[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2723174C1 - Method of applying polytetrafluoroethylene coating on heat exchange elements - Google Patents

Method of applying polytetrafluoroethylene coating on heat exchange elements Download PDF

Info

Publication number
RU2723174C1
RU2723174C1 RU2019135601A RU2019135601A RU2723174C1 RU 2723174 C1 RU2723174 C1 RU 2723174C1 RU 2019135601 A RU2019135601 A RU 2019135601A RU 2019135601 A RU2019135601 A RU 2019135601A RU 2723174 C1 RU2723174 C1 RU 2723174C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat exchange
polytetrafluoroethylene
exchange elements
heat
coating
Prior art date
Application number
RU2019135601A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ахнаф Раисович Гарифуллин
Равиль Ямильевич Гарифуллин
Виль Ямильевич Гарифуллин
Василий Николаевич Корнопольцев
Сергей Викторович Рогаченко
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью «ПРОММЕТЭКС»
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 Общество с ограниченной ответственностью «ПРОММЕТЭКС» filed Critical Общество с ограниченной ответственностью «ПРОММЕТЭКС»
Priority to RU2019135601A priority Critical patent/RU2723174C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2723174C1 publication Critical patent/RU2723174C1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/24Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials for applying particular liquids or other fluent materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.SUBSTANCE: invention relates to methods of producing protective coatings on metal surfaces. Described is a method of applying a coating of polytetrafluoroethylene on heat exchange elements, which consists in degreasing the surface of a heat exchange element, drying it, then forming a protective layer by mechanical rubbing of the surface of the heat exchange element, at least in two directions, powdered polytetrafluoroethylene with particle size of up to 2 mcm, followed by annealing at temperature of 240–260 °C before fusion of polytetrafluoroethylene nanoparticles.EFFECT: technical result is improved anti-adhesion properties of heat exchange elements.4 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к способам получения защитных покрытий на металлических поверхностях и может найти применение для защиты изделий и конструкций, контактирующих со средой, содержащей коррозионно-активные ионы, например, в химическом производстве, в пищевой промышленности, в условиях морского климата и т.п.The invention relates to methods for producing protective coatings on metal surfaces and can be used to protect products and structures in contact with a medium containing corrosive ions, for example, in the chemical industry, in the food industry, in a marine climate, etc.

Широко известен политетрафторэтилен (тефлон, фторопласт, фторлон) - синтетический полимер, продукт полимеризации тетрафторэтилена, твердое вещество белого цвета. В политетрафторэтилене к углеродному скелету присоединяются лишь атомы фтора, а связь фтор-углерод - одна из самых прочных, поэтому полимер обладает сочетанием уникальных химических и физических свойств, которые невозможно найти ни в каком другом материале.Polytetrafluoroethylene (Teflon, Fluoroplast, Fluorlon) is widely known - synthetic polymer, tetrafluoroethylene polymerization product, white solid. In polytetrafluoroethylene, only fluorine atoms are attached to the carbon skeleton, and the fluorine-carbon bond is one of the strongest, so the polymer has a combination of unique chemical and physical properties that cannot be found in any other material.

Благодаря высокой тепло-, морозо- и химической стойкости, антифрикционным, антиадгезионным и исключительным диэлектрическим свойствам фторопласт-4 широко применяется как антикоррозионный материал в химической промышленности для изготовления аппаратов, элементов ректификационных колонн, теплообменников, насосов, труб, клапанов, облицовочной плитки, сальниковых набивок и др.Due to its high heat, frost and chemical resistance, antifriction, anti-adhesive and exceptional dielectric properties, fluoroplast-4 is widely used as an anti-corrosion material in the chemical industry for the manufacture of apparatus, elements of distillation columns, heat exchangers, pumps, pipes, valves, cladding tiles, stuffing box packing and etc.

Известен способ модификации поверхности металлов и придания ей функциональных свойств путем нанесения супергидрофобного композитного покрытия с помощью электрохимического осаждения, включающий приготовление водной суспензии, содержащей гранулы политетрафторэтилена (ПТФЭ), цетил триметиламмоний бромид и фторуглеродное неионогенное поверхностно-активное вещество (ПАВ) FC-4430, получение смешанного электролита путем внесения приготовленной суспензии в электролит никелирования при тщательном размешивании и проведение электрофореза-электроосаждения в смешанном электролите без его размешивания в течение 10-15 мин, с использованием в качестве катода проводящей поверхности металла, а анода никелевой пластины. Далее в соответствии со способом прекращают процесс электрофореза-электроосаждения, размешивают электролит в течение 1-2 мин, возобновляют процесс и продолжают его без перерывов до достижения необходимой толщины покрытия. Промывают и сушат сформированное покрытие, нагревают его при температуре 260-300°C в течение 30-60 мин и охлаждают при комнатной температуре(заявка Китая №103526268, МПК C25D15/02; C25D5/50 (2006.01), 2014 г.).A known method of modifying the surface of metals and imparting functional properties to it by applying a superhydrophobic composite coating using electrochemical deposition, including the preparation of an aqueous suspension containing granules of polytetrafluoroethylene (PTFE), cetyl trimethylammonium bromide and fluorocarbon non-ionic surfactant FC-4430, obtain mixed electrolyte by introducing the prepared suspension into a nickel electrolyte with thorough stirring and electrophoresis-electrodeposition in a mixed electrolyte without stirring for 10-15 minutes, using a metal conductive surface as a cathode and a nickel plate as an anode. Further, in accordance with the method, the electrophoresis-electrodeposition process is stopped, the electrolyte is stirred for 1-2 minutes, the process is resumed and continued without interruption until the required coating thickness is achieved. The formed coating is washed and dried, heated at a temperature of 260-300 ° C for 30-60 minutes and cooled at room temperature (Chinese application No. 103526268, IPC C25D15 / 02; C25D5 / 50 (2006.01), 2014).

