Состав электролита для нитроцементации стальных изделий в электролитной плазме Советский патент 1991 года по МПК C23C8/26 

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, а именно к нитроцемен- тации при нагреве в электролитной плазме, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения стальных изделий преимущественно из высокохромистых сталей.

Цель изобретения - повышение иа- носостойкости и качества диффузионного слоя за счет улучшения однородности и улучшения оптических свойство

В состав, содержащий хлористый аммоний, азотнокислый аммоний и воду, дополнительно вводят карбамид и синтамид-5 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Хлористый аммоний 11-12

Азотнокислый аммоний 7-10

Карбамид40-45

Синтамид-50,1 - 0,5

ВодаОстальное

При этом синтамид-5 вводят в горячий раствор непосредственно перед химико-термической обработкой.

Функциональное назначение вводи- ,мых компонентов. Карбамид NH2COONH4 (ГОСТ 6691-71) является поставщиком атомов азота и углерода в поверхность и компонентом с высокой растворимостью в воде, позволяет создать растворы с высокой плотностью и охлаждающей способностью, меньшей, чем вода при равной темпера-туре разогрева, что делает возможным закалку легированных сталей от нитроцементаци- онного нагрева.

с& ел

о

-si

О5 4

Синтамид-5 К-СОЫНСНгО(СН2СН О) (ТУб-02-640-76)Н,неионогенныйпрепа- .рат, являющийся поверхностно-активным веществом и обладающим эмульгирующими свойствами. Улучшает чистоту обработки Полированных поверхностей при нагреве в электролите, одновременно он поставщик атомарного углерода в плазменном разряде у поверхности де- талей.

Азотнокислый аммоний КК-К03(ГОСТ 8515-66) является поставщиком атомов азота в поверхность, хлористый аммоний NH4C1 (ГОСТ 4452-87) является ак- тиватором процесса,,

Суммарное содержание концентрации двух углеродсодержаших компонентов в составе электролита повышается до 45 при этом повышается плотность, вяз- кость электролита, сохраняется высокая электропроводность, улучшаются условия охлаждения деталей после окончания нагрева для нитроцементации и закалки, становится возможным про- ведение мягкой закалки с промежуточными скоростями охлаждения

Приготовление электролита для его использования на установке химико- термической обработки УХТО-5М осу- ществляют последовательным растворением в дистиллированной воде (ГОСТ 6709-72) хлористого аммония, азот- нокислого аммония, карбамида и син- тамида-5„

В табло приведены свойства диффузионного слоя на легированной стали при обработке из предлагаемого состава по сравнению с обработкой из известного состава на установке УХТО-5М,

Обрабатывают толканием микрокла- панов диаметром 1,8 мм длиной 21,5 мм из стали 20 х 13„

Анализ данных табл.1 показывает, что износостойкость увеличивается в 2,3 - 2,5 раза. Это связано с тем, что в результате обработки на поверхности деталей образуется оксидный слой, который, по данным рентгене- структурного анализа в К-оСотфильтрованном хромовом излучении, состоит из oKHciioBjFejO и FeO. Далее в слое содержатся р(- и .Г -фазы. Диффузионный слой является однородным, чт подтверждается стабильной глубиной, отсутствием разброса по твердости и стабильным - содержанием азота и углерода в поверхностном слое. При

0

о

5 о

5

испытании состава с содержанием компонентов за пределами предлагаемых содержаний положительный эффект снижается. При концентрациях выше верхних значений повышается вязкость при комнатной температуре, происходит прикипание электролита к поверхности деталей. Снижение количества добавок ниже нижнего предела вызывает образование трещин на высоколегированных сталях.

В табл.2 представлены данные по улучшению оптических характеристик.

Обрабатывают на установке УХТО-5 якоря магнитопроводов микроклапанов из стали 16Х-ВИ диаметром 14 мм, толщиной 2,1 мм. Осуществляют нагрев до 800вС, выдержка составляет 5 мин, плотность тока 1,1 А/см , напряжение 185В, ток 4-5А, охлаждение проводят в электролите.

