Способ упрочнения электроосажденных железо-титановых покрытий сульфоцианированием Российский патент 2024 года по МПК C23C28/04 C23C8/72 

Изобретение относится к области упрочнения восстановленных поверхностей стальных деталей.

Известен способ электролитического осаждения сплава железо-титан из электролита, содержащего хлорид железа, титан щавелевокислый.

Процесс осаждения покрытия на изношенные поверхности проходит на переменном асимметричном токе с коэффициентом асимметрии 1,2…6 при температуре 293…323 К и интервале катодных плотностей тока 35…50 А/дм² из электролита, дополнительно содержащего соляную кислоту (Патент на изобретение №2230139, МПК C25D 3/56 Способ электролитического осаждения сплава железо-титан. Авт. Серебровский В.И., Серебровская Л.Н., Серебровский В.В., Коняев Н.В.).

Недостатком данного способа является ограниченная микротвердость поверхности, что в ряде случаев является причиной недостаточной износостойкости покрытий. Повышение микротвердости, износостойкости и других эксплуатационных свойств покрытий может быть достигнуто их химико-термической обработкой.

За прототип взят способ упрочнения поверхностей стальных деталей химико-термической обработкой - сульфоцианированием (авторское свидетельство №254995, 1969. Чекуров В.В., Мухаммедов А.А., Романов Ю.Б.). Сульфоцианирование проводилось в твердой среде на основе серного колчедана, желтой кровяной соли и шамота при температуре 823 К. Полученные упрочненные слои обладают высокой микротвердостью и износостойкостью.

Для получения повышенной твердости и износостойкости восстановленных поверхностей стальных деталей предлагается способ упрочнения электроосажденного покрытия железо-титан, химико-термической обработкой - сульфоцианированием.

Новым является то, что сульфоцианированию подвергается электроосажденный слой покрытия железо-титан. Температура процесса химико-термической обработки изменялась в пределах 823…873 К. Нижняя граница 823 К обусловлена тем, что при нагреве до этой температуры резко уменьшается глубина образования нитридов железа и карбидов титана и железа. Верхний предел ограничен 873 К, так как выше этого предела начинает резко снижаться усталостная прочность металла. Длительность процесса составила 1…3 часов. Этот интервал объясняется глубиной образования нитридов железа и карбидов титана и железа, так за время 1 час глубина упрочненного слоя составляет от 0,05 до 0,1 мм, а при выдержке за 3 часа величина слоя может достигать 0,4 мм. Для сульфоцианирования использовалась паста следующего состава, масс. %: серный колчедан 25, желтая кровяная соль 55, шамот 20. Данное содержание компонентов в пасте обеспечивает максимально возможную толщину зоны карбидов титана, нитридов железа и всего диффузионного слоя, включая зону сульфидов железа. Упрочненное электролитическое покрытие имело микротвердость 12000…13000 МПа. Помимо этого, положительным является образование в покрытии карбидов титана (до 0,8%), который превосходен в качестве упрочняющей фазы.

Данный способ включает в себя следующие операции. Для получения обмазки хорошо перемешанные компоненты, находящиеся в порошкообразном состоянии, разводятся крахмальным клейстером до консистенции густой сметаны. Детали, восстановленные электролитическим покрытием железо-титан, погружаются в сосуд с обмазкой, в результате чего на поверхности детали остается слой пасты толщиной 1,5…2 мм. После сушки при 333…353 К детали с сухим слоем обмазки упаковываются в контейнер. После чего детали засыпали нейтральной засыпкой для плотной изоляции деталей друг от друга, а также от стенок, дна и крышки контейнера. Наполнителем служит смесь следующего состава, мас. %: серный колчедан 25, желтая кровяная соль 55, шамот 20. Наполнитель выполняет роль песочного затвора, удерживающего продукты распада у сульфоцианированной поверхности, а также препятствующего их выходу из контейнера. Закрытый крышкой контейнер вместе с деталями помещают в электропечь, разогретую до температуры процесса. После прогрева контейнера до 823…873 К и выдержки при этой температуре контейнер извлекают из печи, снимают с него крышку и высыпают содержимое на решетку.

Наполнитель просыпается через решетку, а детали остаются на ней. Их вместе с решеткой быстро помещают в емкость с холодной водой с целью закалки полученных слоев.

На основании проведенных исследований оптимальными условиями являются следующие: известное электроосаждение покрытия железо-титан на переменном асимметричном токе, сульфоцианирование в обмазке следующего состава, мас. %: серный колчедан 25, желтая кровяная соль 55, шамот 20. Сульфоцианирование протекает при температуре 823 К. Время процесса длится 3 часа. Глубина слоя сульфидов, карбидов достигает толщины электроосажденного покрытия 0,4 мм, при содержании в покрытии до 0,8% карбидов титана, выполняющих роль упрочняющей фазы. Микротвердость покрытия при этом достигает 12000 МПа.

Предлагаемый способ экономически эффективен. Покрытия обладают высокой микротвердостью, по износостойкости превышают показатели электролитического сплава железо-титан в 2,5…3 раза, что позволяет их использовать в народном хозяйстве для восстановления и упрочнения поверхностей деталей машин.

Изобретение относится к способу упрочнения металлических поверхностей сульфоцианированием. Осуществляют электроосаждение слоя покрытия железо-титан. Затем указанное покрытие подвергают сульфоцианированию в течение 1-3 ч при температуре 823-873 K с использованием обмазки следующего состава, мас.%: серный колчедан 25, желтая кровяная соль 55, шамот 20. Обеспечивается повышение микротвердости и износостойкости стальных деталей.

Способ упрочнения металлических поверхностей сульфоцианированием, характеризующийся тем, что осуществляют электроосаждение слоя покрытия железо-титан, которое подвергают сульфоцианированию в течение 1-3 ч при температуре 823-873 K с использованием обмазки следующего состава, мас.%:

серный колчедан 25 желтая кровяная соль 55 шамот 20