Електроліт для хіміко-термічного сульфідування виробів з чавуну з нанесеним хромовим покриттям

Корисна модель належить до хіміко-термічної обробки металів, зокрема виробів з чавуну з нанесеним хромовим покриттям методом сульфідування із низько-температурного розплаву і може бути використана в автота тракторобудівельній промисловості для покращення умов експлуатації деталей в умовах сухого тертя, як антифрикційне, антизадирне та антикорозійне покриття. Відомі розплави для сульфідування чавуну на основі тіоціанатів калію, натрію і амонію [1], а також тіокарбаміду або його суміші з карбамідом [2]. Ці електроліти були вибрані в якості аналогів. Вказані вище електроліти сульфідування мають ряд недоліків: - низька змочуваність поверхні зразків розплавом внаслідок чого не вся поверхня рівномірно покривається сульфідним шаром [1]; - незадовільна ступінь відмивки зразків від електроліту [1]; - низька швидкість процесу сульфідування (менше 3мкм/год.) [2]; - невелика товщина покриттів після сульфідування, спостерігається часткове осипання порошкоподібного осаду [1, 2]. Найближчими до заявляємого електроліту вибраний електроліт для сульфідування чавуну [3] (прототип) на основі карбаміду (59,5ваг.%) тіоціаната калію (39,5ваг.%) та фталіміда (ваг.%). Цей електроліт був застосований для обробки чавунних кілець з нанесеним хромовим покриттям, які використовують в промисловості в комплекті з поршнем в умовах сухого тертя. Із табл.1 видно, що електроліт - прототип [3] не може бути використаний для сульфідування хромованих чавунних кілець тому, що обробці піддається тільки чавун з дуже низькою швидкістю, а хром взагалі не сульфідується. Таблиця 1 Сульфідування хромованих чавунних кілець в електроліті - прототипі [3] при температурі 130°С Склад електроліту Час Товщина покриття прототипу ваг.% сульфідування, хв. на чавуні, мкм Карбамід - 59,5 30 60 13,0 Фталімід - 1,0 90 На чавуні покриття світлосіре, суцільне. Хром не покривається. Покриття на чавуні темно-сіре, суцільне. Хром не покривається. Покриття на чавуні чорне, суцільне, добре зчеплене з основою. Хром не покривається. 7,0 Тіоцианат калію - 39,5 Зовнішній вигляд покриття 20,0 Тобто для того, щоб просульфідувати як чавун, так і хром одночасно, необхідна розробка нового складу електроліту з більш сульфідуючими властивостями, ніж у прототипу, що дозволить просульфідува ти хром, але таким чином, щоб чавун при сульфідуванні не руйнувався, тобто розмірність виробів залишалася незмінною. В основу корисної моделі поставлено задачу розробки нового складу електроліту, який забезпечить утворення рівномірного сульфідного покриття як на чавуні, так і на хромі. Для досягнення поставленої мети необхідно підвищити сульфідуючу дію електроліту - прототипу, в якому сульфідується тільки чавун, для створення умов, при яких на хромі також буде утворена сульфідна плівка. Для цього замість тіоціанату калію був застосований тіоціанат амонію, як менш стійка сполука. Таблиця 2 Вплив добавки тіоцианату амонію на процес сульфідування чавунних виробів з нанесеним хромовим покриттям. Τ-120°С. Склад електроліту в ваг.% Карбамід 69 40 Карбамід 54 45 13 60 30 20 8 15 60 30 20 10 1,5 45 Карбамід 59 Фталімід 1 Товщина покриття на хромі, мкм 45 35 Товщина покриття на чавуні, мкм 7 45 Фталімід 1 Карбамід 64 Фталімід 1 Добавка Час тіоціанату сульфідування, амонію в ваг.% хв. 30 30 20 1 30 12 1 Зовнішній вигляд покриття На чавуні покриття світло сіре. Покриття темнішає. Покриття стає чорним, суцільним На чавуні покриття світло-сіре. Темно-сіре. Чорне,суцільне На чавуні - темносіре.На хромі-світлосіре. На чавуні - чорне. На хромі -світло-сіре. На чавуні-темносіре. На хромі - світло Фталімід 1 45 20 2 сіре. На чавуні-чорне. На хромі-світло-сіре, суцільне. З даних таблиці 2 слідує, що добавки тіоціанату амонію дозволили нанести сульфідне покриття на хром, але покриття дуже тонке. Час процесу сульфідування зменшився в 2 рази відносно складу прототипу. Для подальшого збільшення товщини сульфідного шар у на хромі сульфідуючу властивість електроліту необхідно ще підвищити. Для цього в складі розплаву карбамід був частково замінений на тіокарбамід, а його робоча температура становить 120°-130°С. Таблиця 3 Вплив добавок тіокарбаміду на якість сульфідних покриттів на виробах з чавун у з нанесеним хромовим покриттям. Τ - 120°С. Склад електроліту, в ваг.% Карбамід-24 Тіоцианат Товщина покриття на хромі, мкм 8 16 2 12 18 3 8 18 3 12 20 4,5 8 18 4,5 12 20 6,0 8 4,5 12 6,5 8 18 4,0 12 20 6,0 8 18 5,0 12 35 амонію-40 Фталімід-1 Карбамід-19 Товщина покриття на чавуні, мкм 20 6,5 8 5,5 Добавки Час тіокарбаміду, сульфідування, в ваг.% хв. 40 Тіоцианат амонію-40 Зовнішній вигляд покриття На хромі - світло-сіре. На чавуні – темно-сіре, суцільне. На чавуні-темно, на хромісвітло-сіре. На чавуні чорне, на хромі темно-сіре, суцільне. Фталімід-1 Карбамід-14 45 Тіоцианат Амонію- 40 На чавуні та хромі - темносіре. На хромі та чавуні-чорне покриття, суцільне. Фталімід-1 Карбамід-10 49 Тіоцианат амонію -40 Спостерігається руйнування чавун у, на хромі суцільне темно-сіре та чорне. Фталімід -1 Карбамід -14 40 Тіоцианат амонію - 45 На чавуні та хромі темносіре. На чавуні та хромі чорне, суцільне. Фталімід -1 Карбамід -9 45 Тіоцианат амонію - 45 На чавуні та хромі темносіре. На чавуні та хромі чорне, суцільне. Фталімід - 1 Карбамід 4 Тіоцианат 50 Спостерігається руйнування чавун у, на хромі-суцільне, чорне амонію 45 Фталімід 1 12 6,5 З даних таблиці 3 слідує, що добавка тіокарбаміду в склад ванни сульфідування приводить до одержання позитивних результатів, тобто утворення якісної сульфідної плівки як на чавуні, так і на хромі. Добавки тіокарбаміду значно підвищують сульфідуючу дію розплаву, тому час сульфідування зменшується до 8-12 хвилин. При більшій тривалості процесу чавун руйн ується. Після обробки зразки виймаються з ванни та промиваються холодною водою, залишки розплаву, що залишаються на зразках із-за перепаду температури, добре розчинюються у воді. Література 1. Авторське свідоцтво СРСР №289146, кл. С23С9/10, 1969. 2. Авторське свідоцтво СРСР №451806, кл. С23С9/10, 1972. 3. Авторське свідоцтво СРСР №580733, кл.С23С9/10, 1977.