Измерение оптических коэффициентов степени черноты (А) и степени поглощения (Е) солнечной радиации на терморадиометре ТРМ и фотометре ФМ-65 по ОСТ 92-0909-69.

Из табл.2 следует, что обработка изделий иэ предлагаемого состава по сравнению с известным приводит к улучшению оптических характеристик.

Пример 1. Проводят нитроце- ментацию направляющих колонок пресс- форм литья под давлением алюминиевого сплава АЛ-2, изготовляемых из стали ЗХ2МФ„ Нагрев проводят в элект- .ролите, содержащем, мас.%: хлористый аммоний 11,5; азотнокисльй аммоний 9,5; синтамид-5 0,1; карбамид 45,0; остальное - вода„ Напряжение на электродах ванны 165В, плотность тока 0,7 А/см , время выдержки 40 с. Колонки предварительно термообраба- тывают на твердость HRC 40-45 ед.

После обработки с охлаждением их межкритического интервала температур микротвердость поверхностного слоя составляет до И0 837-841, что на 170-180 ед. выше по сравнению с обработкой в известном составе„ Чистота поверхности улучшилась на 2 кл„ Не наблюдается неравномерной нитроцементации, исключено налипание и задиры колонок, износостойкость колонок повышается в 3,3 раза.

Пример 2. Обрабатывают шпильки гладкие из стали ЗОХГСА на уста- .новке УХТО-5 в растворе, разогретом до 70°С, содержащем мас.%: хлористый аммоний 12; азотнокислый аммоний 7;

синтамид 0,1; карбамид 45; остальное вода;

При обработке в течение 5 мин при 870®С сформирован износостойкий слой повышенной износостойкости и твердости. Улучшенная предварительной закалкой и высоким отпуском сердцевина также имеет повышенную ударную вязкость и прочность в пределах 1320 - 1370 МПа При контактном трении при динамических нагрузках время эксплуатации шпилек повышается в 2,5 раза по сравнению с известным, улучшается чистота поверхности.

Таким образом, в результате нит- роцементации из предлагаемого состав износостойкость по сравнению с известным повышается в 2,3 - 3,3 раза, улучшается качество слоя за счет достижения более однородного поверхностного слоя, а также улучшаются

оптические характеристики.

I

Формула изобретения

:

Состав электролита для нитроцемен- тации стальных изделий в электролитной плазме, преимущественно из высокохромистых сталей, содержащий хлористый аммоний, азотнокислый аммоний и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости и качества диффузионного слоя за счет улучшения однородности и улучшения оптических свойств, он дополнительно содержит карбамид и сннтамид-5 при следующем соотношении компонетов, мас,%:

Хлористый аммоний Азотнокислый аммоний

Карбамид

Синтамид-5

Вода

11 7

12 10

40 - 45 0,1 - 0,5 Остальное.

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, а именно к нитроцемен- тации при нагреве в электролитной плазме, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения стальных изделий преимущественно из высокохромистых сталей. Цель - повышение износостойкости и качества диффузионного слоя за счет улучшения однородности и улучшение оптических характеристик. Состав содержит, мас.%: хлористый аммоний J1 - 12; азотнокислый аммоний 7 - 10; карбамид 40 - 45; синтамид-5 0,1 - 0,5 и вода - остальное В результате нитроцементации из предлагаемого состава повышается износостойкость в 2,3 - 3,3 раза, качество диффузионного слоя за счет улучшения его однородности, а также улучшаются оптические характеристики, 2табл0 i (Л

Относительная износостойкость толкателей микрокиапанов составляет 1750 ч.

Таблиц 1

Состав электролита и режим обработки

Предлагаемый Н4С1 - 11%

0А63

В числителе приведены значения до обработки, в знаменателе - после обработки в плазме.

Таблица 2

°..210.27