сначала наложить подслой из какого-нибудь легкоплавкого металла например, олова, свинца или цинка, а затем уже металлизировать тугоплавким металлом. Сказанное относится и к гипсовым изделиям, которые также необходимо предварительно металлизировать легкоплавким металлом. Особый интерес - представляет металлизация тканей. Ткани с покрытием из металла приобретают особые свойства, позволяющие применять их длi различных целей. Они электропроводны, обладают высокой теплостойкостью, хорошо отражают тепловые лучи и не пропускают ультрафиолетовое излучение. В одежде из металлизированной ткани можно вести работы в горячих термических и металлургических печах при температуре до 600—650° С без опасности получить ожоги. Рукавицы из металлизированной ткани позволяют брать в руки раскаленный металл. Весьма интересны области применения этих тканей для создания электрообогреваемой одежды. Пропуская через поверхность металлизированной ткани электрический ток, можно подогревать одежду и, следовательно, избежать применения тяжелых и толстых меховых одежд. IIри металлизации тканей имеется определенная специфика. Как известно, ткань состоит из двух систем нитей — основы и утка, переплетающихся друг с другом определенным образом. Нити соединены нежестко и могут перемещаться относительно друг друга. Закрепление металлических частиц на текстильных нитях происходит облеганием нити частицей распыленного металла в момент ее деформации, а также проникновением металла между волокнами, образующими нить. Микрофотография среза металлизированной хлопчатобумажной нити представлена на рис. 82. Иногда имеет место частичная деструкция волокон под влиянием высокой температуры металлической частицы и в некоторых случаях даже пережигание волокон или их разрыв. |