Недостатком данного способа является сложность его воплощения. При этом покрытия, полученные известным способом, обнаруживают недостаточно высокую адгезивную прочность, заметно ухудшающуюся с течением времени.The disadvantage of this method is the complexity of its implementation. At the same time, coatings obtained in a known manner exhibit insufficiently high adhesive strength, which noticeably worsens over time.

Известен способ получения на алюминии и его сплавах защитных антикоррозионных износостойких покрытий, включающий анодное окисление с использованием пульсирующего постоянного либо переменного тока плотностью до 0,05 А/см2 при максимальном значении напряжения 450-500 В (эффективное значение напряжения 75-130 В) в водных электролитах, содержащих растворы и дисперсии фторидов и оксифторидов преимущественно титана и/или циркония, с получением защитного слоя керамики толщиной 3-6 мкм, содержащего оксиды Ti и Zr, термическое напыление промежуточного оксидного слоя и последующее нанесение политетрафторэтилена либо силикона с получением второго защитного слоя толщиной 10-15 мкм (см. патент США №7820300, МПК B32B3/10; C25D11/02; C25D11/04; C25D11/06; C25D11/30 (2006.01), 2010 г.).There is a method of producing protective anti-corrosion wear-resistant coatings on aluminum and its alloys, including anodic oxidation using pulsating direct or alternating current with a density of up to 0.05 A / cm 2 at a maximum voltage value of 450-500 V (effective voltage value of 75-130 V) aqueous electrolytes containing solutions and dispersions of fluorides and oxyfluorides, mainly titanium and / or zirconium, to obtain a protective layer of ceramics with a thickness of 3-6 μm containing Ti and Zr oxides, thermal spraying of the intermediate oxide layer and subsequent deposition of polytetrafluoroethylene or silicone to obtain a second protective layer a thickness of 10-15 microns (see US patent No. 7820300, IPC B32B3 / 10; C25D11 / 02; C25D11 / 04; C25D11 / 06; C25D11 / 30 (2006.01), 2010).

Недостатком известного способа является сложность осуществления, обусловленная его многостадийностью, а также необходимость самостоятельного подбора в каждом конкретном случае метода нанесения ПТФЭ.The disadvantage of this method is the complexity of the implementation, due to its multi-stage, as well as the need for independent selection in each case of the method of applying PTFE.

Известен способ формирования обладающего достаточно высокой адгезией и продолжительностью срока службы покрытия со смазывающими свойствами, включающий формирование анодной пленки на поверхности алюминия, магния либо их сплавов, ее последующую электрохимическую либо химическую обработку водной дисперсией, содержащей ПТФЭ и реакционноспособное ПАВ, и сушку полученной ПТФЭ пленки (см.пат. Японии №4783124, МПК C25D11/18; C25D11/20; C25D11/24 (2010.01), 2011 г.).A known method of forming a coating having a sufficiently high adhesion and a long service life with lubricating properties, including the formation of an anode film on the surface of aluminum, magnesium or their alloys, its subsequent electrochemical or chemical treatment with an aqueous dispersion containing PTFE and a reactive surfactant, and drying the resulting PTFE film ( see Japanese Patent No. 4783124, IPC C25D11 / 18; C25D11 / 20; C25D11 / 24 (2010.01), 2011).

Недостатком известного способа является недостаточно высокая адгезия полученных покрытий к поверхности обрабатываемого металла, обусловленная низкой пористостью анодной пленки, при этом использование только сушки при отсутствии термообработки приводит к формированию очень рыхлых покрытий.The disadvantage of this method is the insufficiently high adhesion of the obtained coatings to the surface of the metal being treated, due to the low porosity of the anode film, while using only drying in the absence of heat treatment leads to the formation of very loose coatings.

Известен способ получения защитного полимерсодержащего покрытия на поверхности изделий из металлов и сплавов, включающий плазменно-электролитическое оксидирование (ПЭО) металлической поверхности в электролите, содержащем растворимые соли органических и неорганических кислот, с получением слоя оксидной керамики и последующее нанесение политетрафторэтилена (ПТФЭ) с термической обработкой полученного покрытия. ПТФЭ наносят с помощью электрофореза из его водной дисперсии, дополнительно содержащей додецилсульфат натрия и ОП-10. (см. патент РФ № 2569259, МПК C25D 11/00, C25D 11/18, C25D 13/06 (2006.01), 2015 г.A known method of obtaining a protective polymer-containing coating on the surface of metal and alloy products, including plasma electrolytic oxidation (PEO) of a metal surface in an electrolyte containing soluble salts of organic and inorganic acids, to obtain a layer of oxide ceramic and subsequent deposition of polytetrafluoroethylene (PTFE) with heat treatment the resulting coating. PTFE is applied by electrophoresis from its aqueous dispersion, optionally containing sodium dodecyl sulfate and OP-10. (see RF patent No. 2569259, IPC C25D 11/00, C25D 11/18, C25D 13/06 (2006.01), 2015

Недостатком указанного способа покрытия заключается в том, что, как и все приведенные выше, способ основан на электрохимической обработке изделий.The disadvantage of this method of coating is that, like all of the above, the method is based on the electrochemical processing of products.

