СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ СЦЕПЛЕНИЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ С МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ОСНОВОЙ Российский патент 2000 года по МПК G01N19/04 

Описание патента на изобретение RU2145073C1

Изобретение относится к испытательной технике, предназначено для определения адгезионной прочности гальванических покрытий с металлической основой и может быть использовано в машиностроении, приборостроении преимущественно для деталей из алюминиевых сплавов.

Известны технические решения, например [1], предусматривающие установку цилиндрического штифта в отверстие образца, осаждение покрытия на образец и торец штифта с последующим его отрывом от покрытия.

Недостатком таких способов является неизбежный зазор между цилиндрическими поверхностями образца и штифта, что вызывает электрохимические реакции в зазоре при осаждении покрытия, резко снижающие точность измерения адгезионной прочности. Ликвидация или минимизация зазора за счет антиадгизивов [2], или легкоплавких уплотнителей [3], термическим или другим способом, удаляемых из зазора перед отрывом штифта, вызывает появление выраженного краевого эффекта на кромках штифта и отверстия образца при электролизе, а также предполагает наличие в ваннах осаждения покрытий электрохимически неоднородных материалов. Данные обстоятельства приводят к возникновению структурных неоднородностей покрытия и, как следствие, к снижению достоверности информации по адгезионной прочности.

Наиболее близким к заявляемому является способ [4], согласно которому используют штифт конической формы и перед сборкой сопряжений на конусную поверхность отверстия и штифта наносят слой мелкодисперсных частиц окиси алюминия (преимущественно для испытания алюминиевых сплавов) или протирают эти поверхности графитом. Данные операции необходимы для исключения явления схватывания или сил взаимодействия между поверхностями штифта и отверстия.

Недостатком способа является дискретный характер контакта штифта и отверстия, отрицательно сказывающийся на точности позиционирования. Кроме того, наличие в зазоре незакрепленных частиц может вызывать их движение под действием электрогидродинамических сил в процессе электролиза. Указанные факторы снижают точность измерения прочности сцепления покрытий с основой.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение точности определения прочности сцепления гальванического покрытия с основой.

Технический результат достигается тем, что в качестве антиадгезива, наносимого на поверхность конического штифта, используют конверсионное оксидное электрохимическое покрытие, которое перед размещением штифта в отверстии образца наносят на сопрягаемую с образцом поверхность конического штифта, а нанесение гальванического покрытия производят после механической обработки штифта и образца в сборе, обеспечивая подвод тока на образец и на штифт. Предлагаемая технологическая схема преимущественно адаптируется к испытанию адгезионной прочности покрытия на подложке из алюминиевых сплавов. Конверсионное покрытие на них - фазовый анодный оксид - представляет собой компактный слой с толщиной, регулируемый условиями анодирования в пределах от нескольких микрометров до десятков микрометров. Особенностями оксидного слоя являются равномерность и повышенная твердость, что в данном случае обеспечивает точность позиционирования штифта в отверстии образца и предотвращение опасности схватывания по сопрягаемым поверхностям. Известно, что механическая обработка, например шлифование вязких металлов, таких как алюминиевые сплавы, сопровождается эффектом "засаливания" инструмента, что приводит к повышенной шероховатости заготовки, наволакиванию стружки на обработанную поверхность. Это снижает качество подготовки поверхности к электроосаждению покрытий и, как следствие, снижает точность данных измерений по прочности сцепления. В то же время известно [5], что абразивный съем вязкого металла, совмещенный с удалением микропорций охрупченного оксидированием слоя, повышает качество обработки. Данное обстоятельство положительно сказывается на подготовке испытуемого материала к гальванопокрытию, в соответствии с заявленным способом, вблизи выхода штифта из отверстия образца.

Необходимость обеспечения подвода тока на образец и на штифт при формировании гальванического покрытия вызвана электроизоляционными свойствами конверсионного (оксидного) покрытия на алюминиевых сплавах.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом. Образец с коническим отверстием и штифт изготавливают резанием из идентичного материала (например, алюминиевого сплава). Штифт размещают в ванне электрохимического оксидирования и наносят слой конверсионного покрытия, после чего штифт вставляют в отверстие образца и фиксируют в нем осевым усилием. Наличие оксидного покрытия предотвращает схватывание. Механической обработкой в сборе обеспечивают положение торца штифта заподлицо с предназначенной для гальванопокрытия поверхностью образца. В дальнейшем остальные поверхности изолируют. Затем проводят химическую и(или) электрохимическую подготовку рабочей поверхности и нанесение желаемого гальванического покрытия по общепринятым методикам. Прочность сцепления покрытия с основой рассчитывают по результатам отрыва штифта как частное от деления усилия отрыва на площадь рабочего торца штифта.

Для оценки преимуществ предлагаемого способа были проведены проверочные испытания в сравнении с базовым вариантом (прототипом). Образцы и штифты изготавливали из алюминиевого сплава А5М-3-0,25. Угол конусности отверстий и штифтов составлял 24 и 23,5o соответственно. Шлифование рабочей поверхности образца в сборе проводили до шероховатости Ra 0,63. В качестве контролируемого параметра по результатам определения прочности сцепления покрытий с основой служил интервал разброса данных 50 измерений, выраженный в процентах от среднего арифметического значения.

Опыт 1. Базовый вариант. Конусную поверхность штифта протирали порошком окиси алюминия дисперсностью до 2 мкм. Разброс данных измерений прочности сцепления составил 24%.

