Способ получения композиционных покрытий Советский патент 1982 года по МПК C25D15/00 

Изобретение относится к наяёсенй электролитических композиционных покрытий и может быть использовано при изготовлении и восстановлении изношенных поверхностей деталей машин, работающих в узлЛх трения. Известен способ получения композиционных покрытий в частности никель - ttoSj, , включающий электроосаждение покрытия из суспензии дисульфида молибдена в электролите никелирования (1. Недостатками способа являются низкая производительность процесса, связанная сневозможностью применения высоких плотностей тока, приводящих к ухудшению качества покрытия (осадок получается грубым, рыхлым и не подходит для поверхностей трения), невозможность получения ко позиционных покрытий толщиной более лЗО мкм с содержанием дисульфида молибдена более 20% из-за изоляции катодной поверхности. Известен способ получения композиционных ПОК1ИЛТИЙ, включающий попеременное электрохимическое осаждение металла и нанесение дисульфйvaa молибдена на поверхность изделия , Согласно этому способу покрываемую Поверхность в процессе элект,ррхимического осаждения металла, в частности никеля, натирают брикетом спрессованного дисульфида молибдена, при этом удельное давление брикета на поверхность изделия составляет 0,8-1 кгс/см, а плотность катодного тока при осаждении никеля - 0,25-0,3 (2. Недостаткгили этого способа являются низкая производительность процесса, обусловленная тем, что с использованием брикета не представляется возможным вдавливать частицы Дисульфида молибдена и осуществлять пластическое деформирование микронеровностей, образующихся в процессе электроосаждения металлического слоя; невозможность получения композиционных покрытий с высоким содержанием частиц дисульфида молибдена (более 12 об.%) из-за малого удельного давления бруска и высокой проч ности связывающего материала; малая толщина покрытий, связанная с тем, что этим способе не обеспечивается сглаживание микронеровностей, обраЭУ10ЩИХСЯ во время нанесения покрытия .

Целью изобретения является интенсификация процесса и увеличение толщины покрытия.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему попеременное электрохимическое осаждение металла и нанесение дисульфида молибдена на поверхность изделия, дисульфид молибдена нанося на поверхность роликом из суспензии при удельном давлении его на поверхность 6-12 кгс/см, а электрохимическое осаждение метал;1а ведут при плотностях, тока 5-8 А/см

Способ осуществляют следующим , образом. .

Деталь закрепляют в приспособглении таким образом, чтобы часть поверхности, на которую наносят покрытие, находилась в электролите. Около поверхности детали, находящейся за пределами объема электролита, устанавливают ролик, смачиваемый в течение проведения процесса суспензией дисульфида молибдена в формидроне при концентрации .дисульфида молибдена 60%. Дл.я получения композиционного покрытия деталь приводят во вращение с тангенциальной скоростью движения поверхности 2,55,0 м/с. При плотности тока 0,10,15 А/см., напряжении 3-6В первоначально осаждают подслой чистого металла толщиной 4-7 мкм для улучшения сцепления последующего композиционного покрытия с основой. При проведении процесса осуществляют прокачивание электролита в зоне электролиза. Далее, не прерывая процесса электрохимического осаждения металла к поверхности, находящейся в данный момент вне электролита, прижимают ролик, смоченнъй суспензией, с усилием 6-12 кгс/см и устанавливают плотность тока 58 А/см при напряжении 6-10 В.

Механизм образования композиционного покрытия заключается в следующем.

При выходе поверхности детали из зоны электролиза ролик, смоченный суспензией, вдавливает частицы дисульфида молибдена в микроуглубления поверхности осажденного, металла. Одновременно при удельном давлении 6-12 кгс/см происходит пластическая деформация микронеровностей, образующихся во время осаждени металла, и захват частиц на поверхности деформируемым металлом.

Вдавливание частиц дисульфида молибдена в микроуглубления поверхности и пластическую деформацию образующихся микронеровностей производят непрерывно (в каждый слой металла, получрнчого при однократном прохождении зоны электролиза), или периодически (в каждый слой металла, образованный при многократном прохождении зоны электролиза). Неперывное вдавливание частиц и пластическая деформация микронёровностей осуществляются при постоянна поджатом ролике к поверхности осаждения, а периодическое, когда прижим ролика производится через определенные промежутки времени. .

Пластическое деформирование обра0 . зующихся микронеровностей ведет к прекращению роста кристаллов и образованию новых центров кристаллизации. Это позволяет применять вы- сокие плотности тока от 5 до 8 А/см 5 и таким образом, интенсифицировать процесс получения покрытия.

Пластическая деформация приводит к сглаживанию образующихся микронеровностей, что обеспечивает 0 выравнивание плотности тока по поверхности и тем самым увеличение толщины покрытия.

