СОСТАВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО БОРОСУЛЬФОКАРБОНИТРИРОВАНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА Российский патент 2003 года по МПК C25D9/10 C23C8/56 

Изобретение относится к химико-термической обработке, преимущественно к боросульфокарбонитрированию в электролитной плазме режущего инструмента.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является состав для электролитного сульфидирования. Это водный раствор, содержащий компоненты при следующем их соотношении, мас.%: тиосульфат натрия 10-15%, хлористый аммоний 14-16% и остальное вода (см. а.с. СССР 931801 "Состав для электролитического сульфидирования").

Термообработанная и заточенная деталь - катод закрепляется в зажим с одновременным обеспечением электрического контакта с отрицательным полюсом источника тока и погружается в электролит вышеуказанного состава. При подаче напряжения V=120-160 В, силе тока J=36-80 А, плотности тока I=1,8-2,8 А/см² за τ=60-120 с формируется диффузионный слой толщиной δ=0,06-0,1 мм.

Недостаток данного состава состоит в том, что на диффузионной поверхности детали образуется мягкая сульфидная фаза, играющая роль твердой смазки, которая обладает высокой задиростойкостью, но низкой износостойкостью.

Задачей настоящего изобретения является создание на рабочих поверхностях режущего инструмента, диффузионных слоев с высокой износостойкостью и задиростойкостью.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение износостойкости и задиростойкости поверхностных слоев режущего инструмента.

Поставленная задача достигается тем, что состав для электролитического боросульфокарбонитрирования режущего инструмента включает насыщение в электролите, содержащий тиосульфат натрия, хлористый аммоний и воду, дополнительно содержит карбамид, буру и соду при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Тиосульфат натрия - 10 - 15
Хлористый аммоний - 14 - 16
Карбамид - 10 - 15
Бура - 10 - 15
Сода - 8 - 10
Вода - Остальное
Для боросульфокарбонитрирования режущий инструмент погружается в электролит, состоящий из вышеуказанных компонентов. Обработку проводили по режиму V= 120-160 В, силе тока J=36-80 А, плотности тока I=1,8-2,8 А/см² в течение τ=1,5-2,0 мин. Толщина диффузионного слоя при этом составляет δ=0,04-0,1 мм.

Применение хлористого аммония в количестве 14-16% обеспечивает необходимую электропроводность и вследствие высокого выхода газообразующих продуктов при электролизе позволяет формировать газоплазменную оболочку на поверхности инструмента при пониженных напряжениях. Введение в состав электролита буры ухудшает его электропроводность, но добавка в этот состав соды в количестве 8-10 % обеспечивает необходимую электропроводность. Мгновенный нагрев локальных участков обеспечивает очистку поверхности от окислов и ускоренную диффузию серы, азота, углерода и бора.

После такой обработки на многокомпонентных диффузионных слоях образуются сульфиды железа, карбонитриды и мельчайшие прерывистые бориды железа, обладающие высокой микротвердостью. Сочетание комплекса свойств сульфидов, карбонитридов и боридов сопровождается повышением задиростойкости и износостойкости диффузионных слоев.

Пример 1. Термообработанный и заточенный образец из стали Р6М5 - катод закрепляется в зажим с одновременным обеспечением электрического контакта с отрицательным полюсом источника тока и погружается на глубину 15 мм в проточный электролит, соответствующий составу, мас.%:
Тиосульфат натрия - 10
Хлористый аммоний - 14
Карбамид - 10
Бура - 10
Сода - 8
Вода - Остальное
При подаче напряжения V=120 В, плотности тока I=1,8 А/см², времени выдержки τ=60 с формируется слой толщиной δ=0,04 мм.

Пример 2. Термообработанный и шлифованный образец из быстрорежущей стали Р6М5 - катод закрепляется аналогично примеру 1 и погружается на глубину 15 мм в проточный электролит, соответствующий составу, мас.%:
Тиосульфат натрия - 12
Хлористый аммоний - 15
Карбамид - 12
Бура - 12
Сода - 9
Вода - Остальное
При подаче напряжения V=130 В, плотности тока I=2,4 А/см² в течение τ=90 с формируется диффузионный слой толщиной δ=0,07 мм.

Пример 3. Термообработанный и шлифованный образец из быстрорежущей стали Р6М5 - катод закрепляется аналогично примеру 1 и погружается на глубину 15 мм в проточный электролит, соответствующий составу, мас.%:
Тиосульфат натрия - 10
Хлористый аммоний - 14
Карбамид - 15
Бура - 15
Сода - 10
Вода - Остальное
При подаче напряжения V=150 В, плотности тока I=2,8 А/см² в течение τ= 100 с формируется диффузионный слой толщиной δ=0,085 мм.

Пример 4. Термообработанный и шлифованный образец из быстрорежущей стали Р6М5 - катод закрепляется аналогично примеру 1 и погружается на глубину 15 мм в проточный электролит, соответствующий составу, мас.%:
Тиосульфат натрия - 15
Хлористый аммоний - 16
Карбамид - 15
Бура - 15
Сода - 10
Вода - Остальное
При подаче напряжения V=150 В, плотности тока I=2,8 А/см в течение τ=100 с формируется диффузионный слой толщиной δ=0,1 мм.

При низких значениях подаваемого напряжения (ниже 120 В) происходит срыв плазменной оболочки, а при повышении (выше 160 В) происходит перегрев поверхностных слоев образца, сопровождающийся понижением твердости диффузионного слоя.

Применение предлагаемого состава позволяет получать диффузионный слой на инструменте с высоким комплексом свойств: микротвердости (износостойкости) и задиростойкости.

Стойкость режущего инструмента после такой обработки повышается в 1,8-2,5 раза по сравнению с инструментами, обработанными известным составом, в зависимости от типа инструмента, режимов резания и обрабатываемого материала.

Изобретение относится к химико-термической обработке, преимущественно к боросульфокарбонитрированию в электролитной плазме режущего инструмента. Электролит содержит, мас.%: тиосульфат натрия 10-15, хлористый аммоний 14-16, карбамид 10-15, бура 10-15, сода 8-10, вода - остальное. Технический результат - повышение износостойкости и задиростойкости рабочих поверхностей режущего инструмента.

Состав для электролитического боросульфокарбонитрирования режущего инструмента, содержащий тиосульфат натрия, хлористый аммоний и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит карбамид, буру и соду при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Тиосульфат натрия - 10 - 15
Хлористый аммоний - 14 - 16
Карбамид - 10 - 15
Бура - 10 - 15
Сода - 8 - 10
Вода - Остальноен