Способ получения композиционных покрытий на основе хрома Советский патент 1991 года по МПК C25D15/00 

Изобретение относится к получению композиционных покрытий на основе хрома, содержащих дисперсные твердые добавки, в частности частицы алмаза, и может быть использовано для увеличения долговечности, надежности пресс-форм, фильер лезвийного инструмента, гильз цилиндров и компрессионных колец двигателей внутреннего сгорания, подшипников скольжения, других узлов, работающих в условиях больших нагрузок при трении, абразивного воздействия и кавитации.

Целью изобретения является повышение износостойкости и антифрикционных свойств покрытий.

По изобретению композиционные покрытия на основе хрома получают электролитическим осаждением покрытия в присутствии в электролите неабразивных коллоидных частиц алмаза размером 0,001-0,01 мкм.

Указанные размеры частиц характерны для устойчивых коллоидных систем, поэтому суспензия алмазного порошка в электролитеобладаетвысокойседиментационной устойчивостью и не требует применения специальных стабилизаторов.

Высокодисперсные частицы алмаза обладают малой инерционностью, вследствие чего массоперенос дисперсной фазы из электролита на покрываемую поверхность эффективен и при высоких плотностях тока, что позволяет поднять производительность

4 v|

О

процесса. При этом происходит и повышение прочности сцепления композиционного покрытия с поверхностью детали, которое обуславливается тем, что алмазные частицы и металл заполняют шероховатости на покрываемой поверхности, что увеличивает общую поверхность сцепления и, как следствие, усилие отрыва покрытия. Если частица имеет размер, больший размера впадины, то под ней образуется полость, не заполняемая металлом, что ослабляет связь частицы с поверхностью и, как следствие, усилие отрыва покрытия от поверхности детали падает.

Неабразивные свойства алмазного по- рошка обусловлены отсутствием на частицах острых режущих кромок и формой частиц, близкой к сферической. Отсутствие абразивных свойств у таких порошков способствует тому, что введение порошка в со- пряжение поверхности трения практически прекращает их износ.

Абразивные синтетические алмазные порошки, а также порошки природных алмазов невозможно использовать по изобре- тению без специальной обработки, заключающейся в затуплении острых кромок алмазов для создания на них плоских площадок на всей поверхности, так как в противном случае покрытие не обладает необходимым комплексом свойств.

К преимуществам изобретения относится также возможность получения КЭП малой толщины. Минимальная толщина покрытия, обеспечивающая надежное за- крепление частиц, составляет 2/3 размера частиц, т.е. в расчете на частицы максимальных размеров 7 нм.

Высокая прочность КЭП обуславливается дисперсным упрочнением, заключаю- щимся в уменьшении зерна кристаллов в металле за счет периодического прерывания их роста дисперсной фазой. При этом возрастает и микротвердость покрытия. Кроме того, частицы алмаза с размерами 1-10 нм обладают повышенной физико-химической активностью во взаимодействии с металлами, хорошо смачиваются последними, что также повышает прочность покрытия.,

П р и м е р. В стандартный саморегулирующийся электролит состава, г/л:

Хромовый ангидрид250

Калий кремнефтористый15

Барий сернокислыйб

вводят неабразивный коллоидный порошок с размером частиц 1-10 нм; преимущественно 4-6 нм, в количестве 15 г/л. Процесс ведут при плотности тока 30 А/дм и температуре 55°С без принудительного перемешивания электролита. Скорость осаждения покрытия составляет около 1 мкм/мин.

Согласно указанной последовательности операций были получены КЭП на матрице из стали 40Х с твердостью HRCe 40-42, применяемой для холодного прессования изделий порошковой металлургии, работающей в условиях интенсивного абразивного износа. Толщина покрытия составляла 15 мкм, твердость - 82-88 НРСэ. Поверхность имела низкую шероховатость и не требовала дополнительной обработки. Контрольный образец покрытия без дисперсной добавки имел твердость 63-67 НРСэ. В результате обработки работоспособность мат- рицы возросла более чем в 9 раз по сравнению с матрицами, изготавливаемыми без применения неабразивных алмазных порошков.

КЭП с неабразивным коллоидным алмазом не растрескиваются и не отслаиваются в течение всего периода работы матриц. Применение КЭП с неабразивными коллоидными алмазами позволяет повысить производительность процесса нанесения КЭП в 2-6 раз за счет повышения плотности тока и меньшей толщины покрытия; повысить микротвердость и антифрикционные свойства покрытий и соответственно долговечность и надежность пресс-оснастки, фильер, режущего инструмента, экструзи- онных головок, двигателей внутреннего сгорания. Срок службы одного комплекта оснастки для прессования изделий порошковой металлургии повышается в несколько раз. Кроме того, упрощается состав ванны и уменьшаются энергозатраты, улучшается качество покрытий и, как следствие, обеспечивается экономия металлов и алмазов.

Формула изобретения Способ получения композиционных покрытий на основе хрома, включающий электролитическое осаждение из электролита, содержащего взвесь частиц алмаза, отличающийся тем, что. с целью повышения износостойкости и антифрикционных свойств покрытий, в качестве частиц алмаза используют коллоидные неабразивные частицы размером 0,001 - 0,01 мкм.

Изобретение относится к области получения композиционных покрытий на основе хрома, содержащих дисперсные твердые добавки, в частности частицы алмаза, и может быть использовано для увеличения долговечности, надежности деталей, работающих в условиях больших нагрузок при трении, абразивного воздействия к кавитации. В соответствии с изобретением, получение композиционного хромового покрытия осуществляют электролитическим осаждением покрытия в присутствии в электролите неабразивных коллоидных частиц алмаза размером 0.001-0,01 мкм. При этом покрытие отличается высокой микротвердостью, износостойкостью, высокими антифрикционными свойствами с одновременным повышением производительности процесса, уменьшением энергозатрат и экономией материалов.