Влияние добавки бронзового порошка на адгезию эпоксидного компаунда к алюминиевой бронзе

Проведены испытания на адгезию эпоксидного компаунда К‑153, содержащего разное количество бронзового порошкового наполнителя. В качестве бронзового порошка были использованы бронзовые опилки, полученные опиливанием катаного прутка из алюминиевой бронзы БрАЖНМц9–4–4–1. Условный размер частиц бронзы оценивали по значению средней длины хорды сечения частиц, составляющему 18 мкм. Эпоксидные составы наносили на пластины из бронзы БрАЖНМц9–4–4–1. Указанная бронза выбрана как очень близкая по составу к бронзе БрА9Ж4Н4Л, применяемой для литья гребных винтов. Толщина пластин 4–5 мм, размеры пластин в плане составляли примерно 50 × 100 мм. Пластины перед заливкой компаундом шлифовали на шкурках разной зернистости, среднее арифметическое отклонение профиля шлифованной поверхности пластин находилось в диапазоне 0,500 … 0,900 мкм. Заливка и выдержка пластин производились при температуре 19 ± 1 ºС и относительной влажности воздуха 50 ± 5 %. Средняя толщина эпоксидного покрытия на пластинах составила 2,1 мм. Эксперименты на адгезию проводили после выдержки эпоксидного покрытия в течение семи дней. Испытания проводили по схеме, регламентированной ГОСТом 32299–2013 «Материалы лакокрасочные. Определение адгезии методом отрыва с использованием механического адгезиметра». Согласно данной схеме к покрытию приклеивали металлические грибки диаметром 19,5 мм, предварительно обработав места приклеивания шкуркой и протерев их растворителем. После этого вокруг каждого грибка делали круговой вырез в покрытии, отрывали грибки под действием усилия, направленного перпендикулярно покрытию, и регистрировали прочность на отрыв. Было установлено, что добавка металлического порошка не оказывает влияния на значение прочности отрыва, т. е. осаждение частиц бронзы в эпоксидном компаунде при его отверждении не приводит к уменьшению площади контакта эпоксидной смолы с поверхностью бронзы. Этот вывод подтверждается также расчетным способом: оценка толщины слоя эпоксидной смолы между частицей бронзы и поверхностью пластины показала, что к моменту полного отверждения эпоксидного компаунда толщина указанного слоя на три порядка превысит размер молекулы диановой смолы. Значит, вязкость эпоксидных смол слишком высока, а размеры и масса частиц используемых металлических порошковых наполнителей слишком малы, чтобы имело место хотя бы частичное выжимание смолы из-под частицы при ее медленном погружении.

1. Чурсова Л. В. Эпоксидные смолы, отвердители. Модификаторы и связующие на их основе / Л. В. Чурсова, Н. Н. Панина, Т. А. Гребенева, И. Ю. Кутергина. — СПб.: ЦОП «Профессия», 2020. — 576 с.

2. Zhang Y. Adhesion of epoxy coating to an alloy-coated steel sheet. Doctor of Philosophy thesis, Department of Materials Engineering, University of Wollongong / Y. Zhang. — 1995. — 255 p.

3. Buketov A. New black-filled epoxy coatings for repairing surface of equipment of marine ships / A. Buketov, S. Smetankin, P. Maruschak, K. Yurenin, O. Sapronov, V. Matvyeyev, A. Menou // Transport. — 2020. — Vol. 35. — No. 6. — Pp. 679–690. DOI: 10.3846/transport.2020.14286.

4. Фиактистов Я. О. Ремонт гребных винтов, изношенных при кавитации, с применением полимерных составов / Я. О. Фиактистов // Современные тенденции и перспективы развития водного транспорта России. 22 мая 2019 года / Материалы X межвузовской научно-практической конференции аспирантов, студентов и курсантов. — СПб.: Изд-во ГУМРФ им. адм. С. О. Макарова, 2019. — С. 279–282.

5. Георгиевская Е. П. Кавитационная эрозия гребных винтов и методы борьбы с ней / Е. П. Георгиевская. — Л.: Судостроение, 1978. — 206 с.

6. Цветков Ю. Н. Кавитационное изнашивание металлов и оборудования / Ю. Н. Цветков. — СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2003. — 155 с.

7. Кацман Ф. М. Эксплуатация пропульсивного комплекса морского судна / Ф. М. Кацман. — М.: Транспорт, 1987. — 223 с.

8. Пустошный А. В. Влияние шероховатости поверхности гребного винта на его пропульсивные характеристики / А. В. Пустошный, А. В. Сверчков, С. П. Шевцов // Труды Крыловского государственного научного центра. — 2019. — № 4 (390). — С. 11–26. DOI: 10.24937/2542-2324-2019-4-390-11-26.

9. Schmidt R. Epoxy adhesion to metals / R. Schmidt, J. Bell // Epoxy Resins and Composites II. Advances in Polymer Science. Springer, Berlin, Heidelberg, 2005. — Vol.75. — Pp. 33–71. DOI: 10.1007/BFb0017914.

10. Ghanem A. Introduction to polymer adhesion. — 2017 [Электронный ресурс] / A. Ghanem, Y. Lang. — Режим доступа: https://www.researchgate.net/publication/319098070 (дата обращения: 25.03.2024).

11. Wei H. Adhesion and cohesion of epoxy-based industrial composite coatings / H. Wei, J. Xia, W. Zhou, L. Zhou, G. Hussain, Q. Li, K. K. Ostrikov // Composites Part B: Engineering. — 2020. — Vol. 193. — Pp. 108035. DOI: 10.1016/j.compositesb.2020.108035.

12. De Bruyne N. A. The adhesive properties of epoxy resins / N. A. De Bruyne // Journal of Applied Chemistry. — 1956. — Vol. 6. — Is. 7. — Pp. 303–310. DOI: 10.1002/jctb.5010060708.

13. Салтыков С. А. Стереометрическая металлография / С. А. Салтыков. — М.: Металлургия, 1976. — 271 с.

14. Фиактистов Я. О. Механизм разрушения эпоксидных композитов с металлическим порошковым наполнителем при кавитационном воздействии / Я. О. Фиактистов, Ю. Н. Цветков, Н. С. Зайцева // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2023. — Т. 15. — № 1. — С. 64–72. DOI: 10.21821/2309-5180-2023-15-1-64-72.

15. Luo X. Enhancement of Mechanical Properties and Bonding Properties of Flake-Zinc-Powder-Modified Epoxy Resin Composites / X. Luo, Y. Li, S. Li, X. Liu // Polymers. — 2022. — Vol. 14. — Is. 24. — Pp. 5323. DOI: 10.3390/polym14235323.

16. Ахматов А. С. Молекулярная физика граничного трения / А. С. Ахматов. — М.: Физматгиз, 1963. — 472 с.

17. Yamamoto S. Molecular size effect on curing process for epoxy and amine mixture / S. Yamamoto, K. Tanaka // Nihon Reoroji Gakkaishi. — 2021. — Vol. 49. — Is. 2. — Pp. 55–60. DOI: 10.1678/rheology.49.55.