способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид хрома
Классы МПК: | C25D15/00 Покрытия с включенными в них материалами, например частицами, спиральными пружинами, проволокой, получаемые электролитическим способом или способом электрофореза |
Автор(ы): | Ноздрин Игорь Викторович (RU), Терентьева Марина Александровна (RU), Галевский Геннадий Владиславович (RU), Руднева Виктория Владимировна (RU) |
Патентообладатель(и): | Ноздрин Игорь Викторович (RU), Терентьева Марина Александровна (RU), Галевский Геннадий Владиславович (RU), Руднева Виктория Владимировна (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2012-04-27 публикация патента:
20.05.2013 |
Изобретение относится к области гальванотехники, а именно к получению покрытий из электролитов никелирования с использованием в качестве второй фазы нанодисперсного порошка диборида хрома. Способ включает введение в электролит нанодисперсного порошка диборида хрома с размером частиц 40-70 нм и окисленностью не более 12·10-7 кг кислорода/м2 поверхности в количестве 6-10 кг/м3 в виде электролит-порошковой пасты с содержанием диборида хрома не более 65% мас., обработанной ультразвуком частотой не менее 20 кГц, осаждение покрытия при температуре 323-333 К и катодной плотности тока 0,9-1,0 кА/м 2 и отжиг покрытия в вакууме при температуре 873-1073 К в течение 50-75 мин. Технический результат - повышение микротвердости, износостойкости, коррозионной стойкости покрытий при снижении затрат на их получение. 7 табл.
Формула изобретения
Способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид хрома, включающий введение в электролит порошка диборида хрома, осаждение при температуре 323-333 К, плотности тока 0,7-1,0 кА/м2 и отжиг в вакууме, отличающийся тем, что используют порошок диборида хрома с размером частиц 40-70 нм и окисленностью не более 12·10-7 кг кислорода/м2 поверхности, вводимый в электролит в количестве 6-10 кг/м3 в виде электролит-порошковой пасты с содержанием диборида хрома не более 65 мас.%, обработанной ультразвуком частотой не менее 20 кГц, а отжиг проводят при температуре 873-1073 К в течение 50-75 мин.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к гальванотехнике, а именно к получению композиционных электрохимических покрытий (КЭП) из электролитов никелирования с использованием в качестве второй фазы нанодисперсного порошка (НП) диборида хрома.
Область применения предлагаемых покрытий совпадает с областью применения обычных и известных композиционных покрытий на основе никеля (защита от коррозии и механических повреждений, улучшение прочностных характеристик и износостойкости изделий). Но экономически и технологически наиболее целесообразно применение их для упрочнения деталей, работающих на износ в условиях трения скольжения при средних окружных скоростях (1,5-2, м/с) и удельных нагрузках (5-6 МПа) (валы, втулки, опоры скольжения, шпиндели и др.), упрочнения инструмента и оснастки с особо сложным микрорельефом рабочих поверхностей, восстановления изношенных поверхностей (шеек коленчатого вала и др.), замены в определенных случаях хромовых покрытий, антикоррозионной защиты деталей, работающих в агрессивных средах.
Известен способ получения композиционных покрытий никель-диборид хрома повышенной твердости [1], включающий введение в электролит никелирования порошков бора и хрома, совместное осаждение никеля, бора и хрома и диффузионный отжиг полученных покрытий с образованием боридов хрома и никеля и твердого раствора хрома в никеле. Недостатками способа являются трудности в управлении соосаждением двух компонентов при сравнительно высокой концентрации порошков в электролите (бор - до 80, хром - до 250 кг/м3 ) и сложность корректировки ванны в процессе работы.
Известен способ получения композиционных покрытий никель-диборид хрома повышенной твердости и износостойкости [2], включающий введение в электролит никелирования порошка диборида хрома крупностью 40÷50 мкм, совместное осаждение никеля и диборида хрома на горизонтальный катод и диффузионный отжиг полученных покрытий с образованием боридов никеля и твердого раствора хрома в никеле. Недостатками способа являются чрезвычайно низкая седиментационная устойчивость электролита-суспензии, возможность получения качественных покрытий только значительной толщины (более 500 мкм), что существенно ограничивает круг решаемых с их помощью задач, недостаточная равномерность толщины слоя покрытия (отклонение по толщине более ±0,2 мкм), технологическая нецелесообразность применения таких покрытий для упрочнения деталей со сложным микрорельефом рабочих поверхностей, необходимость проведения длительного высокотемпературного отжига с низкой скоростью нагрева.