Известен способ получения композиционных покрытий на алюминии и его сплавах, включающий электролитическое оксидирование с последующим нанесением полимерной пленки. Электролитическое оксидирование проводят в режиме микроплазменных разрядов на поверхности анода в гальваностатическом режиме, при плотности постоянного тока 0,1 1,0 А/дм2 и напряжении 190 220 В в электролите. Полимерную пленку формируют механическим натиранием порошкообразного тефлона с последующим отжигом до 280 - 340°С (см.патент РФ № 2068037, МПК 6 C25D 11/18, 1996 г.).A known method for producing composite coatings on aluminum and its alloys, including electrolytic oxidation with subsequent application of a polymer film. Electrolytic oxidation is carried out in the mode of microplasma discharges on the surface of the anode in the galvanostatic mode, at a constant current density of 0.1 1.0 A / dm2 and a voltage of 190 220 V in the electrolyte. The polymer film is formed by mechanical rubbing of powdered Teflon, followed by annealing to 280 - 340 ° C (see RF patent No. 2068037, IPC 6 C25D 11/18, 1996).

Недостатком данного решения является сложность предварительной подготовки для осуществления нанесения покрытия. Кроме того, натирание порошка одним слоем не дает возможности получить покрытие, обеспечивающее максимальную защиту и высокую работоспособность изделия, на которое оно наносится, т.к при отжиге теряется от 2 до 5% массового веса нанесенного порошка. Данный способ предназначен для покрытия алюминиевой посуды и создания антипригарного покрытия.The disadvantage of this solution is the complexity of the preliminary preparation for the implementation of the coating. In addition, rubbing the powder with one layer does not make it possible to obtain a coating that provides maximum protection and high performance of the product on which it is applied, because during annealing, 2 to 5% of the mass weight of the applied powder is lost. This method is intended for coating aluminum utensils and creating a non-stick coating.

Известен способ изготовления лопатки последней ступени турбины для использования в паротурбинном двигателе, включающий: формирование лопатки паровой турбины, включающей сплав на основе титана, приложение высокого напряжения к передней кромке указанной лопатки в электролите для получения переходного слоя из оксида титана и верхнего пористого слоя и уплотнение верхнего пористого слоя материалом, выбираемым из группы, состоящей из хрома, кобальта, никеля, полиимида, политетрафторэтилена и сложного полиэфира. Причем уплотнение включает нанесение покрытия распылением, погружением или покрытие порошком полимера и отверждение (см. патент РФ № 2601674, МПК F01D 5/00, C25D 11/02, C25D 11/18, C25D 11/20, (2006.01), 2016 г.).A known method of manufacturing a blade of the last stage of a turbine for use in a steam turbine engine, comprising: forming a blade of a steam turbine comprising a titanium-based alloy, applying high voltage to the leading edge of the blade in the electrolyte to obtain a transition layer of titanium oxide and the upper porous layer and sealing the upper the porous layer with a material selected from the group consisting of chromium, cobalt, nickel, polyimide, polytetrafluoroethylene and polyester. Moreover, the seal includes coating by spraying, dipping or coating with polymer powder and curing (see RF patent No. 2601674, IPC F01D 5/00, C25D 11/02, C25D 11/18, C25D 11/20, (2006.01), 2016 )

Недостатком данного решения является сложность предварительной подготовки для осуществления нанесения покрытия. При этом в описании и формуле не приведено сведений о там, как именно наносится порошок ПТФЭ и как осуществляют его отверждение.The disadvantage of this solution is the complexity of the preliminary preparation for the implementation of the coating. Moreover, the description and the formula do not provide information about how exactly the PTFE powder is applied and how it is cured.

Ни одно из приведенных решений не может быть принято в качестве прототипа.None of the above solutions can be taken as a prototype.

Техническая проблема, решаемая изобретением, повышение антиадгезионных свойств теплообменных элементов за счет создаваемого на них покрытия, повышение ресурса работы теплообменных элементов, с нанесенным на них покрытием, снижение трудоемкости очистки теплообменных элементов.The technical problem solved by the invention is to increase the release properties of the heat exchange elements due to the coating created on them, increase the service life of the heat exchange elements coated with them, and reduce the complexity of cleaning the heat exchange elements.

Поставленная техническая проблема решается за счет того, что разработан способ нанесения покрытия из политетрафторэтилена на теплообменные элементы, заключающийся в том, что обезжиривают поверхность теплообменного элемента, высушивают его, затем формируют защитный слой за счет механического натирания поверхности теплообменного элемента, по крайней мере, в двух направлениях, порошкообразным политетрафторэтиленом с размером частиц до 2 мкм, после чего производят отжиг при температуре 240 - 260°С до оплавления наночастиц политетрафторэтилена.The technical problem posed is solved due to the fact that a method has been developed for coating polytetrafluoroethylene on heat exchange elements, which consists in degreasing the surface of the heat exchange element, drying it, then forming a protective layer by mechanically rubbing the surface of the heat exchange element in at least two directions, with powdered polytetrafluoroethylene with a particle size of up to 2 microns, after which annealing is carried out at a temperature of 240 - 260 ° C until the polytetrafluoroethylene nanoparticles are melted.

Обезжиривание осуществляют любым мыльным раствором.Degreasing is carried out with any soapy solution.

Сушку проводят при комнатной температуре.Drying is carried out at room temperature.

Направление натирания при повторном нанесении выбирают взаимно перпендикулярным.The rubbing direction during repeated application is chosen mutually perpendicular.

Технический результат от использования всех существенных признаков изобретения заключается в повышении антиадгезионных свойств теплообменных элементов, а также в повышении ресурса работы теплообменных элементов, облегчении промывки и удаления накипи во время технологического обслуживания.The technical result from the use of all the essential features of the invention is to increase the release properties of the heat exchange elements, as well as to increase the service life of the heat exchange elements, facilitate washing and descaling during technological maintenance.