Опыт 2. Предлагаемый способ. Штифты предварительно анодировали в водном растворе, содержащем, г/л: сульфосалициловую кислоту 100; серную кислоту 20. Режим обработки: температура 0±1oC, анодная плотность тока 2-5 А/дм2, продолжительность 15 мин. Средняя толщина покрытия 28 мкм. Разброс данных измерений прочности сцепления составил 9%.

Экспериментальные данные показывают преимущество предлагаемого способа по точности определения адгезионной прочности гальванических покрытий.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 1441277, G 01 N 19/04, 1988.

2. Авторское свидетельство СССР N 945760, G 01 N 19/04, 1982.

3. Авторское свидетельство СССР N 1208497, G 01 N 19/04, 1986.

4. Плеханов В.И. Расчет и конструирование устройств для нанесения гальванических покрытий. - М.: Машиностроение, 1988, 224 с, ил. с.67.

5. Авторское свидетельство, 1479259, B 24 B 1/00, 1989.

Похожие патенты RU2145073C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ТВЕРДОГО ОКСИДИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ 1997
  • Скифский С.В.
  • Наук П.Е.
RU2123546C1
СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ПОЛИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ХРОМОНИКЕЛЕВЫХ СТАЛЕЙ 1997
  • Ставышенко А.С.
  • Скифский С.В.
  • Наук П.Е.
RU2118412C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОЧНОСЦЕПЛЕННЫХ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ НА МЕТАЛЛАХ И СПЛАВАХ 1992
  • Ковенский И.М.
  • Скифский С.В.
  • Поветкин В.В.
RU2051205C1
СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ НА СТАЛЬНОЕ ИЗДЕЛИЕ 2003
  • Кусков В.Н.
  • Кусков К.В.
RU2241076C1
СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ 1995
  • Скифский С.В.
  • Наук П.Е.
  • Ставышенко А.С.
RU2081214C1
ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ СПЛАВА КОБАЛЬТ-ВИСМУТ 2001
  • Поветкин В.В.
  • Скифский С.В.
RU2197567C1
ЗАПОМИНАЮЩИЙ АКСЕЛЕРОМЕТР 1997
  • Новиков В.Ф.
  • Изосимов В.А.
RU2122744C1
СПОСОБ МИКРОДУГОВОГО ОКСИДИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ 1990
  • Скифский С.В.
  • Наук П.Е.
  • Щербаков Э.Л.
  • Коленчин Н.Ф.
  • Харчевников В.П.
RU1805694C
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АДГЕЗИОННО-КОГЕЗИОННОЙ ПРОЧНОСТИ СЛОИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ И ТОЛСТЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ 2023
  • Буров Владимир Григорьевич
  • Дробяз Екатерина Александровна
RU2806245C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРООСАЖДЕННЫХ МЕТАЛЛОВ С ПОВЫШЕННЫМИ ПРОЧНОСТНЫМИ И ПЛАСТИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ 2000
  • Ковенский И.М.
  • Скифский С.В.
  • Плеханов В.И.
RU2183697C1

Реферат патента 2000 года СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ СЦЕПЛЕНИЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ С МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ОСНОВОЙ

Способ относится к испытательной технике и может быть использован в машиностроении, приборостроении преимущественно для алюминиевых сплавов. На сопрягаемую с образцом поверхность конического штифта наносят антиадгезив. Размещают штифт в отверстии образца. Производят механическую обработку поверхности образца и штифта в сборе. Наносят на эту поверхность гальваническое покрытие. Измеряют усилие отрыва штифта от покрытия. В качестве антиадгезива используют оксидное электрохимическое покрытие, а нанесение гальванического покрытия производят, обеспечивая подвод тока на образец и на штифт, что способствует повышению точности определения прочности сцепления.

Формула изобретения RU 2 145 073 C1

Способ определения прочности сцепления гальванических покрытий с металлической основой, преимущественно с алюминиевыми сплавами, включающий нанесение антиадгезива на сопрягаемую с образцом поверхность конического штифта, размещение штифта в отверстии образца, механическую обработку предназначенной для гальванического покрытия поверхности образца и штифта в сборе, нанесение гальванического покрытия и измерение усилия отрыва штифта от покрытия, по которому определяют прочность сцепления, отличающийся тем, что в качестве антиадгезива используют оксидное электрохимическое покрытие, а нанесение гальванического покрытия производят, обеспечивая подвод тока на образец и на штифт.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2000 года RU2145073C1

Способ определения адгезионной прочности покрытия 1987
  • Тушинский Леонид Иннокентьевич
  • Батаев Анатолий Андреевич
  • Батаев Владимир Андреевич
  • Цемахович Дмитрий Борисович
SU1467459A1
Способ определения прочности сцепления покрытия с основой 1988
  • Прохоров Виктор Иванович
  • Барташевич Леонид Викторович
SU1504578A1
Способ определения адгезионной прочности токопроводящих покрытий 1986
  • Воинов Валерий Васильевич
  • Ледовской Иван Сергеевич
  • Кругликов Владимир Владимирович
  • Чалый Александр Андреевич
SU1441272A1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБРАЗЦА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ НА АДГЕЗИОННУЮ ПРОЧНОСТЬ 1991
  • Лузенков В.Н.
  • Смирнов В.С.
  • Гуменчук Л.М.
  • Пилясов В.А.
  • Хамидулова З.С.
RU2067757C1
SU 1592764 A1, 15.09.90
DE 2924347 A1, 18.12.80.

RU 2 145 073 C1

Авторы

Скифский С.В.

Плеханов В.И.

Даты

2000-01-27Публикация

1998-07-14Подача