Из известных наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ получения композиционных электрохимических покрытий никель-диборид хрома [3], в котором в электролит никелирования вводится микропорошок (МП) диборида хрома с размером частиц 1-3 мкм в количестве 40-60 кг/м3, осаждение покрытия осуществляют из перемешиваемого электролита на вертикальный катод при температуре 323 К и катодной плотности тока 0,5 кА/м2, а изотермический отжиг покрытия проводят в вакууме при температуре 1273-1373 К. В результате обеспечивается повышение микротвердости покрытий, прочности их сцепления со стальной основой, сопротивление износу и коррозии. Недостатками способа являются высокая концентрация диборида хрома в электролите-суспензии, сложность эксплуатации такого электролита из-за его низкой седиментационной устойчивости, применение диборида хрома в виде микропорошка, что затрудняет осаждение никелевой матрицы с однородной мелкозернистой структурой, низкой пористостью и шероховатостью, обеспечивающей абсолютно полное повторение формы изделия вплоть до мельчайших микрорельефов, проведение диффузионного отжига покрытий при высоких температурах и длительных выдержках, что приводит к нежелательным изменениям структуры материала основы и ограничивает область применения КЭП никель-диборид хрома.
Задачей изобретения является повышение микротвердости, износостойкости и коррозионной стойкости покрытий никель-диборид хрома, наносимых на ответственные детали узлов и механизмов машин.
Сущность изобретения состоит в том, что в способе получения КЭП никель-диборид хрома, включающем введение в электролит порошка диборида хрома, осаждение при температуре 323-333 К, катодной плотности тока 0,7-1,0 кА/м2 и отжиг в вакууме, используют порошок диборида хрома с размером частиц 40-70 нм с окисленностью не более 12÷10-7 кг кислорода/м 2 поверхности, вводимый в электролит в количестве 6-10 кг/м3 электролита в виде электролит-порошковой пасты с содержанием диборида хрома не более 65% мас., обработанной ультразвуком частотой не менее 20 кГц, а отжиг проводят при температуре 873-1073 К в течение 50-75 мин.
Указанная задача решается благодаря тому, что в применяемый электролит вводят 6-10 кг/м3 специально подготовленного наноразмерного порошка диборида хрома, обладающего следующими характеристиками:
- содержание основной фазы не менее 92,0% мас.;
- содержание примесей, не более, % мас.: свободного хрома 1,65, свободного бора 1,09, кислорода 3,50, азота 0,82;
- удельная поверхность, м2/кг, 20000-35000;
- средний размер частиц, нм, 40-70;
- форма частиц, близкая к сферической;
- окисленность, кг кислорода/м2 поверхности, не более 12-10-7 ;
- склонен к образованию при хранении микроагрегатов диаметром до 300 нм;
- коррозионностоек при температуре 298-353 К в щелочных и слабокислых электролитах;
- стоек к коагуляции в растворе электролита после обработки ультразвуком частотой не менее 20 кГц в составе электролит-порошковой пасты, содержащей не более 65% мас., диборида хрома, в результате чего легко перемешивается с электролитом и эффективен при относительно низком содержании в электролите.
В отличие от микро- и макропорошков диборида хрома, которые достаточно легко перемешиваются с электролитом, нанопорошок диборида хрома вводится в электролит только при длительном перемешивании в течение 30-50 часов, которое сопровождается усилением процессов коагуляции наночастиц и дальнейшим ростом их микроагрегатов. Поэтому в предлагаемом способе перед введением в электролит осуществляется предварительная подготовка нанопорошка следующим образом. Для расчетного объема ванны и электролита путем тщательного перемешивания до полного смачивания приготавливается электролит-порошковая паста, содержащая не более 65% нанопорошка. Затем приготовленная паста обрабатывается ультразвуком с частотой не менее 20 кГц в течение часа. Затем электролит-порошковая паста постепенно в 5-6 приемов при тщательном перемешивании разбавляется электролитом и переводится в концентрированную электролитную суспензию, содержащую (20-30) % мас., нанопорошка. Далее расчетное количество полученной электролитной суспензии равномерно небольшими порциями при активном барботировании ванны в течение 20-30 минут вводится в электролит. Перед нанесением покрытий свежеприготовленный электролит нагревают до температуры 323-333 К, выдерживают при заданной температуре в течение 6-8 ч, проводят проработку электролита при катодной плотности тока (0,01-0,02) кА/м2, а процесс осаждения проводят при температуре электролита 323-333 К, катодной плотности тока 0,9-1,0 кА/м2, значениях рН электролита 5,0-5,5. Корректировку рН проводят растворами NaOH или H2SO4.
