Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ МЕТАЛЛИЗАЦИИ ИЗДЕЛИЯ ИЗ БЕТОНА

Изобретение относится к области получения металлизированных изделий из бетона и может быть использовано в промышленности строительных материалов.

Известен способ металлизации изделий из бетона, включающий предварительное формование изделий из бетона «лицом вниз» с защитным слоем из молотого керамзита, с последующим плазменным напылением меди и алюминия путем ввода проволоки в плазменную горелку [Крохин В.П., Бессмертный B.C., Бурлаков Н.М., Попов В.И, Химическая технология строительных материалов. М.: 1980, С. 125-129].

Несмотря на неплохое качество конечного продукта, способ имеет ряд недостатков: высокая энергоемкость и трудоемкость процесса, низкая прочность сцепления покрытия с основой, низкая скорость металлизации и, как следствие, высокая стоимость конечного продукта.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ металлизации изделий из бетона, заключающийся в одновременном плазменном оплавлении лицевой поверхности бетона и напылении порошка цветного металла [патент RU №2553707, опубл. 20.06.2015, бюл. 17].

Недостатком данного способа является высокая энергоемкость и низкое качество конечного продукта.

Технический результат изобретения заключается в снижении энергоемкости производства, повышении качества конечного продукта за счет повышения прочности сцепления металлического покрытия с подложкой и морозостойкости, ускорении процесса металлизации и, как следствие, получение высококачественной конкурентоспособной продукции.

Это достигается тем, что предварительно производят пропитку лицевой поверхности бетона 20 %-ным водным раствором соли цветного металла, а последующее плазменное оплавление проводят струей плазменной горелки электродугового плазмотрона со скоростью прохождения 0,35 м/с.

В качестве плазмообразующего газа использовали смесь аргона и водорода при оптимальном соотношении 9:1 соответственно. При снижении количества водорода в составе смеси с аргоном не происходит полного восстановления меди и не образуется равномерное покрытие на изделии из бетона. Увеличение содержания водорода в смеси удорожает себестоимость конечного продукта.

Оптимальным является 20 %-ный водный раствор соли цветного металла. При снижении концентрации менее 20 % на лицевой стороне поверхности бетона не образуется равномерного покрытия из цветного металла. При увеличении концентрации водного раствора соли цветного металла более 20 % металлизированная поверхность деформируется с образованием разрывов. Оптимальным условием металлизации изделий из бетона является мощность работы электродугового плазмотрона УПУ-8М 6 кВт, при скорости прохождения плазменной горелки по лицевой стороне поверхности бетона 0,35 м/с.

^* - оптимальный технологический режим

Пример.

Для металлизации использовали балки из бетона размером 150×30×30 мм.

Готовили 20 %-ный раствор хлорида меди и помещали в расходный резервуар, из которого дисковым распылителем диспергировали раствор на лицевую поверхность бетона.

Над пластинчатым конвейером стационарно устанавливали плазменную горелку ГН-5г электродугового плазмотрона УПУ-8М, мощностью 6 кВт, с расходом плазмообразующего газа 2,0 м³.

В качестве плазмообразующего газа использовали смесь аргона с водородом при соотношении 9:1 соответственно.

После зажигания дуги пластинчатый конвейер перемещали со скоростью 0,35 м/с вместе с балкой из бетона. Плазменная струя горелки разлагала соль меди. Медь в восстановительной среде восстанавливалась до металлического состояния на лицевой поверхности бетона. Тонкий слой меди равномерно покрывал лицевую поверхность изделия из бетона.

Затем поверхность изделия из бетона подвергали контролю качества готовых изделий.

Пример осуществления контроля качества:

Для определения прочности сцепления металлического покрытия с подложкой к поверхности изделия эпоксидной смолой приклеивали 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. Изделие и стержень закрепляли в специальных зажимах разрывной машины. После равномерной нагрузки происходил отрыв металлического покрытия. Для испытания брали не менее 5 образцов. Прочность сцепления металлического покрытия определяли как среднее арифметическое:

Морозостойкость определяли по ГОСТу 10060-2012.

Как видно из табл. 2 показатели морозостойкости металлизированного изделия из бетона на 20 циклов больше, чем у прототипа.

Толщина покрытия 20-60 мкм.

Предлагаемый способ позволяет повысить качество конечного продукта, ускорить процесс металлизации, а также снизить энергозатраты.