Способ нанесения покрытий на металлы и сплавы Советский патент 1989 года по МПК C25D11/02 

I

Изобретение относится к области электрохимического нанесения защитных покрытий на металлы и сплавы.

Целью изобретения является повышение износостойкости покрытий и уменьшение числа сквозных пор.

Поставленная цель достигается тем, что процесс нанесения покрытий на металлы и сплавы ведут в режиме микродугового оксидирования в В1елочном электролите, подавая на изделие катодньм ток в интервале 0,5-24 А/дм анодньй ток - в интервале 0,625 А/дм, а соотношение между амплитудными значениями токов поддерживают в пределах 0,50-0,95, при этом чередуют с частотой 50 Гц положительный импульс напряжения с отрицательным. Если подавать подряд более одного отрицательного импульса напряжения, разряды гаснут, покрытие начинает от-слаиваться.

(Л

Минимальная плотность катодного тока (D) 0,5 А/дм2 определяется из условия коллективного горения катодных дуговых зарядов, необходимого для обеспечения равномерности наноtoсимого покрытия. Минимальная плотность анодного тока (Dg) 0,6 А/дм определяется необходимостью выполСПнения соотношения , 6 0,95, так

со как при увеличении до 0,97 резко снижается микротвердость покрытия и увеличивается износj при дальнейшем увеличении указанного соотнов-ения получение прочно сцепленного с поверхностью покрытия становится невозможным. При величине соотношения 0,5 резко снижается износостойкость покрытия. При плотности токов D ц 24 А/дм и Dg 25 А/дм резке снижается прочность сцепления покрытия с основой.

При реализации прпдлагаемс.чт) способа образуется двухслопмос- 11окр1чтио Внешний поликристаллический слой, способствующий формированию монолитного проплавленного внутреннего слоя в процессе эксплуатации изделия сошлифовывается. Все приведенные характеристики покрытия получены для внутреннего слоя покрытия, являющегося, по существу, рабочей поверхностью изделия.

Пример 1. Нанесение покрытрш на образец из алюминия А-0 осуществляли из ванны с электролитом следующего состава, г/л:

Едкое кали84

ЛСидкое стекло - 200 ВодаДо 1 л

при последовательном чередовании отрицательных и положительных импульсов напряжения. Плотность тока отрицательнык импульсов D 2,5 А/дм, плотность тока положительных импульсов DC, 1,25 А/дм2 ; ,0,5. Процесс .осаж тения проводили при постоянньк значениях DK и D до достижения амплитудного значения напряжения: для положительных импульсов - 200 В, для отрицательных 70 В, Для полученного покрытия определяли износостойкость, наличие сквозных пор и микротвердость. Шкротвердость измеряли Стандартным методом на приборе ПМТЗ при нагрузке 200 Г на поперечных шлифах образцов с покрытием. На наличие сквозных пор образцы испытывали по следующей методике. Брали стандартньй электролит для меднения следующего состава, г/л:

Сернокислая медь 200 Серная кислота50

ВодаДо 1 л,

заполняли электролитическую ванну и помещали исцытываемьй образец в качестве катода, анодом служила медная проволока. На образец подавали напряжение 2-3 В и вели процесс до появления на поверхности образца красных точек - вьпиедшей по порам на поверхность образца меди. Затем под микроскопом считали количество пор на единицу площади. Изностойкость покрытия оценивали при трении покрытого образца о закрепленные абразивные частицы (наждачная бумага из карбида кремния зернистостью .150 мкм) все время по свежему месту абразивной поверхности. Износ покрытия оце1П1влли весовым способом на весах ЕЛА 200 М с точностью до 0,0001 г, время испытания 240 с. Удельная нагрузка .на образец 5 кГс/см Микротвердость полученных покрытий 1200 кГ/мм. Количество пор 50-55 на 1 см . Абразивньп1 износ 0,064 Г/см .

Пример 2. Нанесение покрыти на образец из алюминия Д-16 осуществляли из электролита, содержащего водный раствор едкого кали (3 г/л), при плотности тока катодных импульсо D 14,3 А/дм, плотности тока анодных импульсов Dq 20 D 20 А/дм2 )., 0,7. Процесс заканчивали при анодном напряжений 650 В и катодном 330 В.

Микротвердость 2300 кГ/мм. Количество пор на см менее 1. Абразивны износ 0,033 Г/см.

Пример 3. Образец из стали ст. 3 помещали в электролитическую ванну с электролитом следующего состава, г/л:

Жидкое стекло1,0

Алюминат натрия 3,5 ВодаДо 1 л

Вторым электродом служила ванна. Катодная плотность тока 14,0 А/дм, анодная плотность тока 18 А/дм. Соотношение ,8, Плотности тока поддерживались постоянными до конца процесса. Конечное катодное напряг ение 470 В, конечное анодное напряжение 730 В. Микротвердость полученных покрытий 1200 кГ/мм. Количество пор на см 10-15. Абразивный износ 0,081 Г/см.

П р и м е р 4. Образец из алюминия А-0 помещали в электролитическую ванну с электролитом следующего состава, г/л:

Едкое кали0,33

Алюминат натрия 0,33 ВодаДо 1 л

Вторьм электродом служила .ванна. Катодная плотность тока - 23,8 А/дм анодная плотность тока 25 А/дм. Плотности тока автоматически поддерживались постоянными. Конечное катодное напряжение 610 В, конечное анодное напряжение 1000 В. Микротвердост полученных покрытий 2200 кГ/мм, к.оличество пор на см; менее 1. Абразивный износ 0,045 Г/см.

Пример 5. Для сравнения образцы из алюминия А-0 покрьшали в электролите, содержащем 350. г/л

Na,SiO,, (24 об,%) по (1). Процесс вели в режиме Dj, „oi 30 Л/дм, D ком 5 А/дм, напряжение положительных .импульсов 1000 В, напряжение отрицательных импульсов 500 В. Через 50 по ожительных импульсов подавали 1 отрицательный,

Микр.отвердость полученных покрытий 340 кг/мм ; количество сквозных пор на см -1200-1800; абразивньй износ 0,235 г/см2.

Сравнительный анализ полученных данных показывает, что микротвердость покрытий, полученных по предлагаемому способу, по сравнению с известным выше в 5-7 раз; количество скво.зных пор ниже в 30-1000 раз; абразивный износ ниже в 3-8 раз.

Предлагаемый.способ обеспечивает получение покрытий, обладающих высокими механическими свойствами: износостойкостью, антифрикционносгью высокой нагрузочной способностью и может быть использован в машиностроении, нефте- . и газодобывающей промышленности для зaщиtы,. металлических изделий от износа и коррозии.

СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ НА МЕТАЛЛЫ И СЕПАВЫ в режиме микродугового оксидирования в щелочном электролите при наложении положительных и отрицательных импульсов напряжения, отличающийся тем, что, с целью повьшгения износостойкости покрытия и уменьшения сквозной пористости, наложение положительных и отрицательных импульсов напряжения осуществляют с частотой 50 Гц, а величины катодного и анодного токов . :поддерживают в интервалах 0,5-24 А/дм и 0,6-25 А/дм, соответственно при соотношении амплитудных значений катодного и анодного токов в пределах 0,5-0,95.