ЭЛЕКТРОЛИТ-СУСПЕНЗИЯ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ НА ДЕТАЛИ МАШИН, ВКЛЮЧАЮЩИЙ НАНОПОРОШОК НА ОСНОВЕ КАРБИДА ВОЛЬФРАМА Российский патент 2011 года по МПК C25D15/00 

Описание патента на изобретение RU2424382C1

Предлагаемое изобретение относится к области порошковой гальванотехники, а именно к материалам для получения композиционных гальванических покрытий, может быть использовано для создания износостойких покрытий в условиях единичного, серийного и массового производства.

Известен электролит железнения для получения покрытий на детали машин, состоящий из хлористого железа, воды и соляной кислоты [1, с.23].

Недостатком электролита для получения покрытий на детали машин является то, что износостойкость покрытий относительно невысока.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является электролит-суспензия на основе железа для получения износостойких покрытий на детали машин, включающий порошок карбида вольфрама с размерами частиц 1-10 мкм.

Недостатком применения известного электролита-суспензии является необходимость в постоянном направленном перемещении частиц дисперсной фазы к катоду, а также невысокая износостойкость и физико-механические свойства полученных покрытий [2, с.45, 193].

Задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы повысить устойчивость процесса нанесения покрытий, износостойкости и физико-механические свойства покрытий.

Поставленная задача решается тем, что в качестве дисперсной фазы применяются нанопорошки на основе карбида вольфрама с размером частиц 0,1 мкм и менее.

Указанные нанопорошки получают из отходов твердого сплава марки ВК8, содержащего 8% кобальта и 92% карбида вольфрама, методом электроэрозионного диспергирования. Экспериментально установлено, что химический состав нанопорошка, полученного из указанной марки твердого сплава, незначительно отличается от исходного.

Технологическая установка для получения нанопорошков из отходов твердых сплавов состоит из источника питания искровыми разрядами, реактора и системы управления. В реакторе между электродами находятся гранулы - куски сплава произвольной формы и размеров. Электроды изготавливаются из диспергируемого материала. Межэлектродный промежуток заполняется дистиллированной водой так, что слой гранул погружен в эту жидкость.

Соприкасаясь, гранулы образуют множество электрических контактов, соединенных в межэлектродном промежутке последовательно-параллельно. Один разрядный импульс между электродами вызывает в слое гранул, погруженных в рабочую жидкость, искрение во многих местах. В местах контакта материал гранул может быть не только расплавлен, но и доведен до более высоких температур, при которых возможно испарение и взрывное удаление материала. При этом частицы вещества отрываются от поверхности гранул и мгновенно охлаждаются жидкостью. В результате электрической эрозии возникают частицы преимущественно сферической формы.

Пример

Технология приготовления электролита-суспензии

1. Простой хлористый электролит железнения (FeCl2·4H2O - 300 г/л, НСl - 0,8-1,5 г/л) приготавливается по стандартной методике [1, с.23].

2. Электролит-суспезию с добавлением нанопорошков на основе карбида вольфрама получают следующим образом:

Для получения максимальной износостойкости в приготовленный электролит железнения вводят небольшими порциями нанопорошок на основе карбида вольфрама в концентрации 100 г/л и тщательно перемешивают. Ввиду того что размер частиц порошка в суспензии до 1 мкм, достаточно предварительного перемешивания суспензии перед осаждением покрытия и отсутствует необходимость в постоянном направленном перемещении частиц к катоду.

Режимы железнения: плотность катодного тока - 40-60 А/дм2, температура электролита - 60-80°С. Материал анода - Сталь 10 ГОСТ 1050-88, катод - палец поршневой двигателя СМД-14/18/20 (площадь поверхности - 1,3 дм2), время нанесения покрытия - 40-60 мин (до толщины слоя - 0,5 мм на сторону).

Электролит-суспензия с частицами размером до 1,0 мкм кинетически устойчив и из технологических соображений наиболее пригоден для получения композиционных гальванических покрытий. В процессе электроосаждения электролит в перемешивании не нуждается. Под действием частиц порошка на основе карбида вольфрама размером до 0,1 мкм происходит искажение кристаллической решетки металла. Наибольшую твердость имеют покрытия с явно выраженными дефектами кристаллической решетки. Электролит-суспензия на основе карбида вольфрама с размером частиц до 0,1 мкм способствует увеличению микротвердости и износостойкости покрытий деталей машин.

Применение в качестве дисперсной фазы нанопорошков на основе карбида вольфрама с размером частиц 0,1 мкм и менее вместо порошка карбида вольфрама с размерами частиц 1-10 мкм позволяет повысить устойчивость процесса (отсутствует необходимость перемешивания электролита в течение всего времени нанесения покрытия), относительную износостойкость (ГОСТ 23.208-79 Обеспечение износостойкости изделий. Метод испытания материалов на износостойкость при трении о нежестко закрепленные абразивные частицы) покрытий деталей машин в среднем на 20%, а вместе с тем увеличить их ресурс. Увеличение ресурса деталей машин позволит снизить затраты на их восстановление и ремонт.

Концентрация нанопорошка на основе карбида вольфрама в электролите, г/л Относительная износостойкость 0 1 50 1,11 100 1,27 150 1,28

Источники информации

1. Мелков М.П. Электролитическое наращивание деталей машин твердым железом. Саратов: Приволжское книжное издательство, 1964. - 204 с.