Повышение микротвердости, износостойкости и коррозионной стойкости покрытия происходит за счет совершенствования структуры покрытия в результате комплексного воздействия на него в процессе осаждения нанодисперсных частиц, сочетающего одновременно ее армирование и модифицирование. В результате формируется беспористая субмикрокристаллическая упорядоченная структура с низкими внутренними напряжениями. С увеличением степени совершенства структуры композиционных покрытий повышается их микротвердость, износостойкость и коррозионная стойкость. Повышение прочности сцепления покрытий с основой достигается при их отжиге при температуре 873-1073 К и обусловлено формированием переходного слоя на границе матрица - основа.
Для пояснения изобретения ниже описаны примеры осуществления способа (табл.1).
Таблица 1 | |||||||
Сравнительные характеристики покрытий на основе никеля с нанопорошком (НП) и микропорошком (МП) диборида хрома | |||||||
Условия подготовки порошков СrВ2, электролитов, электроосаждения покрытий и достигаемые результаты | Примеры заявленного технического решения с НП СrВ2 | Прото тип с МП СrВ2 | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 1 | ||
Характеристики диборида хрома СrВ2 | Удельная поверхность, м2/кг Средний размер частиц, нм Окисленность ×107, кг O 2/м2 | 29000 | 29000 | 29000 | 29000 | 29000 | 800 |
50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 2000 | ||
10,0 | 10,0 | 10,0 | 10,0 | 10,0 | 2,5 | ||
Условия подготовки диборида хрома | Приготовление электролит-порошковой пасты с содержанием СrВ 2, % масс. | 65 | 65 | 65 | 65 | 65 | - |
Обработка пасты ультразвуком с частотой, кГц | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | - | |
Продолжительность обработки пасты ультразвуком, мин | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | - | |
Перевод пасты в электролитную суспензию с содержанием СrВ2, % масс. | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | 50 | |
Состав электролита, кг/м3 | NiSO 4·7H20 | 245 | 245 | 245 | 245 | 245 | 245 |
Н3ВО 3 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | |
NaCl | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | |
NaF | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | |
НП CrB 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 14 | - | |
МП СrВ 2 | - | - | - | - | - | 80 | |
Условия подготовки электролита к осаждению покрытий | Проработка свежеприготовленного электролита при температуре, К, | 318 | 318 | 318 | 318 | 318 | 318 |
катодной плотности тока, кА/м2 | 0,02 | 0,02 | 0,02 | 0,02 | 0,02 | 0,02 | |
продолжительностью, мин | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 |
Продолжение таблицы 1 | |||||||
Условия подготовки порошков СrВ2, электролитов, электроосаждения покрытий и достигаемые результаты | Примеры заявленного технического решения с НП СrВ2 | Прото тип с МП СrВ2 | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 1 | ||
Условия электроосажения покрытий | Температура, К Катодная плотность | 323 0,9 | 323 0,9 | 323 0,9 | 323 0,9 | 323 0,9 | 333 0,7 |
тока, кА/м2 | 0,9 | 0,9 | 0,9 | 0,9 | 0,9 | 0,7 | |
Условия термообработки покрытий в вакууме | Температура, К Продолжительность | 973 60 | 973 60 | 973 60 | 973 60 | 973 60 | 1273 120 |
отжига, мин | |||||||
Характеристики покрытий | Содержание СrВ2 в покрытии, % масс. Микротвердость, ГПа | 0,48 5,90 | 0,62 6,00 | 0,63 6,00 | 0,63 5,90 | 0,63 6,10 | 2,87 4,80 |
Внутренние напряжения, МПа | 0,27 | 0,29 | 0,28 | 0,29 | 0,30 | 0,53 | |
Токи коррозии, мА/м 2 Прочность сцепления с | 0,11 46,8 | 0,12 50,1 | 0,13 49,4 | 0,12 50,2 | 0,14 49,6 | 0,59 39,6 | |