За счет нанесения покрытия и формирования защитного слоя из политетрафторэтилена на обезжиренной и высушенной поверхности теплообменного элемента путем механического натирания порошкообразного политетрафторэтилена с размером частиц до 2 мкм, по крайней мере, в двух направлениях, с проведением последующего отжига при температуре 240 - 260°С до оплавления наночастиц политетрафторэтилена, обеспечивается получение теплообменного элемента с повышенными изностойкими и антиадгезионными качествами. Увеличивается ресурс его работы в целом, увеличивается промежуток между процедурами технического обслуживания. Теплообменный элемент с нанесенным на него по данному способу покрытием легче обслуживать, поскольку не возникает необходимости обработки с помощью кислот или механического воздействия для удаления накипи, как это обычно осуществляется. By coating and forming a protective layer of polytetrafluoroethylene on the defatted and dried surface of the heat exchange element by mechanical rubbing of powdered polytetrafluoroethylene with a particle size of up to 2 μm, in at least two directions, followed by annealing at a temperature of 240 - 260 ° С until melting polytetrafluoroethylene nanoparticles, a heat-exchange element with enhanced wear-resistant and anti-adhesive properties is provided. The resource of his work as a whole is increasing, the interval between maintenance procedures is increasing. The heat exchange element coated with this method is easier to maintain, since there is no need for acid treatment or mechanical treatment to remove scale, as is usually done.

С теплообменного элемента с нанесенным на него по данному способу покрытием накипь смывается струей воды, при этом поверхность остается неповрежденной, покрытие надежно удерживается на поверхности изделия, и его можно неоднократно использовать.The scum is washed off with a stream of water from a heat-exchange element coated with this method according to this method, while the surface remains intact, the coating is firmly held on the surface of the product, and it can be used repeatedly.

В процессе механического натирания на обезжиренную и высушенную поверхность теплообменного элемента политетрафторэтилена с размером частиц до 2 мкм, поры и шероховатости закрываются частицами политетрафторэтилена, который проникает в них и сцепляется с поверхностью. При термической обработке под воздействием температуры от 240 до 260°С происходит оплавление частиц политетрафторэтилена и формирование на поверхности однородного защитного слоя в виде пленки, характеризующегося высокими антиадгезионными свойствами.In the process of mechanical rubbing on a defatted and dried surface of a polytetrafluoroethylene heat exchange element with a particle size of up to 2 μm, pores and roughness are closed by particles of polytetrafluoroethylene, which penetrates into them and adheres to the surface. During heat treatment under the influence of temperature from 240 to 260 ° С, the polytetrafluoroethylene particles are melted and a uniform protective layer is formed on the surface in the form of a film, characterized by high release properties.

Снижение температуры ниже указанного предела в 240°С не позволяет частицам оплавиться и создать однородное защитное покрытие. При этом повышение температуры более чем на 260°С приводит к тому, что из политетрафторэтилена с размером частиц до 2 мкм начинает выделяться связующий элемент - фтор. Выделение фтора из политетрафторэтилена приводит к следующим негативным последствиям:Lowering the temperature below the specified limit of 240 ° C does not allow the particles to melt and create a uniform protective coating. In this case, an increase in temperature by more than 260 ° C leads to the fact that from the polytetrafluoroethylene with a particle size of up to 2 μm, a binding element, fluorine, begins to stand out. The selection of fluorine from polytetrafluoroethylene leads to the following negative consequences:

- во-первых, к снижению качества защитного слоя,- firstly, to reduce the quality of the protective layer,

- во-вторых, негативно сказывается на окружающей среде, требует введения оборудования для удаления паров фтора и обеспечения безопасной работы оператора.- secondly, it negatively affects the environment, requires the introduction of equipment to remove fluorine vapor and ensure the safe operation of the operator.

Воздействие температурой в указанных пределах позволяет получить надежно удерживаемую на поверхности пленку, т.к. при нагреве происходит усиление сцепления политетрафторэтилена с размером частиц до 2 мкм с материалом теплообменного элемента.Exposure to temperature within the indicated limits makes it possible to obtain a film reliably held on the surface, since when heated, the adhesion of polytetrafluoroethylene with a particle size of up to 2 microns to the material of the heat exchange element is enhanced.

Актуальность решаемой задачи обусловлена тем, что в последнее время распространены пластинчатые разборные теплообменники. Они отличаются интенсивным теплообменом, простотой изготовления, компактностью, малыми гидравлическими сопротивлениями, удобством монтажа и очисткой от загрязнений. У них рельефная поверхность, которая также, как и трубы, нуждаются в защите от налипания накипи.The relevance of the problem is due to the fact that lamellar collapsible heat exchangers are common in recent times. They are distinguished by intensive heat transfer, ease of manufacture, compactness, low hydraulic resistance, ease of installation and cleaning from contamination. They have a relief surface, which, like pipes, needs to be protected from scale buildup.

Осуществление способа.The implementation of the method.

Были проведены испытания, основанные на обработке бывших в употреблении пластин теплообменников (теплообменных элементов) порошком политетрафторэтилена с размером частиц до 2 мкм «Сухая смазка FORTOL» по описываемому способу. Для чего были проведены следующие действия:Tests have been conducted, based on the processing of used heat exchanger plates (heat exchange elements) with polytetrafluoroethylene powder with a particle size of up to 2 microns “Dry lubricantFORTOL"By the described method. Why the following actions were carried out:

1. Разобраны два действующих пластинчатых теплообменника.1. Disassembled two existing plate heat exchangers.

2. Поскольку испытания проводились на теплообменных элементах, бывших в употреблении, пластины теплообменников были промыты чистящим средством (с использованием кислоты) от отложения накипи - солей кальция и магния.2. Since the tests were carried out on used heat-exchange elements, the heat exchanger plates were washed with a cleaning agent (using acid) from scale deposits - calcium and magnesium salts.

