Спосіб отримання зміцненого зносостійкого покриття на залізовуглецевих сплавах комплексною обробкою

Реферат: Винахід належить до металургії та машинобудування і стосується способів хіміко-термічної обробки виробів із залізовуглецевих сплавів для отримання зміцненого зносостійкого покриття. Спосіб включає нанесення на поверхню хімічного покриття з розчину, що містить г/л: сірчанокислий кобальт 10-15, сірчанокислий нікель 20-30, пірофосфорнокислий натрій 70-90, гіпофосфіт калію 20-30, яблучну кислоту 10-20, гідроксид амонію 50-70 мл. Хімічне покриття наносять при температурі 85-95 °C протягом 45 хвилин і підтримують рН розчину 10-11, після чого проводять семигодинне дифузійне хромування при 1000-1050 С, під час якого додатково при досягненні температури 780 С проводять ізотермічну витримку протягом 60 хвилин. Після зміцнення формується зміцнений композитний шар товщиною 170 мкм та інтегральною мікротвердістю 12 ГПа, що дає можливість значно підвищити зносостійкість та ресурс роботи виробів. UA 115722 C2 (12) UA 115722 C2 UA 115722 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Спосіб отримання зміцненого зносостійкого покриття на залізовуглецевих сплавах комплексною обробкою належить до області машинобудування, а точніше до способів хімікотермічної обробки для підвищення експлуатаційних характеристик виробів, і може бути використаний в машинобудівній, металургійній та приладобудівній промисловості для поверхневого зміцнення деталей машин та інструменту. Відомий спосіб зміцнення поверхонь стальних деталей [1] оснований на комбінованій обробці: попереднього Ni-Co-P хімічного покриття певної рецептури та наступному дифузійному хромуванні. Недоліком даного покриття є невелика товщина композитної зони і велика тривалість процесу хімічного покриття. В основу винаходу поставлена задача створення способу отримання зміцненого зносостійкого покриття на залізовуглецевих сплавах комплексною обробкою, 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 зміцненого зносостійкого покриття на залізовуглецевих сплавах комплексною обробкою, який складається з нанесення на поверхню хімічного покриття з розчину і містить гіпофосфіт, сірчанокислий нікель та солі кобальту і натрію, згідно з винаходом, розчин містить як сіль кобальту - сірчанокислий кобальт, як сіль натрію - пірофосфорнокислий натрій, як гіпофосфіт - гіпофосфіт калію і додатково містить яблучну кислоту і гідроксид амонію, при складі розчину, г/л: сірчанокислий кобальт 1015, сірчанокислий нікель 20-30, пірофосфорнокислий натрій 70-90, гіпофосфіт калію 20-30, яблучна кислота 10-20, гідроксид амонію 50-70 мл, при тому хімічне покриття наносять при температурі 85-95 °C протягом 45 хвилин і підтримують рН розчину 10-11, після чого проводять семигодинне дифузійне хромування при 1000-1050 С, під час якого додатково при досягненні температурі 780 С проводиться ізотермічна витримка протягом 60 хвилин. Завдяки реалізації таких режимів отримуємо зміцнений композитний шар товщиною 170 мкм та інтегральною мікротвердістю 12 ГПа. Приклад. 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 в розчині, що містить, в г/л: сірчанокислий кобальт CoSO4-14; сірчанокислий нікель NiSO4-25; пірофосфорнокислий натрій Na3C6H5O7-80; гіпофосфіт калію К2Н2РО2-25; яблучна кислота С4Н6О6-15; гідроксид амонію NH4OH-60 мл. Час осадження сплаву при 90-95 °C-45 хв. Після проведення процесу хімічного осадження зразок виймається з ємності з хімічним розчином і промивається під струменем води. 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 170 мкм та мікротвердістю 12 ГПа, що дає можливість підвищити 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 115722 C2 Таблиця Параметр 1 Час Час Поверхнева дифузійного Товщина ізотермічної інтегральна насичення зміцненого витримки, мікротвердість, хромом, шару, мкм (год.) ГПа (год.) 3 4 5 6 2 Сірчанокислий кобальт 14 CoSO4 (г/л) Сірчанокислий нікель 25 NіSO4 (г/л) Пірофосфорнокислий 80 натрій Na4P2О7 (г/л) 1 Гіпофосфіт калію К2Н2РО2 25 (г/л) Яблучна кислота С4Н6О6 15 (г/л) Гідроксид амонію NH4OH 60 (мл.) Сірчанокислий кобальт 15 CoSO4 (г/л) Сірчанокислий нікель 30 NіSO4 (г/л) Пірофосфорнокислий 90 натрій Na4P2O7 (г/л) 2 Гіпофосфіт калію К2Н2РО2 30 (г/л) Яблучна кислота С4Н6О6 20 (г/л) Гідроксид амонію NH4OH 70 (мл.) Сірчанокислий кобальт 10 CoSO4 (г/л) Сірчанокислий нікель 20 NіSO4 (г/л) Пірофосфорнокислий 70 натрій Na4P2O7 (г/л) 3 Гіпофосфіт калію К2Н2РО2 20 (г/л) Яблучна кислота С4Н6О6 10 (г/л) Гідроксид амонію NH4OH 50 (мл.) Вуглекислий кобальт 7 СоСО3 (г/л) Сірчанокислий нікель 15 NіSO4 (г/л) Лимоннокислий натрій 84 Прототип Na3C6H5О7 (г/л) Гіпофосфіт натрію 30 NaН2PО2 (г/л) Сірчана кислота H2SO4 15 (мл) Аміак NH4OH (мл) 90 1 7 170 12 1 7 160 11 1 7 150 10 7 70 12 2 UA 115722 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 Спосіб отримання зміцненого зносостійкого покриття на залізовуглецевих сплавах комплексною обробкою, який включає нанесення на поверхню хімічного покриття з розчину, що містить гіпофосфіт, сірчанокислий нікель та солі кобальту і натрію, який відрізняється тим, що розчин містить як сіль кобальту - сірчанокислий кобальт, як сіль натрію - пірофосфорнокислий натрій, як гіпофосфіт - гіпофосфіт калію, і додатково містить яблучну кислоту і гідроксид амонію, при наступному складі розчину, г/л: сірчанокислий кобальт 10-15 сірчанокислий нікель 20-30 пірофосфорнокислий натрій 70-90 гіпофосфіт калію 20-30 яблучна кислота 10-20 гідроксид амонію 50-70 мл, при тому хімічне покриття наносять при температурі 85-95 ºC протягом 45 хвилин і підтримують рН розчину 10-11, після чого додатково проводять семигодинне дифузійне хромування при 1000-1050 ºС, під час якого додатково при досягненні температури 780 С проводять ізотермічну витримку протягом 60 хвилин. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 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