Спосіб отримання покриття на залізовуглецевих сплавах комплексною обробкою

Реферат: Винахід стосується хіміко-термічної обробки виробів, зокрема способу отримання покриття на залізовуглецевих сплавах комплексною обробкою. Спосіб включає нанесення на поверхню хімічного покриття з розчину, який містить, г/л: хлористий кобальт 18-20, хлористий нікель 3540, лимоннокислий натрій 60-80, гіпофосфіт калію 12-18, хлористий амоній 30-40, кислота яблучна 10-20 мл, аміак 30-50 мл. Хімічне покриття наносять при температурі 90-95 С протягом 45 хвилин, після чого проводять шестигодинне дифузійне хромування при 1080-1100 С, під час якого додатково при досягненні температури 780 С проводять ізотермічну витримку протягом 50 хвилин. Після зміцнення формується композитний зміцнений шар товщиною 180 мкм та інтегральною мікротвердістю 12 ГПа, що дає можливість підвищити зносостійкість та ресурс роботи. UA 109283 C2 (12) UA 109283 C2 UA 109283 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Спосіб отримання покриття на залізовуглецевих сплавах комплексною обробкою належить до машинобудування, а точніше до способів хіміко-термічної обробки для підвищення експлуатаційних характеристик виробів, і може бути використаний в машинобудівній, металургійній та приладобудівній промисловості для поверхневого зміцнення деталей машин та інструмента. Відомий спосіб зміцнення поверхонь стальних деталей [1] оснований на комбінованій обробці: попереднього Ni-Co-P хімічного покриття певної рецептури та наступному дифузійному хромуванні. У результаті такої комбінованої зміцнювальної обробки за прийнятими режимами для всіх зразків реалізувався ефект рідкометалевої фази внаслідок поступового розплавлення хімічного покриття. Наявність рідкої фази корінним чином прискорює дифузійні процеси, тобто насичення хромом. У результаті комплексної зміцнювальної обробки було отримано дифузійні шари наступної будови: зовнішня композитна зона товщиною 60-70 мкм, яка складається із карбідів (Сr7С3) та твердого розчину хрому в α-залізі; гомогенної зони (твердий розчин хрому в α-залізі) товщиною 20 мкм; евтектоїдної зони (30 мкм); зневуглецьованої зони (180-190 мкм), яка поступово переходить у серцевину. Недоліком даного покриття є невелика товщина зовнішнього композитного робочого шару. В основу винаходу поставлено задачу створення способу отримання покриття на залізовуглецевих сплавах комплексною обробкою, у якому за рахунок рецептури попереднього хімічного покриття та введення додаткової ізотермічної витримки при дифузійному хромуванні, забезпечити збільшення товщини зовнішньої композитної зони. Поставлена задача вирішується тим, що у способі отримання покриття на залізовуглецевих сплавах комплексною обробкою, який складається з нанесення на поверхню хімічного покриття з розчину, який містить лимоннокислий натрій, аміак, солі кобальту та нікелю і дифузійного хромування у порошковому середовищі, згідно з винаходом розчин містить як сіль кобальту хлористий кобальт, а як сіль нікелю - хлористий нікель, і додатково містить гіпофосфіт калію, хлористий амоній та яблучну кислоту при складі розчину, г/л: хлористий кобальт 18-20 хлористий нікель 35-40 лимоннокислий натрій 60-80 гіпофосфіт калію 12-18 хлористий амоній 30-40 кислота яблучна 10-20 мл аміак 30-50 мл, а хімічне покриття наноситься при температурі 90-95 °C протягом 45 хвилин, після