Спосіб одержання композиційних покриттів на основі нікеля

Использование: для получения твердых износостойких покрытий. Сущность изобретения: покрытия наносят электрохимическим осаждением из электролита содержащего от 2 до 3 кг/м частиц диборида хрома размером 63/56 или 56/40 или 40/28 при чередовании перемешивания электролита и седиментации частиц, причем длительность импульса перемешивания равна 12 - 24 с, а соотношение длительности импульсов перемешивания и седиментации от 1:1 до 1:3. После осаждения покрытия проводят отжиг в вакууме при 1060 - 1150°С в течение 3 - 5 мин. Со с: Изобретение относится к металлургии, в частности электрохимических производств получения композиционных покрытий и их термической обработки и направлено на повышение их твердости и износостойкости. Цель изобретения - повышение твердости и износостойкости композиционных покрытий. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения композиционных покрытий на основе никеля, содержащих хром и бор, включающем электрохимическое осаждение никеля на деталь-катод из электролита, содержащего частицы диборида хрома и последующий отжиг при 1060 1150°С, согласно изобретению процесс проводят при горизонтальном расположении детали-катоде и плотности тока 5-15 А /дм в импульсном режиме при чередовании перемешивания и седиментации частиц, причем длительность импульса перемешивания равна 12 -24 с, а соотношение длительности импульсов перемешивания и седиментации от 1:1 до 1 3 и содержание частиц диборида хрома в электролите составляет от 2 до 3 кг/м 3 при их размере 63/56 или 56/40, или 40/28, а отжиг проводят в вакууме в течение 3 - 5 мин. При низком содержании частиц диборида хрома в электролите (от 2 до 3 к г / м \ концентрации их в покрытии достигает от 18,2 до 23,1 мае %, а отжиг проводят кратковременный, в течение 3 - 5 мин, обеспечивающий реализацию принципа получения гетерогенных (эвтектических) сплавов в виде композиционного покрытия с направленной кристаллизацией избыточных фаз со о 1730211 кристаллов боридов сложного состава (типа СггГЛВг) и эвтектической матрицы. Частицы диборида хрома вводили крупнозернистые, узкой фракции (от 40/20 до 63/56 мкм), а учитывая, что процесс фазовой перекристаллизации (эвтектическое оплавление) происходит при фиксированной температуре с большой скоростью, применение крупных частиц позволяет в определенной мере управлять им, растянув его во времени (от 3 до 5 мин). Для получения покрытий заданного состава процесс электролиза осуществляли на горизонтально расположенном катоде из стандартного электролита, содержащего хлористый никель 300 кг/м , борную кислоту 40 кг/м . Процесс проводили при температуре от 50 до 60°С, рН от 3 до 4, катодной плотности тока от 5 до 15 А/дм в импульсном режиме при длительности импульсов перемешивания от 12 до 24 с с помощью импульсов сжатого воздуха, при соотношении длительности импульсов перемешивания электролита и седиментации в нем частиц равном от 1:1 до 1:3. Содержание в электролите порошка диборида хрома фракции 63/56, 56/40, 40/28 мкм составляло от 2 до 3 кг/м . Полученные покрытия содержат от 18,2 до 23,1 мае. % диборида хрома и после отжига в вакууме в интервале температур от 1060 до 1150°С в течение от 3 до 5 мин имеют структуру, состоящую из кристаллов боридов, содержащих хром и бор, и никель с ориентированной в направлении от подложки к поверхности и соответствующей эвтектики. Объемное содержание направленных кристаллов увеличивается от 10 до 80 % с повышением массовой доли дмЬорида хрома в покрытии и приводит к увеличению его твердости от 76 до 78 HRA. менее 3 мин образующиеся кристаллы избыточной фазы имеют дефектную структуру, сохраняются поры, а при увеличении времени изотермической выдержки более 5 мин 5 не обеспечивается требуемая структура. Кроме того, применение порошка диборида хрома зернистостью ниже 40/28 мкм и выше 63/56 мкм не обеспечивает требуемую массовую долю порошка диборида хрома в 10 покрытии. При уменьшении соотношения времени перемешивания электролита ко времени седиментации в нем порошка наполнителя менее 1:1 и более 1:3 не обеспечивается требуемая массовая доля 15 включений диборида хрома в покрытии. При уменьшении катодной плотности тока 20 25 30 35 40 При отклонении от оптимальных параметров введения процесса электролиза получении композиционных электролити- 45 ческих покрытий и последующего их отжига в вакууме в интервале рекомендуемых температур