2. Бородин И.Н. Порошковая гальванотехника. - М.: Машиностроение, 1990. - 240 с.

Похожие патенты RU2424382C1

название год авторы номер документа
Электролит-суспензия для получения износостойких покрытий на основе железа 2015
  • Сафонов Валентин Владимирович
  • Шишурин Сергей Александрович
  • Горбушин Павел Александрович
  • Егоров Сергей Владимирович
RU2610381C2
ЭЛЕКТРОЛИТ НИКЕЛИРОВАНИЯ 2005
  • Жирнов Александр Дмитриевич
  • Ильин Вячеслав Александрович
  • Семенычев Валентин Владимирович
  • Нагаева Людмила Викторовна
  • Налетов Борис Павлович
RU2293803C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОЛИТА ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ 2004
  • Масленков Станислав Борисович
  • Петридис Александр Викторович
  • Толкушев Андрей Александрович
  • Винокуров Олег Витальевич
  • Звонарев Дмитрий Юрьевич
RU2278909C2
ЭЛЕКТРОЛИТ ЦИНКОВАНИЯ 2005
  • Жирнов Александр Дмитриевич
  • Ильин Вячеслав Александрович
  • Семенычев Валентин Владимирович
  • Нагаева Людмила Викторовна
  • Налетов Борис Павлович
RU2301289C1
ДИСПЕРСНЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ 2012
  • Князьков Виктор Леонидович
  • Князьков Константин Викторович
  • Никитенко Сергей Михайлович
  • Смирнов Александр Николаевич
  • Радченко Михаил Васильевич
RU2534479C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ НИКЕЛЬ-ДИБОРИД ХРОМА 2012
  • Ноздрин Игорь Викторович
  • Терентьева Марина Александровна
  • Галевский Геннадий Владиславович
  • Руднева Виктория Владимировна
RU2482226C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО АРМИРОВАННОГО ПОРОШКОВОГО МАТЕРИАЛА 2014
  • Бобкова Татьяна Игоревна
  • Юрков Максим Анатольевич
  • Черныш Алексей Александрович
  • Елисеев Александр Андреевич
  • Деев Артем Андреевич
  • Климов Владимир Николаевич
  • Самоделкин Евгений Александрович
RU2573309C1
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ НА ИЗДЕЛИЯ С ПОСЛЕДУЮЩЕЙ ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ 2011
  • Гурьянов Геннадий Васильевич
  • Кисель Юрий Евгеньевич
RU2473715C2
ЭЛЕКТРОЛИТ НИКЕЛИРОВАНИЯ 2011
  • Ильин Вячеслав Александрович
  • Семёнычев Валентин Владимирович
  • Салахова Розалия Кабировна
  • Налетов Борис Павлович
  • Тихообразов Андрей Борисович
RU2449063C1
СОСТАВ ПОРОШКООБРАЗНОЙ ШИХТЫ ДЛЯ НАПЛАВКИ 2015
  • Бирюков Владимир Павлович
  • Гудушаури Элгуджа Георгиевич
  • Петровский Виктор Николаевич
  • Татаркин Денис Юрьевич
  • Мурзаков Максим Александрович
  • Фишков Алексей Анатольевич
  • Чурляева Ольга Николаевна
RU2601839C2

Реферат патента 2011 года ЭЛЕКТРОЛИТ-СУСПЕНЗИЯ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ НА ДЕТАЛИ МАШИН, ВКЛЮЧАЮЩИЙ НАНОПОРОШОК НА ОСНОВЕ КАРБИДА ВОЛЬФРАМА

Изобретение относится к области порошковой гальванотехники, а именно к материалам для получения композиционных гальванических покрытий, и может быть использовано для создания износостойких покрытий в условиях массового, серийного и единичного производства. Электролит-суспензия содержит нанопорошок на основе карбида вольфрама, содержащий частицы сферической формы размером 0,1 мкм и менее. Технический результат: повышение устойчивости процесса нанесения покрытий, износостойкости и физико-механических свойств. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 424 382 C1

Электролит-суспензия на основе железа для получения износостойких покрытий на детали машин, включающий нанопорошок, отличающийся тем, что электролит-суспензия содержит нанопорошок на основе карбида вольфрама, содержащий частицы сферической формы размером 0,1 мкм и менее.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2011 года RU2424382C1

СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ МЕТАЛЛОВ 0
SU307114A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОЛИТА ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ 2004
  • Масленков Станислав Борисович
  • Петридис Александр Викторович
  • Толкушев Андрей Александрович
  • Винокуров Олег Витальевич
  • Звонарев Дмитрий Юрьевич
RU2278909C2
КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 2004
  • Валеева Айгуль Хамматовна
  • Валеев Иршат Шамилович
  • Барыкин Николай Петрович
RU2274684C2
CN 101122043 А, 13.02.2008
Оптоэлектронный переключатель 1984
  • Сидоров Александр Сергеевич
SU1200410A1
Способ очистки водных растворов от ионов 1983
  • Каксис Арис Зигурдович
  • Восекалн Александр Викторович
  • Пурин Бруно Андреевич
SU1288162A1

RU 2 424 382 C1

Авторы

Агеев Евгений Викторович

Семенихин Борис Анатольевич

Латыпов Рашит Абдулхакович

Даты

2011-07-20Публикация

2009-10-21Подача