PL234681B1 - Sposób wytwarzania niskotarciowych i przeciwzużyciowych ceramicznych powłok tlenkowych zawierających dwusiarczek molibdenu - Google Patents

Sposób wytwarzania niskotarciowych i przeciwzużyciowych ceramicznych powłok tlenkowych zawierających dwusiarczek molibdenu Download PDF

Info

Publication number
PL234681B1
PL234681B1 PL419495A PL41949516A PL234681B1 PL 234681 B1 PL234681 B1 PL 234681B1 PL 419495 A PL419495 A PL 419495A PL 41949516 A PL41949516 A PL 41949516A PL 234681 B1 PL234681 B1 PL 234681B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
sol
metal
oxide
substrate
suspension
Prior art date
Application number
PL419495A
Other languages
English (en)
Other versions
PL419495A1 (pl
Inventor
Bożena Pietrzyk
Sebastian Miszczak
Łukasz KACZMAREK
Marek Klich
Original Assignee
Politechnika Lodzka
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Lodzka filed Critical Politechnika Lodzka
Priority to PL419495A priority Critical patent/PL234681B1/pl
Publication of PL419495A1 publication Critical patent/PL419495A1/pl
Publication of PL234681B1 publication Critical patent/PL234681B1/pl

Links

Landscapes

  • Chemically Coating (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania niskotarciowych i przeciwzużyciowych ceramicznych powłok tlenkowych, zawierających dwusiarczek molibdenu, na powierzchni materiałów metalowych, ceramicznych i polimerowych.
Dla przemysłu motoryzacyjnego, lotniczego, zbrojeniowego niezwykłe znaczenie ma poprawa właściwości użytkowych stosowanych materiałów konstrukcyjnych w zakresie odporności na zużycie przez tarcie. Dąży się do obniżenia współczynnika tarcia w obszarze warstwy wierzchniej współpracujących elementów maszyn i urządzeń, w szczególności bez udziału środków smarnych i jednocześnie oczekuje się wysokiej odporności na zużycie współpracujących powierzchni.
Z opisu europejskiego zgłoszenia patentowego EP2844785A1 jest znany sposób wytwarzania powłok o obniżonym współczynniku tarcia i zwiększonej odporności na zużycie, metodą zol-żel na drodze osadzenia jedno- i wielowarstwowych powłok z alkoksylowych prekursorów krzemu (Si) i cezu (Cs).
W opisie europejskiego zgłoszenia patentowego EP1599552A1 ujawniono sposób otrzymywania powłok niskotarciowych i przeciwzużyciowych metodą zol-żel na drodze osadzenia natryskowego jedno- i wielowarstwowych powłok z alkoksylowych prekursorów krzemu z udziałem zdyspergowanego fluoropolimeru (PTFE).
Z dokumentu patentowego CA2479032C znany jest sposób otrzymywania kompozytowych powłok tlenkowych o właściwościach samosmarujących, z udziałem dwusiarczku molibdenu (MoS2) i grafitu, wytwarzanych metodą „wcierania” lubrykantów stałych w porowatą powłokę tlenkową wytworzoną poprzez plazmowe utlenianie powierzchni podłoża.
Z opisu patentowego PL 218651 jest znany sposób wytwarzania powłok ceramicznych metodą zol-żel, zwłaszcza tlenkowych i wapniowo-fosforanowych, w tym hydroksyapatytu na powierzchniach szklanych, ceramicznych, metalowych i polimerowych, polegający na tym, że podłoże, przed osadzeniem na nim powłoki, aktywuje się w wyniku wyładowania plazmowego. Bezpośrednio po aktywacji podłoża osadza się powłokę ceramiczną metodą zol-żel przy ciśnieniu atmosferycznym, bez udziału wyładowania plazmowego, z aerozolu materiału powłoki doprowadzanego za pomocą gazu nośnego - argonu lub azotu, po czym osadzoną powłokę utwardza się w wyniku wyładowania plazmowego. Aktywację podłoża, osadzanie powłoki oraz utwardzanie osadzonej powłoki wykonuje się w tej samej komorze przystosowanej do wytworzenia w niej próżni i wzbudzania wyładowania jarzeniowego. Stosuje się aerozol materiału powłoki wytworzony z zolu tego materiału w generatorze wyposażonym w element piezoelektryczny, połączonym z komorą reakcyjną. Jako materiał tlenkowy lub wapniowo-fosforanowy stosuje się tlenek tytanu, glinu, cyrkonu, krzemu lub hydroksyapatyt. Wytworzone powłoki, po ich utwardzeniu, ewentualnie poddaje się wygrzewaniu w piecu w temperaturze i czasie uzależnionym od rodzaju powłoki i podłoża.
Z opisu patentowego PL 219628 znany jest sposób wytwarzania powłoki niskotarciowej o zwiększonej przyczepności do podłoży stalowych i żeliwnych, polegający na fizycznym osadzaniu z fazy gazowej warstwy siarczku molibdenu (lub wolframu) na uprzednio poddaną azotonasiarczaniu powierzchnię stalową lub żeliwną.
