Способ подготовки поверхности деталей подшипников скольжения Советский патент 1982 года по МПК C23G1/02 C23F1/00 

Изобретение относится к химической обработке поверхности металлов , в частности перед нанесением антифрикционных гальванических покрытий на подшипники скольжения двигателей внутреннего сгорания из биметсшла сталь-алюминий.

Известно, что поверхность алюминия и его сплавов легко окисляется, поэтому для нанесения на нее гальванических покрытий требуется выполнить ряд дополнительных операций, в том числе удаление окисной пленки и создание завщтного слоя, препятствующего повторному окислению алюминия.

Нанесение гальванических покрытий на подшипники скольжения двигателей внутреннего сгорания вызывает добавочные затруднения, так как эти деуали изготавливают из бимеТсшла, стальной слой которого состоит из малоуглеродистой стали, а алюминиевый из гетерогенных сплавов ешюминия с оловом, сурьмой или кремнием, содержгицих также небольшие количества других компонентов (никель, медь, титан, теллур и

др.).

Известен технологический цикл цинкатной обработки, в который входят обезжиривание в органическом растворителе или щелочном растворе, химическое травление в кислотах, осветление в азотной кислоте, двухкратная обработка в растворе щелочного цинката с промежуточным стравливанием цинкового слоя в азотной

10 или серной кислоте и гальваническое нанесение тонкого промежуточного подслоя металла.

Для по.1шипников скольжения особенно важна операция травления,

15 при выполнении которой необходимо избежать растравливания стали и обеспечить равномерность отравления гетерогенного алюминиевого сплава.

Известны растворы для трав20ления алюминиевых сплавов в фосфорной -кислоте с добавкой ингибитора 1 .

Однако известные растворы предназначены для травления обычных ли25тейных и деформируемых алюминиевых сплавов. В случае же изготовления подшипников скольжения из биметалла сталь - антифрикционный алюминиевый сплав, йоследний представляет

