The influence of the layered structure of polymer coatings on their erosive resistance

• Autorzy: Kotnarowska D.

Warianty tytułu

PL

Wpływ struktury warstwowej powłok polimerowych na ich odporność erozyjną

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the results of erosive resistance investigation of three-layer epoxy coating systems with different compositions of surface layers. This layer was modified with glass microspheres or nanoparticles of aluminium trioxide or silica. The highest erosive resistance, in the whole thickness range of examined epoxy coatings, was revealed by coating systems with a surface layer (top coat) modified using nanoparticles of aluminium trioxide. Similar but slightly lower erosive resistance was reported in the case of surface layer modification with nanoparticles of silica use. High erosive resistance of coating systems modified with nanoparticles results from their structure reinforcement by nanoparticles that seal nanopores generated during the process of coating constitution. The lowest erosive resistance was observed in the case of systems with a surface layer modified using Glass microspheres. This results from high brittleness of glass microspheres, which is evident during the coating surface bombardment with alundum particles. The paper demonstrates the methods for the analysis of the interaction between lubricant and steel substrate and presents the obtained results. The samples to be tested were commercially available greases as well as greases developed for the purpose of this research, containing a known amount of adhesion additives. Due to the lack of normalized methods, the authors applied indirect methods based on the analysis of the peel resistance and the resistance to variable shearing rates. The obtained results reveal that there is a possibility to apply the proposed methods for the comparative assessment of interactions between the grease and steel substrate.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań odporności erozyjnej trójwarstwowych epoksydowych systemów powłokowych różniących się składem warstwy nawierzchniowej. Do modyfikacji warstwy nawierzchniowej powłok zastosowano: mikrosfery szklane, nanocząstki tritlenku aluminium lub nanocząstki krzemionki. Najwyższą odporność erozyjną (w całym zakresie grubości badanych powłok epoksydowych) wykazały systemy powłokowe z warstwą nawierzchniową modyfikowaną nanocząstkami tritlenku aluminium. Podobną, lecz nieco mniejszą odporność erozyjną stwierdzono w przypadku modyfikacji warstwy nawierzchniowej nanocząstkami krzemionki. Wysoka odporność erozyjna systemów powłokowych modyfikowanych nanonapełniaczami wynika ze wzmocnienia ich struktury na skutek uszczelnienia przez nanonapełniacze nanoporów powstających podczas procesu konstytuowania powłok. Natomiast najmniejszą odporność erozyjną obserwowano w przypadku systemów powłokowych z warstwą nawierzchniową modyfikowaną mikrosferami szklanymi. Wynikało to z wysokiej kruchości mikrosfer szklanych objawiającej się podczas uderzania cząstek elektrokorundu. W artykule przedstawiono metody badania oddziaływań środków smarowych z podłożem stalowym, a także zaprezentowano uzyskane wyniki. Przedmiotem badań były komercyjne smary plastyczne i smary opracowane na potrzeby eksperymentu zawierające znaną ilość dodatków adhezyjnych. Ze względu na brak znormalizowanej metody do badania zastosowano metodyki pośrednie oparte o pomiar siły rozrywania i odporności warstw smarowych na działanie zmiennych szybkości ścinania. Uzyskane wyniki wskazują, że istnieje możliwość wykorzystania zaproponowanych metod do oceny porównawczej oddziaływań smarów plastycznych z podłożem stalowym.

Słowa kluczowe

EN

epoxy coatings; nanofillers; microfiller; erosion

PL

powłoki epoksydowe; nanonapełniacze; mikronapełniacze; erozja

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 2
• Strony: 85--90
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Kotnarowska D.

• Kazimierz Pulaski University of Technology and Humanities, Faculty of Mechanical Engineering, Chrobrego 45, 26-600 Radom, Poland

