Спосіб отримання зносостійкого покриття комплексним методом

Реферат: Винахід належить до металургії та машинобудування і стосується способів хіміко-термічної обробки виробів для отримання зміцненого зносостійкого покриття. Спосіб включає нанесення на поверхню хімічного покриття з водного розчину, що містить, г/л: вуглекислий кобальт 15-20, вуглекислий нікель 25-35, оцтовокислий натрій 90-110, гіпофосфіт калію 20-30, яблучна кислота 20-30, аміак 30-50 мл, вода - решта. Хімічне покриття наносять при температурі 85-95 °C протягом 60 хвилин і підтримують рН розчину 10-11, після чого проводять семигодинне дифузійне хромування при 1000-1050 °C, під час якого додатково при досягненні температури 800 °C проводять ізотермічну витримку протягом 60 хвилин. Після зміцнення формується зміцнений композитний шар товщиною 150 мкм та усередненою мікротвердістю 12 ГПа, що дає можливість значно підвищити зносостійкість та ресурс роботи виробів. UA 115643 C2 (12) UA 115643 C2 UA 115643 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Спосіб отримання зносостійкого покриття комплексним методом належить до області 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 інструментів. Відомий спосіб зміцнення поверхонь стальних деталей [1] оснований на комбінованій обробці: попереднього Ni-Co-P хімічного покриття 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 робочої композитної зони і велика тривалість процесу хімічного покриття. В основу винаходу поставлено задачу створення способу отримання зносостійкого покриття комплексним методом, у якому за рахунок удосконалення режимів хімічного покриття поверхонь деталей, зміни рецептури хімічного покриття та режимів хіміко-термічної обробки, забезпечується збільшення товщини, зменшення часу хімічного покриття та термообробки і підвищення поверхневої твердості. Поставлена задача вирішується тим, що у способі отримання зносостійкого покриття комплексним методом, який складається з нанесення на поверхню хімічного покриття з водного розчину, який містить вуглекислий кобальт, гіпофосфіт, солі натрію та нікелю, воду і дифузійного хромування у порошковому середовищі, згідно з винаходом розчин містить як сіль нікелю - вуглекислий нікель, як сіль натрію - оцтовокислий натрій, а як гіпофосфіт - гіпофосфіт калію, і додатково містить яблучну кислоту, при складі розчину: вуглекислий кобальт 15-20 г/л, вуглекислий нікель 25-35 г/л, оцтовокислий натрій 90-110 г/л, гіпофосфіт калію 20-30 г/л, яблучна кислота 20-30 г/л, аміак 30-50 мл, вода - решта, при тому хімічне покриття наносять при температурі 85-95 °C протягом 60 хвилин і підтримують рН розчину 10-11, після чого проводять семигодинне дифузійне хромування при 1000-1050 °C, під час якого додатково при досягненні температури 800 °C проводиться ізотермічна витримка протягом 60 хвилин. Завдяки реалізації таких режимів отримуємо зміцнений композитний шар товщиною 150 мкм та інтегральною мікротвердістю 12 ГПа. Приклад 1. Зміцнення зразка із мідного сплаву здійснюється таким чином. Зразок очищається від бруду та мастил, і опускається на 10-15 секунд в концентрований розчин азотної кислоти та промивається у ємкості з водою. Потім наноситься хімічне покриття шляхом хімічного осадження у водному розчині, що містить (таблиця): вуглекислий кобальт 18 г/л, вуглекислий нікель 30 г/л, оцтовокислий натрій 100 г/л, гіпофосфіт калію 25 г/л, яблучна кислота 25 г/л, аміак 40 мл, вода - решта. Час осадження сплаву при 85-95 °C-60 хв. Після проведення процесу хімічного осадження зразок виймається з ємності з хімічним розчином і промивається водою. Після нанесення хімічного покриття проводиться хіміко-термічна обробка - дифузійне хромування протягом семи годин при температурі 1050 °C у порошковому середовищі, під час якої при досягненні 800 °C реалізується годинна ізотермічна витримка. Після хімічного покриття та хіміко-термічної обробки формується зміцнений композитний шар товщиною 150 мкм та мікротвердістю 12 ГПа, що дає підвищує зносостійкість та ресурс роботи деталей машин. 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. 1 UA 115643 C2 Таблиця Параметр 1 1 2 3 2 3 Вуглекислий кобальт СоСО3 18 (г/л) Вуглекислий нікель NiCO3 30 (г/л) Оцтовокислий натрій 100 Na2C4H4O4 (г/л) Гіпофосфіт калію K2Н2РО2 25 (г/л) Яблучна кислота С4Н6О6 25 (г/л) Аміак NH4OH 40 (мл) Вуглекислий кобальт СоСО3 20 (г/л) Вуглекислий нікель NiСО3 35 (г/л) Оцтовокислий натрій 110 Na2C4H4O4 (г/л) Гіпофосфіт калію K2Н2РО2 30 (г/л) Яблучна кислота С4Н6O6 30 (г/л) Аміак NH4OH 50 (мл) Вуглекислий кобальт СоСО3 15 (г/л) Вуглекислий нікель NiСО3 25 (г/л) Оцтовокислий натрій 90 Na2C4H4O4 (г/л) Гіпофосфіт калію K2Н2РО2 20 (г/л) Яблучна кислота С4Н6О6 20 (г/л) Аміак NH4OH 30 (мл) 4 Час дифузійного насичення хромом, год. 5 1 7 150 12 1 7 140 11 1 7 130 10 Час ізотермічної витримки, год. 2 Товщина зміцненого шару, мкм Поверхнева усереднена мікротвердість, ГПа 6 UA 115643 C2 Вуглекислий кобальт СоСО3 (г/л) Сірчанокислий нікель NiSO4 (г/л) Лимоннокислий натрій Прототип Nа3С6Н5О7 (г/л) Гіпофосфіт натрію NаН2РО2 (г/л) Сірчана кислота H2SO4 (мл) Аміак NH4OH (мл) 7 15 84 7 70 12 30 15 90 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 Спосіб отримання зносостійкого покриття комплексним методом, який складається з нанесення на поверхню хімічного покриття з водного розчину, який містить вуглекислий кобальт, гіпофосфіт, солі натрію та нікелю, аміак, воду і дифузійного хромування у порошковому середовищі, який відрізняється тим, що розчин містить як сіль нікелю - вуглекислий нікель, як сіль натрію - оцтовокислий натрій, а як гіпофосфіт - гіпофосфіт калію, і додатково містить яблучну кислоту, при складі розчину, г/л: вуглекислий кобальт 15-20 вуглекислий нікель 25-35 оцтовокислий натрій 90-110 гіпофосфіт калію 20-30 яблучна кислота 20-30 аміак 30-50 мл вода решта, при тому хімічне покриття наносять при температурі 85-95 °C протягом 60 хвилин і підтримують рН розчину 10-11, після чого проводять семигодинне дифузійне хромування при 1000-1050 °C, під час якого додатково при досягненні температури 800 °C проводять ізотермічну витримку протягом 60 хвилин. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3