РАСТВОР ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ НА ПОРОШКОВЫЕ СТАЛИ ХИМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ Российский патент 2007 года по МПК C23C18/36 

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке порошковых сталей, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения порошковых стальных изделий.

Главной задачей при нанесении покрытия на порошковые стали является закрытие поверхностной пористости в целях предупреждения попадания в поры различных растворов. Основными недостатками известных способов является наличие несплошностей на границе раздела покрытия - порошковая основа в виде недостаточной активности поверхности основы, что снижает коррозионную стойкость изделий /Ермаков С.С., Везников Н.Ф. Порошковые стали и изделия. М.: Машиностроение, 1990,с. 319/.

Известен раствор для нанесения химическим способом коррозионно-стойкого покрытия на углеродистые литые и порошковые стали, включающий активацию поверхности, осаждение никеля из раствора, содержащего, г/л:

хлористый никель - 30, ацетат натрия - 10 и гипофосфит натрия - 20 /Патент 2000888 15.10.93. Бюл. №37-38/. Однако известно, что никель-фосфорное покрытие, наносимое из растворов, не содержащих функциональных добавок, имеет, хотя и незначительную, пористость, что снижает их защитные свойства.

Наиболее близким (прототип) по функциональному назначению к предлагаемому является раствор, содержащий, г/л: никеля дихлорид 10-20, янтарную кислоту 12-20, натрия фторид 2-4, натрия гидроксид 5-7, натрия гипофосфит 15-22, меркупраль 0,5-1,2, водный раствор полимера 2-6 /Патент № 2235803, Бюл. №25, 10.09.2004/.

Однако изделия с покрытием, полученным из этого раствора, обладают невысокой коррозионной стойкостью. Это объясняется тем, что полученное химическим путем покрытие подвергается термообработке при 370-390°С, а входящий в состав поливиниловый спирт при этой температуре разлагается, что приводит к образованию новых пор.

Перед авторами стояла задача повышения ресурса работы изделий из порошковой стали путем защиты их от воздействия агрессивной среды.

Эта задача решена тем, что в раствор, содержащий никеля дихлорид, янтарную кислоту, натрия фторид, натрия гидроксид, натрия гипофосфит, введены дополнительно фторопластовая суспензия Ф-4Д (50%-ный водный раствор) и фторопластовая суспензия Ф-3М (25%-ный спиртовой раствор) и компоненты взяты в следующем соотношении, г/л:

Никеля дихлорид8-10Янтарная кислота10-12Натрия фторид1-2Натрия гидроксид4-5Натрия гипофосфит15-20Фторопластовая суспензия Ф-4Д20-30Фторопластовая суспензия Ф-3М5-10

Сущность изобретения заключается в том, что в процессе термообработки при температуре 370-380°С вводимый фторопласт Ф-3М плавится и вместе со спекающимся фторопластом Ф-4Д заполняют имеющиеся поры и таким образом на поверхности порошковой стали образуется практически беспористое металлополимерное покрытие с улучшенными физико-механическими характеристиками.

Пример приготовления раствора никелирования.

Раствор готовят с таким расчетом, чтобы при отсутствии детали в ванне не происходило образование никеля в растворе. В процессе приготовления раствора все компоненты, кроме натрия гипофосфита, растворяют в дистиллированной воде каждый отдельно при температуре 18-25°С, а после фильтрации сливают вместе. Фторопластовые суспензии вводят в раствор никелирования перед самым началом процесса. Затем доводят температуру раствора до температуры 35-40°С и в ванну загружают гипофосфит и далее процесс ведут при температуре 75-80°С.

По окончании процесса образцы с покрытием подвергают термообработке при температуре 370-380°С в течение 50-60 мин.

В качестве наполнителей использовали 50% водную суспензию фторопласта Ф-4Д (ТУ 6-05-041-508-79) и суспензию фторопласта Ф-3М (ТУ 6-05-1246-76), представляющая собой взвесь порошка Ф-3М в этиловом спирте с массовой долей полимера 22-33%.

Был разработан ряд составов для химического никелирования, приведенный в таблице 1.

Покрытия из разработанных составов наносили на изделия из порошковой стали. В качестве порошкового материала, из которого изготовлялись образцы, применялся железный порошок ПЖВ 2.200.26 ГОСТ 9849-86. Пористость заготовок после прессования составляет 15-25%. Подготовку поверхности образцов из порошковой стали перед нанесением покрытия осуществляли по известным методикам /Вишенков С.А. Химические и электрохимические способы осаждения металлопокрытий. М.: Машиностроение, 1975/. Эффективность предлагаемых покрытий проверяли на коррозионную стойкость в морской воде, определяли коэффициент трения. Коэффициент трения определяли на торцевой машине трения при скорости V=0,048 м/с в масле И-40. Определяли толщину покрытий. Результаты приведены в табл. 2.

Как видно из таблиц, покрытия из предлагаемых растворов обладают более низким коэффициентом трения, повышенной коррозионной стойкостью.

Таблица 1.КомпонентыСодержание, г/лпрототип 123 Никеля дихлорид891010Янтарная кислота10111212Натрия фторид11,522Натрия гидроксид44,555Натрия гипофосфит1517,52020Суспензия фторопласта Ф-4Д202530-Суспензия фторопласта Ф-3М57,510-Поливиниловый спирт---3Режим осажденияТемпература, °С75-8080Время, мин50-7060

Таблица 2
Свойства покрытийПоказателиНомер композициипрототип 123 Толщина покрытий, мкм25303518Коэффициент трения, V=0,048 м/с0,120,12 0,24Стойкость в морской водеСледы коррозии появляются после испытаний в течение 20 сутокПятна коррозии появляются через 5 суток

На основании вышеизложенного считаем, что предлагаемый нами раствор для нанесения коррозионно-стойкого и антифрикционного покрытия на пористые порошковые стали отвечает требованию изобретательского уровня и может быть использован в промышленности.

Проведенный патентно-информационный поиск позволяет нам судить о новизне изобретения и предлагаемый нами раствор может быть защищен патентом Российской Федерации.

Изобретение относится к химико-термической обработке порошковых сталей и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения изделий из порошковых сталей. Раствор содержит, (г/л): никеля дихлорид 8-10, янтарную кислоту 10-12, натрия фторид 1-2, натрия гидроксид 4-5, натрия гипофосфит 15-20, фторопластовую суспензию Ф-4Д (50%-ный водный раствор) 20-30, фторопластовую суспензию Ф-ЗМ (25%-ный спиртовой раствор) 5-10. Технический результат: повышение ресурса работы изделий из порошковой стали, защита изделий из порошковой стали от воздействия агрессивной среды. 2 табл.

Раствор для нанесения защитного покрытия на порошковые стали химическим методом, содержащий никеля дихлорид, янтарную кислоту, натрия фторид, натрия гидроксид и натрия гипофосфит, отличающийся тем, что в него введены дополнительно фторопластовая суспензия Ф-4Д - 50%-ный водный раствор и фторопластовая суспензия Ф-3М - 25%-ный спиртовой раствор и компоненты взяты в следующем соотношении, г/л:

Никеля дихлорид8-10Янтарная кислота10-12Натрия фторид1-2Натрия гидроксид4-5Натрия гипофосфит15-20Фторопластовая суспензия Ф-4Д20-30Фторопластовая суспензия Ф-3М5-10