Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ СУДОВЫХ ДВИЖИТЕЛЕЙ

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано при создании элементов судовых движителей, работающих как в морской, так и в речной воде.

Известен способ защиты металлических элементов от коррозии путем гальванического осаждения на них металлического покрытия (см. патент РФ №2378412, С23С 10/00, 2010 г.). Недостатком известного способа является сложность нанесения металлического защитного покрытия и ограниченность этого способа при нанесении покрытия на элементы, имеющие большие габариты из-за необходимости использования гальванических ванн.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ защиты металлических элементов судовых движителей, включающий нанесение на поверхность металлических элементов методом газотермического напыления защитного слоя из алюминия или цинка, а также сплавов на их основе, обработку его внешней поверхности (крацевание) и нанесение на защитный слой полимеризирующего пропитывающего состава с последующей его сушкой (см. SU 1178780 A, C21D 8/00, 1987 г.). Газотермическим напылением можно нанести защитный слой практически на любые поверхности по форме и по размерам, в том числе и на крупногабаритные элементы судовых движителей, а применение алюминия и цинка, а также сплавов на их основе, позволяет обеспечить надежную защиту этих элементов как в речной, так и в морской воде. Однако известный способ обладает недостатком, который заключается в том, что не обеспечивается хорошая адгезия полимеризирующего пропитывающего состава к защитному слою из-за неэффективной обработки поверхности защитного слоя.

Задача настоящего изобретения - повышение ресурса работы элементов судовых движителей.

Указанная задача достигается тем, что в известном способе защиты металлических элементов судовых движителей, включающем нанесение на поверхность металлических элементов методом газотермического напыления защитного слоя из алюминия или цинка, а также сплавов на их основе, крацевание его внешней поверхности и нанесение на защитный слой полимеризирующего пропитывающего состава с последующей его сушкой, крацевание защитного слоя осуществляют проволочной дисковой щеткой под наклоном ее диска 20° к обрабатываемой поверхности, касаясь поверхности концами проволоки щетки, с нажимом и скоростью ее передвижения одинаковыми в процессе обработки, при вращении щетки по часовой стрелке параллельными линиями с нахлестом, а полимеризирующий состав наносят не позднее 1-3 часов после крацевания.

В качестве полимеризирующего пропитывающего состава используют двухкомпонентный раствор поливинилбутираля с идитольной смолой и кислотного разбавителя или аналогичный состав с введением в него алюминиевой пудры в количестве (5-7)% от массы раствора поливинилбутираля с идитольной смолой.

Операция крацевания, которая осуществляется проволочной дисковой щеткой под наклоном ее диска 20° к обрабатываемой поверхности, касаясь поверхности концами проволоки щетки, с нажимом и скоростью ее передвижения одинаковыми в процессе обработки, при вращении щетки по часовой стрелке параллельными линиями с нахлестом позволяет не только качественно зачистить поверхность защитного слоя, но и придать ей необходимую шероховатость, а также вскрыть поры для их последующего заполнения полимеризирующим пропитывающим составом с целью создания монолитной структуры защитного слоя путем ликвидации воздушных пор. При такой технологии крацевания увеличивается количество микробороздок на защитном слое, обеспечивается их одинаковая глубина и микробороздки равнонаправлены во всех плоскостных направлениях, а нахлест является гарантией отсутствия необработанной поверхности.

При выборе полимеризирующего пропитывающего состава пришлось решать две взаимоисключающие друг друга проблемы. С одной стороны, полимеризирующий пропитывающий состав должен обладать низкой вязкостью и хорошей проникающей способностью для эффективного заполнения пор, а с другой стороны, состав должен обладать при высыхании хорошей адгезией с защитным слоем и образовывать с этим слоем монолитную структуру без вытекания из пор в процессе сушки. Проведенное экспериментальное исследование показало, что оптимальным с точки зрения выполнения вышеуказанных требований является состав в виде двухкомпонентного раствора поливинилбутираля с идитольной смолой и кислотного разбавителя. Поливинилбутираль обладает высокой адгезией к различным поверхностям, хорошими физико-механическими свойствами (эластичностью, ударной прочностью и износостойкостью) и отлично растворяется в органических растворителях. Идитольная смола представляет собой искусственную смолу, получаемую путем конденсации избытка фенола с формальдегидом в присутствии кислого катализатора. Идитольная смола также хорошо растворяется в органических растворителях. Именно сочетание поливинилбутираля с идитольной смолой в кислотном разбавителе, например, в спиртовом растворе ортофосфорной кислоты позволяет обеспечить хорошее проникновение полимеризующего пропитывающего состава в поры защитного слоя и создать с ним монолитную структуру. Для еще большей износостойкости защитного слоя в раствор поливинилинбутираля с идитольной смолой вводят алюминиевую пудру в количестве (5-7)% от массы этого раствора. Меньшее количество чем 5% алюминиевой пудры не дает эффекта по износостойкости, а большее 7% увеличивает вязкость состава и затрудняет его проникновение в поры.

Важным параметром вышеуказанной технологии является время нанесения полимеризирующего состава на защитный слой после крацевания. Это время не должно превышать 1-3 часа, так как поверхность защитного слоя еще остается активированной, то есть за это время не успевает поверхность защитного слоя окислиться и на ней не формируются пылевые и грязевые образования из окружающей среды.

Предлагаемый способ защиты осуществляется следующим образом. Перед нанесением защитного слоя поверхность элемента судового движителя подвергают абразивно-струйной обработке для удаления с нее продуктов окисления и придания нужной шероховатости. Далее проводят газотермическое напыление металлической матрицы защитного слоя. Необходимую толщину такой матрицы получают многократным повторением процесса нанесения покрытия путем перемещения горелки относительно напыляемой поверхности. После нанесения требуемой толщины металлической матрицы из, например, сплава алюминия и цинка проводят операцию крацевания с использованием шлифмашинки с проволочной щеткой. При крацевании щетка должна касаться изделия лишь концами проволоки под наклоном диска 20 градусов. Нажим и скорость передвижения щетки должна быть одинаковой. Операция крацевания проводится при вращении щетки по часовой стрелке параллельными линиями с небольшим нахлестом. На обработанную поверхность защитного слоя наносится полимеризирующий пропитывающий состав не позднее 1-3 часов после крацевания, так как поверхность в это время остается активированной. Данный состав в виде двухкомпонентного раствора поливинилинбутираля с идитольной смолой и кислотного растворителя наносится на защитный слой распылителем, валиком или кистью до прекращения впитывания раствора в поры и появления характерного блеска. Определение процента разбавления состава кислотным растворителем зависит от метода его нанесения. При нанесении безвоздушным распылителем вязкость должна соответствовать 18-20 с, а при нанесении кистью или валиком - 24-28 с. Окончательный подбор вязкости осуществляется на образцах-свидетелях. После нанесения полимеризирующего пропитывающего состава осуществляют его сушку совместно с защитным слоем в течение не менее 24 часов при температуре 16-24 градуса Цельсия.

Заполнение полимеризирующим пропитывающим составом разветвленной системы микробороздок на поверхности защитного слоя обеспечивает хорошую адгезию между защитным слоем и указанным составом, а заполнение пор в металлическом защитном покрытии позволяет создать монолитную структуру этого покрытия. Все это приводит к повышению ресурса работы металлических элементов судовых движителей, работающих в речной или морской воде.