3. Далее теплообменные элементы обезжирили мыльным раствором и высушили при комнатной температуре.3. Next, the heat exchange elements were degreased with a soap solution and dried at room temperature.

4. После сушки на поверхность теплообменных элементов одного теплообменника нанесли порошок политетрафторэтилена с размером частиц до 2 мкм. Натирали поверхность сухой ветошью в одном направлении. Затем нанесли порошок политетрафторэтилена с размером частиц до 2 мкм второй раз и натерли в направлении, перпендикулярно предыдущей обработке.4. After drying, polytetrafluoroethylene powder with a particle size of up to 2 μm was applied to the surface of the heat exchange elements of one heat exchanger. Rubbed the surface with a dry cloth in one direction. Then a polytetrafluoroethylene powder with a particle size of up to 2 μm was applied a second time and rubbed in the direction perpendicular to the previous treatment.

Теплообменные элементы второго теплообменника не обрабатывали.The heat exchange elements of the second heat exchanger were not processed.

5. Произвели отжиг теплообменных элементов, обработанных порошком политетрафторэтилена с размером частиц до 2 мкм. Отжиг проводили с использованием следующего оборудования: Фен строительный профессиональный BOSCH GHG 660 LCD или Циркуляционная печь НК 6.6.6/3,5 И5. Отжиг проводили при разных температурных режимах. Время, в течение которого теплообменные элементы подвергали термической обработке, составило от 3 до 10 мин, в зависимости от использованного оборудования.5. Annealed the heat exchange elements treated with polytetrafluoroethylene powder with a particle size of up to 2 microns. Annealing was carried out using the following equipment: Professional building hair dryer BOSCH GHG 660 LCD or NK 6.6.6 / 3,5 I5 circulation furnace. Annealing was carried out at different temperature conditions. The time during which the heat-exchange elements were subjected to heat treatment ranged from 3 to 10 minutes, depending on the equipment used.

5.1. Часть теплообменных элементов (примерно одну четвертую часть) подвергали отжигу при температуре 240°С до оплавления наночастиц политетрафторэтилена в течение 10 мин. Отжиг осуществляли с использованием Циркуляционной печи НК 6.6.6/3,5 И5, в которой была выставлена температура 240°С.5.1. A part of the heat exchange elements (approximately one fourth part) was annealed at a temperature of 240 ° С until the polytetrafluoroethylene nanoparticles were melted for 10 min. Annealing was carried out using a NK 6.6.6 / 3.5 I5 Circulation Oven in which a temperature of 240 ° C was set.

5.2. Другую часть теплообменных элементов (примерно одну четвертую часть) подвергали отжигу при температуре 245°С до оплавления наночастиц политетрафторэтилена в течение 7 мин. Отжиг осуществляли с использованием Циркуляционной печи НК 6.6.6/3,5 И5, в которой была выставлена температура 245°С.5.2. Another part of the heat exchange elements (about one fourth part) was annealed at a temperature of 245 ° С until the polytetrafluoroethylene nanoparticles were melted for 7 min. Annealing was carried out using a NK 6.6.6 / 3.5 I5 Circulation Oven in which a temperature of 245 ° C was set.

5.3. Третью часть теплообменных элементов подвергали отжигу при температуре 250°С до оплавления наночастиц политетрафторэтилена в течение 5 мин. Отжиг осуществляли с использованием Фена строительного профессионального BOSCH GHG 660 LCD, в котором была выставлена температура 250°С.5.3. The third part of the heat exchange elements was annealed at a temperature of 250 ° С until the polytetrafluoroethylene nanoparticles were melted for 5 min. Annealing was carried out using a Hair dryer professional building BOSCH GHG 660 LCD, in which the temperature was set at 250 ° C.

5.4. Оставшуюся четвертую часть теплообменных элементов подвергали отжигу при температуре 260°С до оплавления наночастиц политетрафторэтилена в течение 3 мин. Отжиг осуществляли с использованием Фена строительного профессионального BOSCH GHG 660 LCD, в котором была выставлена температура 260°С.5.4. The remaining fourth part of the heat exchange elements was annealed at a temperature of 260 ° С until the polytetrafluoroethylene nanoparticles were melted for 3 min. Annealing was carried out using a Hair dryer professional building BOSCH GHG 660 LCD, in which the temperature was set at 260 ° C.

6. По окончании обработки теплообменных элементов пластинчатые теплообменные агрегаты были собраны и запущены параллельно в работу.6. At the end of the processing of the heat exchange elements, the plate heat exchange units were assembled and launched in parallel to work.

7. Через 5 месяцев работы была оценена эффективность покрытия поверхности теплообменных элементов политетрафторэтиленом с размером частиц до 2 мкм на обработанных пластинах в сравнении с необработанными пластинами. Результаты приведены в Таблице 1.7. After 5 months of operation, the efficiency of coating the surface of the heat-exchange elements with polytetrafluoroethylene with a particle size of up to 2 μm on the treated plates compared to untreated plates was evaluated. The results are shown in Table 1.

Вывод: Все теплообменные элементы, обработанные порошком политетрафторэтилена с размером частиц до 2 мкм, при разных температурах нагрева, по сравнению с необработанными теплообменными элементами, показали следующие результаты:Conclusion: All heat transfer elements treated with polytetrafluoroethylene powder with a particle size of up to 2 μm, at different heating temperatures, in comparison with untreated heat transfer elements, showed the following results:

1. Антиадгезионные свойства поверхности теплообменных элементов повысились примерно на 70% (данный показатель подтверждается слоем накипи, образовавшейся на поверхности теплообменных элементов).1. The release properties of the surface of the heat-exchange elements increased by about 70% (this indicator is confirmed by a layer of scale formed on the surface of the heat-exchange elements).