30 собой многокомпонентную микрогетерогенную систему, в которой наряду с основными компонентами: алюминием, сурьмой, оловом или кремнием, присутствуют также титан, теллур никель, медь и др. При травлении биметаллических по шипников в традиционных растворах наблюдается структурное растравливание поверхности, вследствие чего не достигается качественное сцепление наносимого гальваническим спо собом противозадирного покрытия и теряются антифрикционные свойства сплава. Для устранения этого недостатка бьт разработан раствор травления, являющийся неотъемлемой частью-технологического процесса нанесения противозадирного покрытия на биметаллические подшипники сколь жения. Вне этого техпроцесса раствор использовать нецелесообразно, так как он значительно дороже общеизвестных растворовi обеспечивающих требуемое качество при травлении обычных литейных и деформируемых сплавов алюминия. Следует также отметить, что противозадирное покрытие наносят гальваническим способом, поэтому недопустимо использование травильных ра творов, содержащих ингибиторы, так как последние, адсорбируясь на поверхности металла, препятствуют адгезии покрытия. Наиболее близким по технической сущности, к предлагаемому является способ подготовки поверхности изделий из сплавов алюминия с кремни- , ем, включающий обезжиривание поверх ности в трихлорэтилене, а затем эле трохимическим способом в щелочном растворе и травлении при в смеси кислот 70 вес.ч. ортофосфорной, 20 вес.ч. серной и 20 вес.ч. азотной кислот. После этого изделия обрабатывают щелочным цинкатным раствором и меднят из пирофосфатного электролита 2 . Недостатком данного способа является узкая область применения только для кремнийсодержащих алюми ниевых сплавов. Кроме того, способ непригоден для подашпников скольже ния из сталеалюминиевого биметалла вследствие сильного растравливания стальной поверхности и избирательного травления многофазного алюмини евого сплава по границам зерен. Цель изобретения - повышение пр ности сцепления антифрикционных Гсшьванических покрытий с алюминие вым сплавом. Для достижения поставленной цел травление проводят в растворе, соцержащем ортофосфорную и пирофосфорную кислоты при 45-55 С. Введение в состав травильного раствора пирофосфорной кислоты обе ивает более высокое качество вления в результате вывода из ы реакции избыточных ио«ов тяжеметаллов путем образования трудастворимых пирофосфатных комплек.Пример 1. Нанесение свино-оловя нно-медного прир51боточ-, о покрытия на сталегшюминиевые адыши подшипников скольжения из ава АО-6 состава, %: Олово5,5-7,0 Медь0,7-1,3 . Никель0,7-1,3 АлюминийОстальное Технологический процесс включает ебя следуквдие операции. Д. Электрохимическое обезжиривав растворе. . 30 г/л Na,jP04-30 г/л Температура Плотность тока3,5 А/дм ПродолжительностьНа катоде 3 мин На аноде 2 мин 2.Химическое травление в раствоН РО 700 г/л (уд.вес.1,36) Н.РоО,30 г/л (0,18 М/л) Температура Продолжительность3 мин 3.Осветление в растворе. Температура Продолжительность15 с 4. Двукратная цинкатная обработв растворе. NaOH525 г/л ZnO100 г/л FeCla aHjO1 г/л КЫаСдН О - 4Н,0 10 г/л Температура Продолжительность30 с 5. Снятие первого цинкового слоя астворе, в котором производилось ическое травление (п.2). 6. Электрохимическое анесение межуточного слоя никеля в раствоNiCl, eHjO50 г/л NiS04 7H jOЗОО г/л Н,ВО 40 г/л tifO.2 МП/л рН4,3 Температура 50с Плотность тока 2 А/дм Продолжительность4 мин Пример 2. Нанесение приоточного покрытия на сталеалюминиевые вкладыши подшипников с антифрикционным сплавом АМСТ состава,%: Сурьма 5 Медь0,93 Титан0,15 Теллур0,055 АлюминийОстальное Технологический процесс включает в себя все операции, .указанные в примере 1, но химическое травление производят в растворе следующего состава 650 г/л .Н,Р04 (уд.вес.1,3 20 г/л (0,12 м/л) Температура и продолжительность обработки такие же, как и для сплав АО-6.. Для кремнийсодержащего алюминиевого сплава AlSi-11 (кремний 10-12 медь 0,85%; железо 0,13%; марганец следы, .алюминий остальное) и вкладышей подшипников из него травление производится в растворе г./л (уд.вес.1,4 44, г/л (0,25 М/л) Этот способ использован при разработке технологического процесса нанесения свинцово-оловянно-медного приработочного покрытия на биметгшлические подшипники скольжения двигателя СМД-60 с- алюминиевым спла вом АО-6, двигателя СМД-14 с алюминиевым сплавом АМСТ, двигателя СМД-62 с алюминиевым сплавом AlSi-1 Стендовые моторные испытания под шипников с антифрикционным покрытием, нанесенным с использованием предложенного способа их предварительной подготовки, дали положительные результаты: значительно улучшилось качество сцепления покрытия с поверхностью алюминиевого сплава, задиров и отслоений антифрикционного слоя не наблюдалось. По полученным ХЗТД данным эксплуатационных испытаний двигателя СМД-60 с подшипниками, покрытыми антифрикционным слоем с использованием предлагаемого способа, выходы иг строя двигателей по причине эадиров и отслоений антифрикционного слоя практически ликвидированы. Расчёт экономической эффективности от внедрения техпроцесса нанесения приработочного покрытия, осуществление которого невозможно без применения предлагаемого способа подготовки поверхности деталей подшипников двигателя СМД-60 и его модификаций, показал ожидаемый годовой экономический эффект в сфере эксплуатации около 1,7 млн. руб. Формула изобретения Способ подготовки поверхности деталей подшипников скольжения преимущественно из биметалла сталь-алюминий, включающий щелочное обезжиривание и травление в растворе, содержащем ортофосфорную кислоту, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности сцепления покрытия с поверхностью, травление проводят в растворе, содержащем ортофосфорную и пирофосфорную кислоты. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Попилов Л.Я. Советы заводскому технологу. Л., Лениздат, 1975, с.176 (п.п.5 и 7). 2.Патент США 3896009, кл.204-26, 1975.