чого проводять шестигодинне дифузійне хромування при 1080-1100 °C, під час якого додатково при досягненні температурі 780 °C проводиться ізотермічна витримка протягом 50 хвилин. Завдяки реалізації таких режимів отримуємо дифузійні шари із зовнішньою композитною зоною з розвинутою колонією карбідів. Приклад 1. Зміцнення зразка зі сталі 45 (таблиця 1) здійснюється в два етапи. Спочатку наноситься хімічне покриття шляхом хімічного осадження в розчині, що містить, г/л: хлористий кобальт СоСl2 19 хлористий нікель NiСl2 38 лимоннокислий натрій 70 Na3C6H5O7 гіпофосфіт калію К2Н2РО2 15 хлористий амоній NH4Cl 35 яблучна кислота С4Н6O6 18 мл аміак NH4OH 45 мл. Час осадження сплаву при 90-95 °C-45 хв. Після цього деталі поміщаються у реторту з порошковою сумішшю. Реторту поміщають у піч і здійснюють дифузійне насичення хромом. Під час нагріву реторти при досягненні температури 780 °C проводять годинну ізотермічну витримку, після чого її нагрівають до робочої температури 1100 °C і дифузійне хромування проводять протягом 6 год. Джерело інформації: 1. АС 1731870 С23С 10/02, Бюл. № 17, 07.05.92. Способ получения дифузионно хромированного покрытия на железоуглеродистых сплавах. О.П. Стецькив, А.В. Манько, Р.С. Арабский. 45 1 UA 109283 C2 Таблиця 1 Параметр 1 2 Хлористий кобальт СоСl2 (г/л) Хлористий нікель NiСl2 (г/л) Лимоннокислий натрій Na3C6H5O7 (г/л) 1 Гіпофосфіт калію К2Н2РО2 (г/л) Хлористий амоній NH4Cl (г/л) Яблучна кислота С4Н6O6 (мл) Аміак NH4OH (мл) Хлористий кобальт СоСl2 (г/л) Хлористий нікель NiСl2 (г/л) Лимоннокислий натрій Na3C6H5O7 (г/л) 2 Гіпофосфіт калію К2Н2РО2 (г/л) Хлористий амоній NH4Cl (г/л) Яблучна кислота С4Н6O6 (мл) Аміак NH4OH (мл) Хлористий кобальт СоСl2 (г/л) Хлористий нікель NiСl2 (г/л) Лимоннокислий натрій Na3C6H5O7 (г/л) 3 Гіпофосфіт калію К2Н2РО2 (г/л) Хлористий амоній NH4Cl (г/л) Яблучна кислота С4Н6O6 (мл) Аміак NH4OH (мл) Вуглекислий кобальт СоСО3 (г/л) Сірчанокислий нікель NiSO4 (г/л) Лимоннокислий натрій Прототип Na3C6H5O7 (г/л) Гіпофосфіт натрію NaH2PO2 (г/л) Сірчана кислота H2SO4 (мл) Аміак NH4OH (мл) 3 Час Час Товщина Інтегральна дифузійного ізотермічної зміцненого мікротвердість, насичення витримки, шару, мкм ГПа хромом, (хв.) (год.) 4 5 6 19 38 70 15 180 50 12 6 170 50 11 6 165 50 10,5 6 70 35 18 45 20 40 80 18 40 20 50 18 35 60 12 30 10 30 7 15 84 30 15 90 2 7 UA 109283 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 Спосіб отримання покриття на залізовуглецевих сплавах комплексною обробкою, що включає нанесення на поверхню хімічного покриття з розчину, який містить лимоннокислий натрій, аміак, солі кобальту та нікелю і дифузійного хромування у порошковому середовищі, який відрізняється тим, що розчин містить як сіль кобальту - хлористий кобальт, а як сіль нікелю хлористий нікель, і додатково містить гіпофосфіт калію, хлористий амоній та яблучну кислоту при складі розчину, г/л: хлористий кобальт 18-20 хлористий нікель 35-40 лимоннокислий натрій 60-80 гіпофосфіт калію 12-18 хлористий амоній 30-40 кислота яблучна 10-20 мл аміак 30-50 мл, а хімічне покриття наносять при температурі 90-95 С протягом 45 хвилин, після чого проводять шестигодинне дифузійне хромування при 1080-1100 С, під час якого додатково при досягненні температури 780 С проводять ізотермічну витримку протягом 50 хвилин. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601