Спосіб ущільнення гальванічних хромових покриттів

Изобретение относится к технологии нанесения функциональных гальванических покрытий и может найти применение в энергетическом машиностроении для обеспечения жаростойкости (стойкости к высокотемпературному окислению) хромовых покрытий. Известен способ уплотнения газотермических покрытий [1], в котором для уменьшения пористости газотермических покрытий используется термообработка, пропитка слоя с термообработкой или оплавление слоя. При этом указывается, что при нагреве покрытий типа NIBSICr происходит их оплавление и изменение химического состава и количества фаз (образование оксидов В2О3 и SіО2, которые всплывают в виде шламов). Там же указано, что применение данного вида обработки приводит к укрупнению и огрублению структур покрытия, изменению фазового и химического состава, что является основным недостатком способа. Известен также способ термообработки до и после хромирования [2], взятый в качестве прототипа, заключающийся в том, что хромовое покрытие термообрабатывают (при температуре 200°С в течение 1 часа до хромирования и 2-х часов после хромирования) для уменьшения внутренних напряжений. Однако, после такой термообработки повышаются собственные напряжения растяжения хрома, что приводит к повышению предела прочности покрытия и возникновению мелких трещин или увеличению их числа. То есть такая термообработка не способствует уплотнению хромовых покрытий. Изобретение решает задачу уплотнения гальванического хромового покрытия для повышения стойкости к высокотемпературному окислению (жаростойкость) и коррозионной стойкости покрываемых узлов без изменения основных функциональных свойств хромового осадка. Указанная задача решается путем плазмохимической обработки струей газа различного химического состава монослойного хромового покрытия. Новизна заявляемого способа заключается в обработке гальванического хромового покрытия плазменной струей различного химического состава (аргон, азот, воздух), генерируемой электродуговым плазмотроном при токе дуги 150-400 А, давление газа (0,2-0,5) х 105 Н/м 2. Существенное различие заявляемого способа в том, что обработке плазменной струей подвергается гальваническое хромовое покрытие, причем при этих режимах обработки на поверхности не образуется новой фазы, иной, чем основное покрытие, природы. Положительный эффект (повышение стойкости к высокотемпературному окислению) достигается за счет, применения плазменной струи различных газов при определенных режимах обработки однослойного хромового покрытия, наносимого по общепринятой технологии, причем положительный эффект, то есть повышение жаростойкости, проявляется в широком интервале толщин покрытий (30-150 мкм и выше), что может позволить снизить толщину хромового покрытия и в целом вес узлов изделий, снизить цикл изготовления узлов. Предлагаемый способ осуществляют по следующим технологическим схемам (основные операции): 1. Обезжиривание химическое и электрохимическое; 2. Промывка теплой и холодной водой; 3. Активирование химическое в кислотном растворе; 4. Промывка холодной водой; 5. Хромирование; 6. Промывка холодной и теплой водой; 7. Сушка сжатым воздухом; 8. Плазмохимическая обработка-уплотнение покрытия. Примеры применения и результаты испытаний приведены в таблице. Режимы плазмохимической обработки: 1. Плазмообразующий газ со среднемассовой температурой 5000-6000°К, зависящей от природы газа: 1.1. - аргон; 1.2. - азот; 1.3. - воздух. 2. Ток дуги 150-400 А. 3. Давление газа (0,2-0,5 x 105 Н/м 2). 4. Образцы серии №№1, 2, 3, 4 обработаны по прототипу. Испытания проводили в полупромышленных условия х на образцах из медных сплавов М1 и бронзы БРаЖ Æ25 x 5мм с использованием электродугового плазмотрона, формирующего стр ую плазмообразующего газа по нормали к поверхности образца. Хромирование проводили в ванне объемом 10 дм с автоматическим поддержанием температуры. Жаростойкость образцов определяли по изменению массы образца до и после выдержки в воздушной атмосфере муфельной печи в течение 4 часов при температуре 800°С, согласно ГОСТ 6131-71. Одновременно определяли коррозионную стойкость покрытия импульсным кулоностатическим методом по изменению сопротивления реакции а 10%-ном растворе серной кислоты при температуре 15-30°С, а также микротвердость, фазовый состав поверхности рентгенофазовым методом и методом рентгеноэлектронной спектроскопии. Результаты испытаний и исследований показывают, что предлагаемый способ уплотнения хромовых покрытий при выбранных параметрах струи плазмообразующего газа обеспечивают снижение скорости окисления медных сплавов с хромовым покрытием в 50-100 раз, по сравнению с образцами без плазмохимической обработки. Коррозионная стойкость возрастает в 1,5-2,0 раза. Микротвердость хрома остается без изменений (850-870 кг/мм 2). Образование новой фазы на поверхности хрома не обнаружено. Предлагаемый способ не требует значительных капитальных затрат и может быть осуществлен в гальваническом цехе машиностроительных предприятий. Применение предлагаемого способа уплотнения позволяет снизить толщину хромового покрытия на теплонапряженных узлах энергетического машиностроения, а также на узлах деталей химстойкой аппаратуры, например, насосы для производства химволокна, текстильное оборудование.