способ изготовления деталей с твердым электрохимическим хромовым покрытием

Формула изобретения

Способ изготовления деталей с твердым электрохимическим хромовым покрытием, включающий хромирование деталей, отжиг и контроль твердости покрытия, отличающийся тем, что перед хромированием деталей изготавливают образцы-свидетели и контрольные образцы, затем хромируют детали с образцами, а перед отжигом деталей проводят отжиги образцов-свидетелей при разных температурах в интервале 200-300^oС и контрольных образцов при температуре 180-200^oС, после чего проводят контроль твердости покрытия образцов, выбирают оптимальную температуру отжига, обеспечивающую максимальный прирост твердости покрытия, относительно его твердости на контрольных образцах, а отжиг деталей ведут при оптимальной температуре.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться при изготовлении стальных или чугунных деталей, инструмента с твердым электрохимическим хромовым покрытием.

Для подобных изделий стремятся получить высокую твердость хромового покрытия. Однако при обезводороживающем отжиге твердость покрытия снижается. Отжиг необходим для устранения водородной хрупкости покрытия и изделия. Режим отжига регламентируется стандартом - ОСТ 95.1940-78 "Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Хромирование. Типовой технологический процесс": 180-200^oС, 3 ч.

Способ изготовления деталей с подобным отжигом взят за прототип.

Недостатки прототипа: не обеспечивается максимальная твердость покрытия из-за низкой температуры и слабой реализации диффузии элементов в металле покрытия и из основы детали в покрытие.

Задача изобретения: обеспечить максимальный прирост твердости покрытия при отжиге.

Способ изготовления деталей с твердым электрохимическим покрытием включает хромирование деталей, отжиг и контроль твердости покрытия, при этом перед хромированием деталей изготавливают образцы-свидетели и контрольные образцы, затем хромируют детали с образцами, а перед отжигом деталей проводят отжиги образцов-свидетелей - при разных температурах в интервале 200-300^oС и контрольных образцов при температуре 180-200^oС, после чего проводят контроль твердости покрытия образцов, выбирают оптимальную температуру отжига, обеспечивающую максимальный прирост твердости покрытия, относительно его твердости на контрольных образцах, а отжиг деталей ведут при оптимальной температуре.

Способ проверен практически в двух примерах, где температура отжига варьировалась на трех уровнях: 200, 250 и 300^oС. Микротвердость хромового покрытия определяли на поперечных микрошлифах методом поперечной царапины (способ по патенту РФ 2066861, МПК6 G 01 N 3/46). Число стальных образцов при каждой температуре - 5, число царапин - по 3 на образец. Хромирование выполнено в стандартном электролите по ОСТ 95.1940-78. Образцы пластинчатые толщиной 7-8 мм, длиной 30-40 мм.

В таблицах 1 и 2 представлены усредненные результаты после оценки промахов. Значимость различия средних значений твердости контрольных образцов (200^oС) и с отжигом при оптимальной температуре оценивали по превышению их разницы с погрешностью определения микротвердости при данном ее уровне. Точность определения ширины канавки царапины принималась равной 0,3 мкм. Обозначение: Тд/о - температура диффузионного отжига.

Пример 1. Хромировали и отжигали образцы инструментальных сталей Х12М, ХВГ и быстрорежущей Р6М5. Хромирование выполнено в электролите с добавкой ультрадисперсных алмазов (УДА). Образцы предварительно термообрабатавали по стандартным режимам и шлифовали. Толщина хромового покрытия равна 30-40 мкм.

Результаты определения микротвердости - в таблице 1.

Эффект повышения микротвердости на стали X12М при оптимальной температуре 300^oС равен 5% (1198 и 1258 H_p0,2), на стали ХВГ - 28,8% (300^oС, микротвердость 1161 и 1495), быстрорежущей стали Р6М5 - 14,5% (250^oС, микротвердость 1161 и 1330). При отжиге в интервале температур 200-300^oC твердость сердцевины остается одинаковой с учетом погрешности (таблица 1). Повторный отжиг образцов стали Р6М5 при повышенных температурах показал существенное снижение микротвердости. Способ осваивается в инструментальном производстве.

Пример 2. Хромировали и отжигали образцы из чугуна с шаровидным графитом. Образцы вырезали из шаровых пробок запорных газовых кранов типа "Борзиг". Толщина хромового покрытия 64-76 мкм. Хромирование выполнено в электролите без добавки УДА. Результаты определения микротвердости - в таблице 2.

Эффект повышения микротвердости при оптимальной температуре 300^oС равен 29,8% (972 и 1262 H_p0,2). Твердость чугуна остается одинаковой с учетом погрешности.

Прочность сцепления хромового покрытия, определяемая стандартными методами (ГОСТ 9.302-88), остается удовлетворительной при отжиге при всех опытных температурах.

Пластичность хромового покрытия оказалась лучшей при отжиге от повышенных температур 250 и 300^oС - таблица 3. Пластичность проверяли двумя методами, первый - по сопротивлению скалывания хрома на сбеге поперечной царапины, метод описан в заявке 99115981 от 22.07.99. Второй метод - по числу кольцевых трещин на хромовом покрытии вокруг отпечатка от воздействия конуса твердомера "Роквелл".

Технический результат внедрения предлагаемого способа заключается в повышении твердости поверхности хромированных изделий, а, значит, и износостойкости, сопротивления скалыванию хрома, стойкости к задирам, царапинам и другим механическим дефектам. Повышается срок службы хромированных деталей, сокращается число восстановительных ремонтов. При этом не требуется дополнительных затрат, кроме изготовления и испытания небольшой партии образцов при разработке технологии изготовления типовых деталей. Учитывая широкое применение хромирования в промышленности, можно ожидать существенного народно-хозяйственного эффекта.

Способ внедрен при ремонте шаровых пробок запорных газовых кранов "Борзиг", "Кобе" типа ДУ700, ДУ-1000, осваивается в инструментальном производстве.