2. В связи с этим ресурс увеличился, и время между техническим обслуживанием можно увеличивать в 2 раза. 2. In this regard, the resource has increased, and the time between maintenance can be increased by 2 times.

3. Промывку (снятие накипи) с теплообменных элементов, обработанных по заявляемому способу, произвели за счет обработки теплообменных элементов под струей воды. Отпала необходимость в химической промывке, что позволяет обеспечить дополнительную защиту от коррозии.3. Rinsing (descaling) from the heat exchange elements processed by the present method, produced by processing the heat exchange elements under running water. The need for chemical flushing has disappeared, which provides additional protection against corrosion.

4. Сократилось время простоя оборудования, т.к. очистку теплообменных элементов можно произвести в течение 1 дня по сравнению с 4-10 днями для необработанных ПТФЭ.4. Reduced equipment downtime heat exchange elements can be cleaned within 1 day compared to 4-10 days for untreated PTFE.

Также были проведены испытания, основанные на обработке новых теплообменных элементов порошком политетрафторэтилена с размером частиц до 2 мкм «Сухая смазка FORTOL» по описываемому способу. Сравнение проводилось с необработанными теплообменными элементами из того же пластинчатого теплообменного агрегата.Tests were also conducted, based on the processing of new heat exchange elements with polytetrafluoroethylene powder with a particle size of up to 2 microns "Dry lubricantFORTOL"By the described method. Comparison was made with untreated heat exchange elements from the same plate heat exchange unit.

1. Количество новых теплообменных элементов пластинчатого теплообменного агрегата, подвергнутых обработке, составило 100 шт. Эти теплообменные элементы обезжирили мыльным раствором и высушили при комнатной температуре.1. The number of new heat-exchange elements of the plate heat-exchange unit subjected to processing was 100 pcs. These heat exchange elements were degreased with a soap solution and dried at room temperature.

2. После сушки на поверхность этих теплообменных элементов нанесли порошок политетрафторэтилена с размером частиц до 2 мкм. Натирали поверхность сухой ветошью в одном направлении. Затем нанесли порошок политетрафторэтилена с размером частиц до 2 мкм второй раз и натерли в направлении, перпендикулярно предыдущей обработке.2. After drying, polytetrafluoroethylene powder with a particle size of up to 2 microns was applied to the surface of these heat exchange elements. Rubbed the surface with a dry cloth in one direction. Then a polytetrafluoroethylene powder with a particle size of up to 2 μm was applied a second time and rubbed in the direction perpendicular to the previous treatment.

Вторую часть (123 шт.) теплообменных элементов данного теплообменника не обрабатывали.The second part (123 pcs.) Of the heat exchange elements of this heat exchanger was not processed.

3. Произвели отжиг теплообменных элементов, обработанных порошком политетрафторэтилена с размером частиц до 2 мкм. Отжиг проводили с использованием следующего оборудования: Фен строительный профессиональный BOSCH GHG 660 LCD или Циркуляционная печь НК 6.6.6/3,5 И5. Отжиг проводили при разных температурных режимах. Время, в течение которого теплообменные элементы подвергали термической обработке, составило от 3 до 10 мин, в зависимости от использованного оборудования.3. Annealed the heat exchange elements treated with polytetrafluoroethylene powder with a particle size of up to 2 microns. Annealing was carried out using the following equipment: Professional building hair dryer BOSCH GHG 660 LCD or NK 6.6.6 / 3,5 I5 circulation furnace. Annealing was carried out at different temperature conditions. The time during which the heat-exchange elements were subjected to heat treatment ranged from 3 to 10 minutes, depending on the equipment used.

3.1. Часть теплообменных элементов (примерно одну четвертую часть) подвергали отжигу при температуре 240°С до оплавления наночастиц политетрафторэтилена в течение 10 мин. Отжиг осуществляли с использованием Циркуляционной печи НК 6.6.6/3,5 И5, в которой была выставлена температура 240°С.3.1. A part of the heat exchange elements (approximately one fourth part) was annealed at a temperature of 240 ° С until the polytetrafluoroethylene nanoparticles were melted for 10 min. Annealing was carried out using a NK 6.6.6 / 3.5 I5 Circulation Oven in which a temperature of 240 ° C was set.

3.2. Другую часть теплообменных элементов (примерно одну четвертую часть) подвергали отжигу при температуре 250°С до оплавления наночастиц политетрафторэтилена в течение 7 мин. Отжиг осуществляли с использованием Циркуляционной печи НК 6.6.6/3,5 И5, в которой была выставлена температура 250°С.3.2. The other part of the heat exchange elements (approximately one fourth part) was annealed at a temperature of 250 ° С until the polytetrafluoroethylene nanoparticles were melted for 7 min. Annealing was carried out using a NK 6.6.6 / 3.5 I5 Circulation Oven, in which a temperature of 250 ° C was set.

3.3. Третью часть теплообменных элементов подвергали отжигу при температуре 255°С до оплавления наночастиц политетрафторэтилена в течение 5 мин. Отжиг осуществляли с использованием Фена строительного профессионального BOSCH GHG 660 LCD, в котором была выставлена температура 255°С.3.3. The third part of the heat exchange elements was annealed at a temperature of 255 ° С until the polytetrafluoroethylene nanoparticles were melted for 5 min. Annealing was carried out using a Hair dryer professional building BOSCH GHG 660 LCD, in which the temperature was set at 255 ° C.