Sposób wytwarzania niskotarciowych i przeciwzużyciowych ceramicznych powłok tlenkowych, zawierających dwusiarczek molibdenu, na powierzchni materiałów metalowych, ceramicznych i polimerowych, w drodze przygotowania materiału powłoki w postaci zolu tlenku metalu lub półmetalu i naniesienia tego materiału na powierzchnię modyfikowanego podłoża, według wynalazku polega na tym, że materiał powłoki przygotowuje się w drodze rozproszenia proszku dwusiarczku molibdenu o strukturze heksagonalnej i wymiarach ziaren < 2 μm w zolu tlenku metalu lub półmetalu w wodzie lub alkoholu, o stężeniu prekursora 0,1-1 mola/dm3, z ewentualnym dodatkiem środka dyspergującego, w temperaturze pokojowej, stosując dwusiarczek molibdenu w ilości 0,1-10% wagowych w stosunku do masy zolu oraz środek dyspergujący w ilości 0,1-5% wagowych w stosunku do masy zolu. Przygotowaną zawiesinę dwusiarczku molibdenu w zolu tlenku metalu lub półmetalu nanosi się na powierzchnię modyfikowanego podłoża w temperaturze pokojowej. Podłoże z naniesioną powłoką najpierw suszy się w temperaturze pokojowej w czasie 5-30 minut, a następnie wygrzewa w temperaturze 50-400°C uzależnionej od rodzaju zastosowanego zolu i materiału podłoża w czasie 10-30 minut także uzależnionym od rodzaju zastosowanego zolu i materiału podłoża. Stosuje się zol tlenku metalu lub półmetalu, jak tlenek glinu, tlenek cyrkonu, tlenek krzemu, tlenek cynku, tlenek wanadu. Zawiesinę dwusiarczku molibdenu
PL 234 681 B1 w zolu tlenku metalu lub półmetalu nanosi się na powierzchnię modyfikowanego podłoża w drodze zanurzenia i wynurzenia podłoża z tej zawiesiny (dip-coating), metodą rozprowadzania zawiesiny z użyciem siły odśrodkowej (spin-coating), metodą natryskiwania zawiesiny na podłoże (spray-coating), osadzania mgły zawiesiny na podłożu (aerosol-gel) lub nanoszenia zawiesiny za pomocą nośnika pośredniczącego (na przykład pędzla). Po procesie samoistnej kondensacji oraz samoistnej lub wymuszonej dehydroksylacji (w temperaturze 50-4OO°C) otrzymuje się tlenkową powłokę o obniżonym współczynniku tarcia i podwyższonej odporności na zużycie.
Sposobem według wynalazku otrzymuje się ceramiczne powłoki tlenkowe z rozproszonymi w niej cząstkami dwusiarczku molibdenu (MoS2). Cząstki proszku dwusiarczku molibdenu o strukturze heksagonalnej, zdyspergowane w objętości powłoki tlenkowej zapewniają obniżenie współczynnika tarcia kinetycznego w skojarzeniu ciernym elementu pokrytego powłoką względem przeciwciała niepokrytego powłoką. Obniżenie współczynnika tarcia wynikające ze stosowania powłoki według wynalazku wynosi od 0,2 do 0,5 i jest szczególnie korzystne w warunkach tarcia w atmosferze o niskiej wilgotności względnej rzędu 0-10%. Sposobem według wynalazku możliwe jest nanoszenie powłoki niskotarciowej na powierzchnie podłoży metalowych, ceramicznych, polimerowych, w tym obrobionych cieplnie, cieplno-chemicznie bądź zmodyfikowanych w inny sposób, bez konieczności wytwarzania podpowłok adhezyjnych.
Sposób według wynalazku ilustrują poniższe przykłady.
P r z y k ł a d I
Zawiesinę koloidalną (zol) tlenku glinu (ALO3) otrzymano ogólnie znanym sposobem poprzez rozpuszczenie metaloorganicznego prekursora - izopropanolanu glinu (Al[OCH(CH3)2]3) w wodzie w temperaturze 95°C i zakwaszenie roztworem kwasu azotowego. Otrzymano zol tlenku glinu o stężeniu 0,5 mola/dm3. Do tak przygotowanego zolu tlenku glinu dodano w temperaturze pokojowej 5% wagowych proszku MoS2 o wymiarach ziaren mniejszych od 2 μm oraz 0,4% wagowych monoestru sorbitanu oksyetylenowanego kwasu laurynowego w celu wytworzenia zawiesiny. Otrzymaną zawiesinę cząstek MoS2 w zolu AI2O3 naniesiono metodą zanurzeniową (dip-coating), stosując czas zanurzenia 30 sekund, na podłoże metalowe ze stopu aluminium. Szybkość wynurzania podłoża z zolu wynosiła 1 mm/sekundę. Po nałożeniu powłoki na podłoże poddano ją suszeniu w temperaturze pokojowej w czasie 15 minut. Następnie podłoże z nałożoną powłoką wygrzewano w temperaturze 160°C w czasie 15 minut. Uzyskana powłoka charakteryzowała się współczynnikiem tarcia 0,06 i wysoką trwałością.
P r z y k ł a d II
Zawiesinę koloidalną (zol) tlenku cyrkonu (ZrO2) otrzymano ogólnie znanym sposobem poprzez rozpuszczenie metaloorganicznego prekursora - izopropanolanu cyrkonu (Zr[OCH(CH3)2]4) w propanolu w temperaturze 20°C z dodatkiem 2,4-pentanodionu i wody w ilości 0,3 mola/dm3. Otrzymano zol tlenku cyrkonu (ZrO2) o stężeniu 0,15 mola/dm3. Do tak przygotowanego zolu tlenku cyrkonu dodano w temperaturze pokojowej 3% wagowych proszku MoS2 o wymiarach ziaren mniejszych od 2 μm. Otrzymaną zawiesinę cząstek MoS2 w zolu ZrO2 naniesiono metodą natryskową (spray-coating) na podłoże szklane. Po nałożeniu powłoki na podłoże poddano ją suszeniu w temperaturze pokojowej w czasie 15 minut. Następnie podłoże z nałożoną powłoką wygrzewano w temperaturze 300°C w czasie 15 minut. Uzyskana powłoka charakteryzowała się współczynnikiem tarcia 0,14.

