раствор для нанесения защитного покрытия на порошковые стали химическим методом

Формула изобретения

Раствор для нанесения защитного покрытия на порошковые стали химическим методом, содержащий никеля дихлорид, янтарную кислоту, натрия фторид, натрия гидроксид и натрия гипофосфит, отличающийся тем, что в него введены дополнительно фторопластовая суспензия Ф-4Д - 50%-ный водный раствор и фторопластовая суспензия Ф-3М - 25%-ный спиртовой раствор и компоненты взяты в следующем соотношении, г/л:

Никеля дихлорид	8-10
Янтарная кислота	10-12
Натрия фторид	1-2
Натрия гидроксид	4-5
Натрия гипофосфит	15-20
Фторопластовая суспензия Ф-4Д	20-30
Фторопластовая суспензия Ф-3М	5-10

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке порошковых сталей, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения порошковых стальных изделий.

Главной задачей при нанесении покрытия на порошковые стали является закрытие поверхностной пористости в целях предупреждения попадания в поры различных растворов. Основными недостатками известных способов является наличие несплошностей на границе раздела покрытия - порошковая основа в виде недостаточной активности поверхности основы, что снижает коррозионную стойкость изделий /Ермаков С.С., Везников Н.Ф. Порошковые стали и изделия. М.: Машиностроение, 1990,с. 319/.

Известен раствор для нанесения химическим способом коррозионно-стойкого покрытия на углеродистые литые и порошковые стали, включающий активацию поверхности, осаждение никеля из раствора, содержащего, г/л:

хлористый никель - 30, ацетат натрия - 10 и гипофосфит натрия - 20 /Патент 2000888 15.10.93. Бюл. №37-38/. Однако известно, что никель-фосфорное покрытие, наносимое из растворов, не содержащих функциональных добавок, имеет, хотя и незначительную, пористость, что снижает их защитные свойства.

Наиболее близким (прототип) по функциональному назначению к предлагаемому является раствор, содержащий, г/л: никеля дихлорид 10-20, янтарную кислоту 12-20, натрия фторид 2-4, натрия гидроксид 5-7, натрия гипофосфит 15-22, меркупраль 0,5-1,2, водный раствор полимера 2-6 /Патент № 2235803, Бюл. №25, 10.09.2004/.

Однако изделия с покрытием, полученным из этого раствора, обладают невысокой коррозионной стойкостью. Это объясняется тем, что полученное химическим путем покрытие подвергается термообработке при 370-390°С, а входящий в состав поливиниловый спирт при этой температуре разлагается, что приводит к образованию новых пор.

Перед авторами стояла задача повышения ресурса работы изделий из порошковой стали путем защиты их от воздействия агрессивной среды.

Эта задача решена тем, что в раствор, содержащий никеля дихлорид, янтарную кислоту, натрия фторид, натрия гидроксид, натрия гипофосфит, введены дополнительно фторопластовая суспензия Ф-4Д (50%-ный водный раствор) и фторопластовая суспензия Ф-3М (25%-ный спиртовой раствор) и компоненты взяты в следующем соотношении, г/л:

Никеля дихлорид	8-10
Янтарная кислота	10-12
Натрия фторид	1-2
Натрия гидроксид	4-5
Натрия гипофосфит	15-20
Фторопластовая суспензия Ф-4Д	20-30
Фторопластовая суспензия Ф-3М	5-10

Сущность изобретения заключается в том, что в процессе термообработки при температуре 370-380°С вводимый фторопласт Ф-3М плавится и вместе со спекающимся фторопластом Ф-4Д заполняют имеющиеся поры и таким образом на поверхности порошковой стали образуется практически беспористое металлополимерное покрытие с улучшенными физико-механическими характеристиками.

Пример приготовления раствора никелирования.

Раствор готовят с таким расчетом, чтобы при отсутствии детали в ванне не происходило образование никеля в растворе. В процессе приготовления раствора все компоненты, кроме натрия гипофосфита, растворяют в дистиллированной воде каждый отдельно при температуре 18-25°С, а после фильтрации сливают вместе. Фторопластовые суспензии вводят в раствор никелирования перед самым началом процесса. Затем доводят температуру раствора до температуры 35-40°С и в ванну загружают гипофосфит и далее процесс ведут при температуре 75-80°С.

По окончании процесса образцы с покрытием подвергают термообработке при температуре 370-380°С в течение 50-60 мин.

В качестве наполнителей использовали 50% водную суспензию фторопласта Ф-4Д (ТУ 6-05-041-508-79) и суспензию фторопласта Ф-3М (ТУ 6-05-1246-76), представляющая собой взвесь порошка Ф-3М в этиловом спирте с массовой долей полимера 22-33%.

Был разработан ряд составов для химического никелирования, приведенный в таблице 1.

Покрытия из разработанных составов наносили на изделия из порошковой стали. В качестве порошкового материала, из которого изготовлялись образцы, применялся железный порошок ПЖВ 2.200.26 ГОСТ 9849-86. Пористость заготовок после прессования составляет 15-25%. Подготовку поверхности образцов из порошковой стали перед нанесением покрытия осуществляли по известным методикам /Вишенков С.А. Химические и электрохимические способы осаждения металлопокрытий. М.: Машиностроение, 1975/. Эффективность предлагаемых покрытий проверяли на коррозионную стойкость в морской воде, определяли коэффициент трения. Коэффициент трения определяли на торцевой машине трения при скорости V=0,048 м/с в масле И-40. Определяли толщину покрытий. Результаты приведены в табл. 2.

Как видно из таблиц, покрытия из предлагаемых растворов обладают более низким коэффициентом трения, повышенной коррозионной стойкостью.

Таблица 1.
Компоненты	Содержание, г/л			прототип
	1	2	3
Никеля дихлорид	8	9	10	10
Янтарная кислота	10	11	12	12
Натрия фторид	1	1,5	2	2
Натрия гидроксид	4	4,5	5	5
Натрия гипофосфит	15	17,5	20	20
Суспензия фторопласта Ф-4Д	20	25	30	-
Суспензия фторопласта Ф-3М	5	7,5	10	-
Поливиниловый спирт	-	-	-	3
Режим осаждения
Температура, °С	75-80			80
Время, мин	50-70			60

Таблица 2 Свойства покрытий
Показатели	Номер композиции			прототип
	1	2	3
Толщина покрытий, мкм	25	30	35	18
Коэффициент трения, V=0,048 м/с	0,12	0,12		0,24
Стойкость в морской воде	Следы коррозии появляются после испытаний в течение 20 суток			Пятна коррозии появляются через 5 суток

На основании вышеизложенного считаем, что предлагаемый нами раствор для нанесения коррозионно-стойкого и антифрикционного покрытия на пористые порошковые стали отвечает требованию изобретательского уровня и может быть использован в промышленности.

Проведенный патентно-информационный поиск позволяет нам судить о новизне изобретения и предлагаемый нами раствор может быть защищен патентом Российской Федерации.