3.4. Оставшуюся четвертую часть теплообменных элементов подвергали отжигу при температуре 260°С до оплавления наночастиц политетрафторэтилена в течение 3 мин. Отжиг осуществляли с использованием Фена строительного профессионального BOSCH GHG 660 LCD, в котором была выставлена температура 260°С.3.4. The remaining fourth part of the heat exchange elements was annealed at a temperature of 260 ° С until the polytetrafluoroethylene nanoparticles were melted for 3 min. Annealing was carried out using a Hair dryer professional building BOSCH GHG 660 LCD, in which the temperature was set at 260 ° C.

4. По окончании обработки был собран пластинчатый теплообменный агрегат, в котором установили как обработанные по настоящему способу теплообменные элементы, так и не обработанные. Теплообменный агрегат был запущен в работу.4. At the end of the processing, a plate heat-exchange unit was assembled, in which both the heat-exchange elements processed by the present method and not processed were installed. The heat exchanger unit was put into operation.

5. Через полмесяца работы теплообменный агрегат был разобран, и была оценена эффективность использования способа покрытия поверхности теплообменных элементов политетрафторэтиленом с размером частиц до 2 мкм на обработанных пластинах в сравнение с необработанными пластинами.5. After half a month of operation, the heat-exchange unit was disassembled, and the efficiency of using the method for coating the surface of heat-exchange elements with polytetrafluoroethylene with a particle size of up to 2 μm on treated plates compared to untreated plates was evaluated.

Все теплообменные элементы, обработанные порошком политетрафторэтилена с размером частиц до 2 мкм, при разных температурах нагрева, по сравнению с необработанными теплообменными элементами, показали следующие результаты:All heat exchange elements treated with polytetrafluoroethylene powder with a particle size of up to 2 μm, at different heating temperatures, in comparison with untreated heat exchange elements, showed the following results:

1. Антиадгезионные свойства поверхности обработанных теплообменных элементов повысились примерно на 70% (данный показатель подтверждается слоем накипи, образовавшейся на поверхности теплообменных элементов).1. The release properties of the surface of the treated heat transfer elements increased by about 70% (this indicator is confirmed by a layer of scale formed on the surface of the heat transfer elements).

2. В связи с этим ресурс увеличился, и время между техническим обслуживанием можно увеличивать в 2 раза.2. In this regard, the resource has increased, and the time between maintenance can be increased by 2 times.

3. Промывку (снятие накипи) теплообменных элементов, обработанных по заявляемому способу, произвели за счет обработки теплообменных элементов под струей воды. Отпала необходимость в химической промывке и механическом удалении накипи, что позволяет обеспечить дополнительную защиту от коррозии. С теплообменных элементов, не подвергнутых обработке, накипь пришлось удалять путем механической обработки.3. Rinsing (descaling) of the heat exchange elements processed by the present method, was carried out by processing the heat exchange elements under running water. There is no longer a need for chemical flushing and mechanical descaling, which provides additional protection against corrosion. From heat-exchange elements not subjected to processing, the scale had to be removed by machining.

Результаты приведены в Таблице 2.The results are shown in Table 2.

Заявленный способ нанесения покрытия из политетрафторэтилена на теплообменные элементы может быть осуществлен с использованием существующего оборудования.The claimed method of coating polytetrafluoroethylene on heat exchange elements can be carried out using existing equipment.

Способ может быть использован для получения защитных покрытий на металлических поверхностях и может найти применение для защиты изделий и конструкций, контактирующих с жидкой средой, например, в пищевой промышленности, в условиях морского климата и т.п.The method can be used to obtain protective coatings on metal surfaces and can be used to protect products and structures in contact with a liquid medium, for example, in the food industry, in a marine climate, etc.

Таблица № 1. Испытуемый образец т/о аппарата-ЭТ100. Пластины ранее использовались более 1 годаTable No. 1. Test sample t / o apparatus-ET100. Plates previously used for more than 1 year

На момент эксперимента, все пластины были очищены механическим способом и установлены на штатные места. At the time of the experiment, all the plates were mechanically cleaned and installed in regular places.


п/п
No.
p / p
Марка, модель теплообмен-ного аппаратаBrand, model of heat exchanger Общее кол-во пластин, штTotal number of plates, pcs Кол-во пластин обрабо-танных ПТФЭ, штNumber of PTFE machined plates, pcs Год
изготовл.
Year
made
Время эксплуатации,
Мес.
Operating time
Month
Степень обработки
ПТФЭ, толщина слоя, мкм
Degree of processing
PTFE, layer thickness, microns
Толщина образовав-шейся накипи, ммThe thickness of the formed scale, mm Вес
накипи,
гр
Weight
scum
gr
Аппаратное обеспече-ние
для удаления накипи
Hardware
for descaling
Время очистки 1 плас-тины, минThe cleaning time of 1 plastic plug, min
1.1. Этра,
ЭТ-100
Etra
ET-100
223223 223223 20172017 66 1010 33 2525 КерхерKarcher 0,160.16
2.2. Этра,
ЭТ-100
Etra
ET-100
223223 -- 20172017 66 Не обраба-
тывались
Not processing
huddled
6,56.5 8585 Мех.
очистка, шкурка зерн.300
Fur.
cleaning, grain sand. 300
15fifteen

Таблица № 2. Испытуемый образец т/о аппарата-ЭТ100. Пластины новые, ранее не использовались Table No. 2. Test sample t / o apparatus-ET100. New plates, not previously used