Claims (3)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Sposób wytwarzania niskotarciowych i przeciwzużyciowych ceramicznych powłok tlenkowych, zawierających dwusiarczek molibdenu, na powierzchni materiałów metalowych, ceramicznych i polimerowych, w drodze przygotowania materiału powłoki w postaci zolu tlenku metalu lub półmetalu i naniesienia tego materiału na powierzchnię modyfikowanego podłoża, znamienny tym, że materiał powłoki przygotowuje się w drodze rozproszenia proszku dwusiarczku molibdenu o strukturze heksagonalnej i wymiarach ziaren < 2 μm w zolu tlenku metalu lub półmetalu w wodzie lub alkoholu, o stężeniu prekursora 0,1-1 mola/dm3, z ewentualnym dodatkiem środka dyspergującego, w temperaturze pokojowej, stosując dwusiarczek molibdenu w ilości 0,1-10% wagowych w stosunku do masy zolu oraz środek dyspergujący w ilości 0,1-5% wagowych w stosunku do masy zolu i przygotowaną zawiesinę dwusiarczku molibdenu w zolu tlenku metalu lub półmetalu nanosi się na powierzchnię modyfikowanego podłoża
    PL 234 681 B1 w temperaturze pokojowej, po czym podłoże z naniesioną powłoką najpierw suszy się w temperaturze pokojowej w czasie 5-30 minut, a następnie wygrzewa w temperaturze 50-400°C uzależnionej od rodzaju zastosowanego zolu i materiału podłoża w czasie 10-30 minut także uzależnionym od rodzaju zastosowanego zolu i materiału podłoża.
  2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się zol tlenku metalu lub półmetalu, jak tlenek glinu, tlenek cyrkonu, tlenek krzemu, tlenek cynku, tlenek wanadu.
  3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiesinę dwusiarczku molibdenu w zolu tlenku metalu lub półmetalu nanosi się na powierzchnię modyfikowanego podłoża w drodze zanurzenia i wynurzenia podłoża z tej zawiesiny, metodą rozprowadzania zawiesiny z użyciem siły odśrodkowej, metodą natryskiwania zawiesiny na podłoże, osadzania mgły zawiesiny na podłożu lub nanoszenia zawiesiny za pomocą nośnika pośredniczącego.
PL419495A 2016-11-17 2016-11-17 Sposób wytwarzania niskotarciowych i przeciwzużyciowych ceramicznych powłok tlenkowych zawierających dwusiarczek molibdenu PL234681B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL419495A PL234681B1 (pl) 2016-11-17 2016-11-17 Sposób wytwarzania niskotarciowych i przeciwzużyciowych ceramicznych powłok tlenkowych zawierających dwusiarczek molibdenu