и времени изотермической выдержки в сторону уменьшения или увеличения, получение композиционных 50 покрытий заданного состава и структуры не обеспечивается. Так отжиг КЭП Ni ОВ2 в вакууме при температуре ниже 1060°С приводит к образованию кристаллов боридов, не имеющих определенной 55 ориентировки, а имеющиеся в покрытии поры сохраняются. При отжиге покрытий выше 1150°С происходит стекание расплава с поверхности образцов . При уменьшении времени изотермической выдержки менее 5 А/дм уменьшается скорость процесса электролиза, при увеличении катодной плотности тока свыше 15 А/дм ухудшается качество получаемых покрытий. При уменьшении концентрации порошка в электролите менее 3 кг/м не обеспечивается необходимая равномерность распределения частиц в покрытии, а увеличение времени перемешивания свыше 24 с не обеспечивает требуемой массовой доли порошка диборида хрома в покрытии. П р и м е р 1. На плоскость образцов из стали 45 размером 33x33x3 мм осаждали КЭП никель-диборид хрома в импульсном режиме перемешивания при соотношении времени перемешивания электролита ко времени седиментации порошка диборида хрома в нем, равном 1:1, фракции 63/56 мкм, концентрации его в электролите равной 2 кг/м , времени перемешивания электролита 12 с и катодной плотности тока равной 5 А/дм . При таком режиме соосаждения массовая доля диборида хрома в покрытии составляет 18,2 %. После отжига в вакууме при 1060°С в течение 3 мин структура покрытий состоит из кристаллов боридов сложного состава, содержащих никель, хром и боре ориентировкой в направлении от подложки к поверхности и эвтектики. Твердость покрытий составляет 76 HRA. Приведенный износ 0,8128 г/см 2 'км. П р и м е р 2. На плоскость образцов из стали 45 размером 33x33x3 мм осаждали композиционное электролитическое покрытие никель-диборид хрома в импульсном режиме перемешивания при соотношении времени перемешивания электролита и седиментации порошка диборида хрома в нем, равном 1:2, фракции порошка 56/40 мкм, концентрации его в электролите, равном 2,5 KT/M , времени перемешивания электролита, равном 18 с, и катодной плотJ 1730211 6 Твердость 77 HRA, призеденный износ ности тока 5 А/дм . При таком режиме соосаждения массовая доля диборида хрома в 0,7878 г/см2, км. покрытии составляет 19,7 %. После отжига Таким образом, предлагаемый способ в вакууме при 1100°С в течение 3 мин струкпозволяет получать более твердые и износотура покрытий состоит из кристаллов бористойкие композиционные покрытия с надов сложного состава, содержащих никель, правленной ориентировкой кристаллов хром и бор, которые сориентированные в наполнителя от подложки к поверхности. направлении от подложки к поверхности, а также эвтектики. Твердость покрытий соФормула изобретения ставляет 78 HRA. Приведенный износ 10 Способ получения композиционных по0,6911 г/см 2 км. крытий на основе никеля, включающий электрохимическое осаждение никеля на деталь-катод из электролита, содержащего П р и м е р 3. На плоскость образцов из частицы диборидэ хрома, и последующий стали 45 размером 33x33x3 мм осаждали КЭП никель-диборид хрома в импульсном 15 отжиг при 1060 - 1150°С, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения твердорежиме перемешивания при соотношении сти к износостойкости, процесс проводят времени перемешивания и седиментации, при горизонтальном расположении детаравном 1:3, фракции порошка 40/28 мкм, ли-катода и плотности тока 5 - 1 5 А/дм в концентрации его в электролите, равной 3 кг/м , времени перемешивания электроли- 20 импульсном режиме при чередовании перемешивания и седиментации частиц, та, равном 24 с, и катодной плотности тока, причем длительность импульса перемеравной 5 А/дм . При таком режиме соосажшивания равна 12 - 24 с, а соотношение дения массовая доля диборида хрома в подлительности импульсов перемешивания крытии составляет 23,1 %. После отжига в вакууме при 1150°С в течение 5 мин струк- 25 и седиментации от 1:1 до 1:3 и содержание частиц диборида хрома в электролите тура покрытий состоит из кристаллов борисоставляет от 2 до 3 кг/м при их размере дов сложного состава, содержащих никель, 63/56, или 56/40, или 40/28, а отжиг провохром и бор, с ориентировкой в направлении дят в вакууме в течение 3 - 5 мин. от подложки, к поверхности и эвтектики. 30 35 40 45 50 Редактор Л.Веселовская Составитель М.Лучка Техред М.Моргентал Корректор Н.Король Заказ 1492 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101