Bibliografia

• 1. Kotnarowska D.: Kinetics of wear of epoxide coating modified with glass microspheres and exposed to the impact of alundum particles. Progress in Organic Coatings 1997, Vol. 31, 325–330.
• 2. Kotnarowska D.: Erozja powłok polimerowych. Wydawnictwo Politechniki Radomskiej, Radom 2009.
• 3. Kotnarowska D.: Destrukcja powłok polimerowych pod wpływem czynników eksploatacyjnych. Monografia, Wydawnictwo Uniwersytetu Technologiczno-Humanistycznego w Radomiu, Radom 2013. (ISBN 978-83-7351-517-8).
• 4. Kotnarowska D.: Ocena wpływu wodnych roztworów kwasu siarkowego na zużycie erozyjne powłok epoksydowych. Tribologia 2010, nr 3, 159–172.
• 5. Kotnarowska D.: Epoxy coating destruction as a result of sulphuric acid aqueous solution action. Progress in Organic Coatings 2010, Vol. 67, 324–328.
• 6. Kotnarowska D., Przerwa M., Wojtyniak M.: Influence of Polymer Coatings modification with nanoparticles on their erosion. Journal of Vibroengineering 2011, Vol. 13, Issue 4, 870–876.
• 7. Wang Y., Lim S., Luo J.L., Xu Z.H.: Tribological and corrosion behaviors of Al2O3/polymer nanocomposite coatings. Wear 2006, Vol. 260.
• 8. Zhou R., Lu D.H., Jiang Y.H., Li Q.N.: Mechanical properties and erosion wear resistance of polyurethane matrix composites. Wear 2005, Vol. 259.
• 9. Barna E., Bommer B., Kürsteiner J., Vital A., Trzebiatowski O., Koch W., Schmid B., Graule T.: Innovative, scratch proof nanocomposites for clear coatings. Composites: Part A 2005, Vol. 36, 473–480.
• 10. Figovsky O.L., Blank N.: Nanocomposite coatings. Increasing their properties during exposure in aggressive media. Conference materials. Advances in Coatings Technology ACT’06, November 2006, Warsaw, Poland, 228–330.
• 11. Li J.H., Honga R.Y., Li M.Y., Li H.Z., Zhengd Y., Dinge J.: Effects of ZnO nanoparticles on the mechanical and antibacterial properties of polyurethane coatings. Progress in Organic Coatings 2009, Vol. 64, 504–509.
• 12. Deyá C.: Silane as adhesion promoter in damaged areas. Progress in Organic Coatings 2016, Vol. 90, 28–33.
• 13. Pilotek S., Tabellion F.: Nanoparticles in coatings. Tailoring properties to applications. European Coatings Journal 2005, Vol. 4, 170–177.
• 14. Sabzi M., Mirabedini S.M., Zohuriaan-Mehr J., Atai M.: Surface modification of TiO2 nanoparticles with silane coupling agent and investigation of its effect on the properties of polyurethane composite coating. Progress in Organic Coatings 2009, Vol. 65, 222–228.
• 15. Yusoh Y., Jin J., Song M.: Subsurface mechanical properties of polyurethane/organoclay nanocomposite thin films studied by nanoindentation. Progress in Organic Coatings 2010, Vol. 67, 220–224.
• 16. Malaki M., Hashemzadeh Y., Karevan M.: Effect of nano-silica on the mechanical properties of acrylic polyurethane coatings. Progress in Organic Coatings 2016, Vol. 101, 477–485.
• 17. Knowles T., The new toolbox. Nanotechnology in paints and coatings. European Coatings Journal 2006, Vol. 3, 16–18.
• 18. Graule T., Innovative, scratch proof nanocomposites for clear coatings, “Composites (Part A)” 2005, Vol. 36, 473–480.
• 19. Zubielewicz M., Wpływ nanocząstek SiO2 na właściwości lakierów i powłok lakierowych, „Ochrona przed Korozją” 2008, Vol. 51 (12), 462–464.
• 20. Ahmad Z., Al-Sagheer F: Novel epoxy–silica nano-composites using epoxy-modified silica hyper-branched structure. Progress in Organic Coatings 2015, Vol. 80, 65–70.
• 21. Allahverdi A., Ehsani M., Janpour H., Ahmadi S.: The effect of nanosilica on mechanical, thermal and morphological properties of epoxy coating. Progress in Organic Coatings 2012, Vol. 75, 543–548.
• 22. Matin E., Attar M.M., Ramezanzadeh B.: Investigation of corrosion protection properties of an epoxy nanocomposite loaded with polysiloxane surface modified nanosilica particles on the steel substrate. Progress in Organic Coatings 2015, Vol. 78, 395–403.
• 23. Conradi M., Kocijan A., Zorko M., Verpoest I.: Damage resistance and anticorrosion properties of nanosilica-filled epoxy-resin composite coatings. Progress in Organic Coatings 2015, Vol. 80, 20–26.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).