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL419495A PL234681B1 (pl) 2016-11-17 2016-11-17 Sposób wytwarzania niskotarciowych i przeciwzużyciowych ceramicznych powłok tlenkowych zawierających dwusiarczek molibdenu

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL419495A1 PL419495A1 (pl) 2018-05-21
PL234681B1 true PL234681B1 (pl) 2020-03-31

Family

ID=62142477

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL419495A PL234681B1 (pl) 2016-11-17 2016-11-17 Sposób wytwarzania niskotarciowych i przeciwzużyciowych ceramicznych powłok tlenkowych zawierających dwusiarczek molibdenu

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL234681B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL419495A1 (pl) 2018-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Barroso et al. Polymeric and ceramic silicon-based coatings–a review
JP5583554B2 (ja) 複合材でできた部品の酸化からの保護
US6284682B1 (en) Process for making chemically bonded sol-gel ceramics
AU2006274791B2 (en) Anti-oxidation protection of pieces made from a composite material containing carbon
US7074479B2 (en) Sintered shaped body, whose surface comprises a porous layer and a method for the production thereof
US20040258611A1 (en) Colloidal composite sol gel formulation with an expanded gel network for making thick inorganic coatings
JP2001152307A (ja) 耐食性を有し、長期間使用に耐える複合皮膜の形成方法およびその複合皮膜を有する部材
JPH02296759A (ja) ジルコニウム化合物とケイ酸塩を組合わせたセラミック構成材およびその製造方法
US8383197B2 (en) Titanium carbide or tungsten carbide with combustion synthesis to block porosity in C-C brake discs for antioxidation protection
CN100480216C (zh) 含碳复合材料部件的防氧化保护和由此所保护的部件
RU2591932C1 (ru) Способ получения износостойкого покрытия
WO2019082240A1 (ja) 溶融金属浴用部材の製造方法
PL234681B1 (pl) Sposób wytwarzania niskotarciowych i przeciwzużyciowych ceramicznych powłok tlenkowych zawierających dwusiarczek molibdenu
KR101940924B1 (ko) 친수 및 오염방지 기능을 갖는 나노세라믹 코팅유리 제조방법
US9896585B2 (en) Coating, coating system, and coating method
KR102769733B1 (ko) PFAS free 유기-무기 복합체를 포함하는 고내열성과 이형성을 갖는 세라믹 코팅제 조성물 및 이의 제조방법
US20080260952A1 (en) Ceramic Coating
US20150252199A1 (en) Anti-ice coating for compressor blades
JPH0610112A (ja) 無機質皮膜の強化方法
JP2005132944A (ja) 光触媒粒子固定用塗布剤、光触媒粒子固定方法及び光触媒担持部材。
CN110168023A (zh) 用于自清洁涂层的涂层材料和制备方法
EP2681347B1 (en) Method for the treatment of ceramic surfaces for bestowing thereon a high hydrophobicity and oleophobicity
WO2022185113A1 (en) Geopolymer suspension and method of the preparation thereof
Kathikeyan et al. Ceramic impregnation of plasma sprayed thermal barrier coatings
RU2763130C1 (ru) Способ нанесения защитного покрытия на сталь