Неметаллические детали, в машиностроении и их свойства

В качестве пленкообразующих веществ применяют в основном синтетические смолы, эфиры целлюлозы, реже высыхающие растительные масла.

По составу  лакокрасочные материалы подразделяют на лаки, эмали, грунты шпатлевки; по пленкообразующему  веществу они могут быть смоляными, эфироцеллюлозными (нитроцеллюлозные и этилцеллюлозные) и маслосодержащими (битумные, канифольные).

Лаки являются растворами пленкообразующих веществ  в растворителях иногда с добавками  пластификаторов, ускорителей, стабилизаторов (в составе лака обязательно присутствует смола). Лаки предназначены для защиты поверхности изделия от воздействия  внешней среды.

Эмали состоят  из лака и пигмента. Для получения  не глянцевых, а матовых покрытий в эмали вводят наполнитель. Пигменты придают эмали цвет и некоторые  специфические свойства, например белые  пигменты (ZnO, TiO2) — атмосферостойкость и водоупорность; алюминиевая пудра  — стойкость к действию влаги  и ультрафиолетовых лучей; сажа —  токопроводимость и т. д.

Грунты защищают металл от коррозии и увеличивают  адгезию последующих слоев. В  состав грунта входят лак и пигмент, обладающий защитными свойствами. В  зависимости от вида пигмента грунты подразделяют на следующие группы: содержащие соли хромовой кислоты, цинковый и стронциевый крон (образующие окисные  пленки на металле); содержащие свинцовый  или железный сурик (пассивирующие  грунты); содержащие цинковую пыль (протекторные грунты) и инертные пигменты (соединения титана и т. д.), создающие изолирующие  покрытия.

Хроматные грунты применяют для защиты магниевых  и алюминиевых сплавов. Свинцовый  сурик образует на поверхности металла  гидрат закиси железа. Эти грунты применимы  для защиты стальных деталей.

Защитное действие цинка основано па его более электроотрицательном потенциале по отношению к железу. Эти грунты применяют для защиты стальных деталей, работающих во влажных  условиях.

Для защиты стальных деталей применяют также фосфатирующие  грунты. Такой грунт реагирует  с поверхностью стальных деталей  и образует на стали фосфатно-хроматную  пленку сложного состава.

Шпатлевки предназначены  для выравнивания неровностей на поверхности изделий перед окраской. В состав шпатлевок входят лак, пигмент  и наполнитель. Шпатлевки наносят  на предварительно загрунтованную поверхность.

Для надежной защиты поверхности изделий в большинстве  случаев применяют многослойное покрытие, состоящее из слоев разного  назначения, называемое системой покрытия.

Непосредственно на деталь наносится грунт, затем  шпатлевка, далее следует эмаль  и покровный лак. Число слоев  обычно составляет 2 — 6, а иногда и 14.

Смоляные термопластичные  лакокрасочные материалы. Из термопластичных  смоляных материалов получили широкое  распространение перхлорвиниловые и акриловые. Перхлорвиниловые эмали (ХВ, ХС) применяют для окраски  металлов, древесины, бетона. Покрытия негорючи, водоустойчивы, химически стойки, могут работать в контакте с минеральным маслом и топливом, не поддаются действию тропических условий, имеют хорошие электроизоляционные свойства. Недостатки покрытий: невысокая адгезия к металлам, отсутствие глянца, низкая теплостойкость (60 — 90°С), неприятный запах.

Материалы на основе акриловых смол термопластичны, но более теплостойки и дают покрытия эластичные, стойкие к ударным  нагрузкам, с хорошей адгезией к  металлам. Акриловые эмали (АК и АС) могут работать в условиях 98-100%-ной  влажности при температуре 55-60°С. При нанесении на эпоксидный грунт  покрытие сохраняет защитные свойства в течение 3 — 6 лет.

Покрытия на основе термореактивных смол. Алкидные материалы вырабатывают на основе глифталевой (ГФ) и пентафталевой (ПФ) смол, часто  модифицированных растительными маслами. Покрытия обладают высокой твердостью, прочностью, удовлетворительной адгезией к различным материалам. При введении алюминиевой пудры покрытия выдерживает  длительно температуру 120°С и кратковременно температуру до 300°С. К недостаткам  алкидных покрытий, относится склонность к старению, недостаточная устойчивость к условиям тропического климата  и щелочным средам.

Эпоксидные лакокрасочные  материалы на основе эпоксидных смол и их модификаций с различными отвердителями дают покрытия ЭП, обладающие хорошей адгезией к металлам и  неметаллическим материалам, значительной твердостью, химической стойкостью к  различным средам, в том числе  к щелочным и, высокими электроизоляционными свойствами. Покрытия при сушке не дают усадки и стойки к колебаниям температуры.

Полиэфирным покрытиям  присуща большая твердость, сильный  блеск, удовлетворительная, прочность  на истирание. Однако они плохо сопротивляются ударным нагрузкам и малоэластичны; используются главным образом при  окраске деревянных (и бетонных) поверхностей, адгезия полиэфирных  лаков к металлам невысокая.

Полиуретановые  лаки, эмали, грунты имеют очень хорошую  адгезию к различным материалам, хорошо сопротивляются истиранию, эластичны, атмосферостойкие, газонепроницаемы, могут работать в контакте с водой, маслами, бензином и растворителями, являются хорошими диэлектриками. Недостатком  этих материалов, ограничивающих их применение, является токсичность.

Наиболее теплостойки  лакокрасочные материалы на основе кремнийорганических полимеров (КО). Покрытия стойки к влаге, окислению, озону, солнечному свету и радиации, химически инертны, хорошие диэлектрики. Однако они имеют невысокую адгезию  к различным материалам и требуют  горячей сушки (200°С). Кремнийорганические  лаки и эмали используют в основном в качестве электроизоляционных  материалов. Модифицированные кремнийорганические  лаки и эмали защищают металлические  поверхности от длительного воздействия  высоких температур.

Полиимидные покрытия теплостойки, выдерживают тепловые удары от - 196 до + 340°С. Покрытия прочные, устойчивы к воздействию растворителей  и кислот, стойки к радиации и  обладают диэлектрическими свойствами. Получение этих покрытий требует  высокой температуры и тщательного  соблюдения технологии.

2. Сравнительные свойства  лакокрасочных покрытий

По условиям эксплуатации лакокрасочные покрытия подразделяют на стойкие внутри помещения; атмосферостойкие; химически стойкие; водостойкие; термостойкие; масло- и  бензостойкие и электроизоляционные. Термостойкость (в°С) различных лакокрасочных  покрытий приведена ниже:

Нитроцеллюлозные (НЦ) До 80,

Перхлорвиниловые (ХВ) 80 — 90'

Эпоксидные (ЭП) 150-200

Алкидные (ГФ, ПФ) - 150-300

Полиуретановые (УР) 180 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  литературы

Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева. Материаловедение. М.:²Машиностроение², 1990

Под редакцией  С.И. Богодухова, В.А Бондаренко. Технологические  процессы машиностроительного производства. Оренбург, ОГУ, 1996