Изменение силы давления ролика от О до 12 кгс/см дает возможность 5 регулировать содержание частиц по толщине покрытия и получать как чистометаллкческие, так и композиционные с содержанием частиц дисульфида молибдена до 25-30 об.%. ,. Пример 1. Кс 1Позициоиные электрохимические покрытия на основе меди и дисульфида молибдена наносят на подшипники скольжения из свинцовистой бронзы следующим образом.

Вначале: осаждают слой чистой меди толщиной около 5 мкм иэ электролита, содержащего, г/л;

Сернокислая медь 350

Серная кислота 75

8

Фенол

1

0 при плотности тока 0,1 А/см и

Напряжении 4 В. Далее наносят композиционный слой. Ролик, смоченный суспензией, содержащей 60% дисульфида молибдена в формидроне, прижи5 /мают к поверхности детали с усилием 10 кгс/см. Электрохимическое осаждение металла ведут при плотности катодного тока 8 А/см, напряжении 8В, величине межэлектродного зал зора 0,5 мм (без учета толщины осадка), температуре электролита 3 5с, тангенциальной скорости вращения катода 3,6 м/с. В течение 25 мин получают пок{ 1ытие толщиной 1,2 мм с содержанием дисуль фида молибдена 27,5 об.%.

При изгибе образца на угол 90 отслоение покрытия не наблюдается. Покрытия обладают свойствами самосмазывания, коэффициент трения 0 0,0235.

Пример 2, Ксмпозиционное покрытие на основе железо-цинкового сплава и дисульфида молибдена наносят на стальную поверхность катода следующим образом. Вначале осаждают слой чистого железо-иинкового сплава толщиной .7 мкм из- электролита, солержащего г/л: Сернокислый цинк 300 Сернокислое железо 25 Сернокислый натрий 100 Сернокислый алюминий 40 при плотности тока 0,05 А/см и напряжении 3 В. Далее наносят композиционный сл для чего ролик, смоченный суспензией, содержащей 60% дисульфида мо либдена в формидроие, прижимают к .поверхности детали с усилием 12 кгс/см. Электрохимическое осаж дение металла ведут при плотности катодного тока 5 А/см, напряжении 7 В, величине межэлектродного зазора 0,6 мм (без учета толщины оса ка) г температуре электролита тангенциальной скорости вращения катода 4,2м/с. В течение 40 мин получают покры тие толщиной 1 мм с содержанием дисульфида молибдена 23,4 об.%. Сцепление осадка с подложкой хо рошее. Покрытие обладает свойст:вам самосмазывания, коэффициент трения 0,037. Пример 3, Композиционное покрытие на основе цинк-никелевого сплава наносят на стальную поверхность катода следующим.образом. Вначале осаждают слой чистого цинк-никелевого сплава то пциной л/6 мкм из электролита следующего ростава, г/л{ Цинк сернокислый 300 Никель-аммоний сернокислый50Натрий уксуснокислый 50 при плотности тока 0,06 А/см и напряжении 4 В. Далее ролик, смоченный суспензией, содержащей 60% дисульфид) мо либдена в формидроне, прижимают к поверхности детали с усилием 12 кгс/см. Электрохимическое осаждение, металла ведут при плотности катодного тока 5 А/см, напряжении 7В, величине межэлектродного зазора 0,5 мм (беэ учета толщины осадка) , температуре электролита , тангенциальной скорости вращения катода 3,8 м/с. . Получают покрытие толщиной 0,72 мм с содержанием дисульфида молибдена 25,3 об.%. При изгибе образца на угол 90 отслоение покрытия не наблюдают. Покрытия обладают свойствами самосмазывания, коэффициент трения 0,03. По сравнению с известным предлагаемый способ получения композиционных покрытий обеспечивает повышение производительности в 3-5 раз и увеличение толкданы покрытия до 1,2 мм, что позволяет восстанавливать детали со значительным износом, а также изготавливать новые. .Формула изобретения Способ получения композиционных покрытий, включающий попеременное электрохимическое осаждение металла и нанесение дисульфида молибдена на поверхность изделия, о т л ич а ю щ и ис я тем, что, с целью интенсифдаации процесса и увеличения толщйчы покрытия, дисульфид молибдена наносят на поверхность изделия и виде суспензии роликом при удельном давлении его на поверхность 6-12 кгс/см а электрохимическое осаждение металла едут при плотностях тока 5-8 А/см . . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. СайФуллин Р.С. композиционные покрытия и материалы. М., Химия; 1977, с. 137-138. 2. Авторское свидетельство СССР, № 412294, кл. С 25 D 5/22, 1972.