п/п
No.
p / p
Марка, модель теплообмен-ного аппаратаBrand, model of heat exchanger Общее кол-во пластин, штTotal number of plates, pcs Кол-во пластин обработан-ные ПТФЭ, штNumber of plates treated with PTFE, pcs Год
изготовл.
Year
made
Время эксплуатации,
мес
Operating time
month
Степень обработки
ПТФЭ, толщина слоя, мкм
Degree of processing
PTFE, layer thickness, microns
Толщина образовав-шейся накипи, ммThe thickness of the formed scale, mm Вес
накипи,
гр
Weight
scum
gr
Аппаратное обеспечение
для удаления накипи
Hardware
for descaling
Время очистки 1 пластины, минThe cleaning time of 1 plate, min
1.1. Этра,
ЭТ-100
Etra
ET-100
223223 100100 20172017 0,50.5 1010 0,30.3 «0» в пределах погрешности"0" within the margin of error КерхерKarcher 0,060.06
2.2. Не обраба-тывалисьNot processed 1,11,1 15fifteen Мех.очистка, шкурка зерн.300Fur cleaning, grain sand. 300 3,53,5

Claims (4)

1. Способ нанесения покрытия из политетрафторэтилена на теплообменные элементы, заключающийся в том, что обезжиривают поверхность теплообменного элемента, высушивают его, затем формируют защитный слой за счет механического натирания поверхности теплообменного элемента, по крайней мере, в двух направлениях порошкообразным политетрафторэтиленом с размером частиц до 2 мкм, после чего производят отжиг при температуре 240 - 260°С до оплавления наночастиц политетрафторэтилена.1. The method of applying a coating of polytetrafluoroethylene to heat exchange elements, which consists in degreasing the surface of the heat exchange element, drying it, then forming a protective layer by mechanically rubbing the surface of the heat exchange element in at least two directions with powdered polytetrafluoroethylene with a particle size of up to 2 μm, after which annealing is carried out at a temperature of 240 - 260 ° C until the polytetrafluoroethylene nanoparticles are melted. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обезжиривание осуществляют любым мыльным раствором. 2. The method according to claim 1, characterized in that the degreasing is carried out with any soapy solution. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку проводят при комнатной температуре. 3. The method according to claim 1, characterized in that the drying is carried out at room temperature. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что направление натирания при повторном нанесении выбирают взаимно перпендикулярным. 4. The method according to claim 1, characterized in that the direction of rubbing during repeated application is chosen mutually perpendicular.
RU2019135601A 2019-11-06 2019-11-06 Method of applying polytetrafluoroethylene coating on heat exchange elements RU2723174C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019135601A RU2723174C1 (en) 2019-11-06 2019-11-06 Method of applying polytetrafluoroethylene coating on heat exchange elements

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019135601A RU2723174C1 (en) 2019-11-06 2019-11-06 Method of applying polytetrafluoroethylene coating on heat exchange elements

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2723174C1 true RU2723174C1 (en) 2020-06-09

Family

ID=71067743

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019135601A RU2723174C1 (en) 2019-11-06 2019-11-06 Method of applying polytetrafluoroethylene coating on heat exchange elements

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2723174C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2392388A (en) * 1942-11-05 1946-01-08 Du Pont Electrical apparatus
RU2569259C1 (en) * 2014-08-14 2015-11-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) Method for obtaining protective polymer-containing coatings on metals and alloys
US9914152B2 (en) * 2013-07-05 2018-03-13 Surftec, Llc Polytetrafluoroethylene thin film with polydopamine adhesive layer
WO2018045621A1 (en) * 2016-09-09 2018-03-15 东南大学 Transferable wear-resistant flexible super-hydrophobic film and preparation method therefor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2392388A (en) * 1942-11-05 1946-01-08 Du Pont Electrical apparatus
US9914152B2 (en) * 2013-07-05 2018-03-13 Surftec, Llc Polytetrafluoroethylene thin film with polydopamine adhesive layer
RU2569259C1 (en) * 2014-08-14 2015-11-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) Method for obtaining protective polymer-containing coatings on metals and alloys
WO2018045621A1 (en) * 2016-09-09 2018-03-15 东南大学 Transferable wear-resistant flexible super-hydrophobic film and preparation method therefor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2015222090B2 (en) Process for coating metallic surfaces of substrates and articles coated by this process
CA1277067C (en) Fluoropolymer coating and casting compositions and films derived therefrom
JP4952505B2 (en) Primer composition
US8225851B2 (en) Aluminum alloy material and plate heat exchanger with superior corrosion resistance
CN101429672A (en) Surface treating method for sea water corrosion-resistant metal aluminum or aluminum alloy
US4243704A (en) Autodeposition coating process
Mashtalyar et al. Polymer-containing layers formed by PEO and spray-coating method
JP2008156748A (en) Aluminum alloy material with high corrosion resistance, and plate-fin heat exchanger and plate heat exchanger
JPH05278160A (en) Coated article and production thereof
JP3207439U (en) Aluminum plate and cooking container manufactured using the same
RU2723174C1 (en) Method of applying polytetrafluoroethylene coating on heat exchange elements
EP0043862B1 (en) Composition for coating fluoroplastics
RU2569259C1 (en) Method for obtaining protective polymer-containing coatings on metals and alloys
TW200415215A (en) Coating composition, fluorine-containing laminate and resin composition
CN105951080B (en) Aluminum alloy surface composite passivant and preparation method thereof
JP6753546B1 (en) Primer for ethylene / tetrafluoroethylene copolymer paint
JPS6116293B2 (en)
JP2003053261A (en) Method for producing fluororesin coating film, fluororesin coating film and processed article
RU2068037C1 (en) Method to produce composition coatings on aluminum and its alloys
RU2704344C1 (en) Method of forming composite coatings on magnesium
WO2003068499A1 (en) Etfe lining member
JPH03229895A (en) Aluminum alloy sheet to be coated for can lid and its production
TWI836522B (en) Powder coating composition
RU2694397C1 (en) Method of electrolytic-plasma removal of coatings from parts from alloyed steels and heat-resistant alloys
Kosar et al. A functional fluoropolymer powder coating for chemical process applications