основой, МПа | |||||||
Износостойкость (убыль массы) х104, кг/м2 | 42 | 40 | 39 | 41 | 39 | 58 | |
Жаростойкость (скорость окисления на воздухе при температуре 1173 К через 30 мин х105, кг/м2·с | 28 | 30 | 29 | 32 | 28 | 35 | |
Расход порошка СrВ2 х105, кг/м2 , для покрытия толщиной 100 мкм | 0,21 | 0,22 | 0,23 | 0,24 | 0,26 | 1,02 | |
Пример 1. Нанопорошок диборида хрома СrВ2 с удельной поверхностью 29000 м2/кг (средний размер частиц 50 нм) и окисленностью 10,0·10-7 кг O2/м2 вводят в состав электролит-порошковой пасты в количестве 65% мас., которую сначала обрабатывают ультразвуком с частотой 20 кГц в течение 60 мин, а затем путем разбавления превращают в концентрированную электролит-порошковую суспензию с содержанием нанопорошка 25% мас., и вводят в электролит до достижения в нем концентрации нанопорошка 4 кг/м3. Электролит нагревают до температуры 318 К и прорабатывают в течение 120 мин при катодной плотности тока 0,02 кА/м2. Процесс осаждения покрытия на образцы ведут при катодной плотности тока 0,9 кА/м2 и температуре 323 К.
Полученное покрытие имеет характеристики, превышающие аналогичные для прототипа: по микротвердости - в 1,10 раза, прочности сцепления с основой - в 1,18 раза, износостойкости - в 1,35 раза, коррозионной стойкости - в 5,36 раза, жаростойкости - в 1,25 раза. Улучшенные характеристики покрытия достигаются при снижении удельного расхода порошка диборида хрома с 1,02 до 0,21 кг/м2 (в 4,86 раза) и температурно-временных условий термообработки.
Пример 2. Нанопорошок диборида хрома СrВ2 с удельной поверхностью 29000 м2/кг (средний размер частиц 50 нм) и окисленностью 10,0·10-7 кг O2/м2 вводят в состав электролит-порошковой пасты в количестве 65% мас., которую сначала обрабатывают ультразвуком с частотой 20 кГц в течение 60 мин, а затем путем разбавления превращают в концентрированную электролит-порошковую суспензию с содержанием нанопорошка 25% мас., и вводят в электролит до достижения в нем концентрации нанопорошка 6 кг/м3. Электролит нагревают до температуры 318 К и прорабатывают в течение 120 мин при катодной плотности тока 0,02 кА/м2. Процесс осаждения покрытия на образцы ведут при катодной плотности тока 0,9 кА/м2 и температуре 323 К.
Полученное покрытие имеет характеристики, превышающие аналогичные для прототипа: по микротвердости - в 1,25 раза, прочности сцепления с основой - в 1,27 раза, износостойкости - в 1,45 раза, коррозионной стойкости - в 4,92 раза, жаростойкости - в 1,17 раза. Улучшенные характеристики покрытия достигаются при снижении удельного расхода порошка диборида хрома с 1,02 до 0,22 кг/м2 (в 4,54 раза) и температурно-временных условий термообработки.
Пример 3. Нанопорошок диборида хрома СrВ2 с удельной поверхностью 29000 м2/кг (средний размер частиц 50 нм) и окисленностью 10,0·10-7 кг O2/м2 вводят в состав электролит-порошковой пасты в количестве 65% мас., которую сначала обрабатывают ультразвуком с частотой 20 кГц в течение 60 мин, а затем путем разбавления превращают в концентрированную электролит-порошковую суспензию с содержанием нанопорошка 25% мас., и вводят в электролит до достижения в нем концентрации нанопорошка 8 кг/м3. Электролит нагревают до температуры 318 К и прорабатывают в течение 120 мин при катодной плотности тока 0,02 кА/м2. Процесс осаждения покрытия на образцы ведут при катодной плотности тока 0,9 кА/м2 и температуре 323 К.
Полученное покрытие имеет характеристики, превышающие аналогичные для прототипа: по микротвердости - в 1,25 раза, прочности сцепления с основой - в 1,25 раза, износостойкости - в 1,49 раза, коррозионной стойкости - в 4,54 раза, жаростойкости - в 1,21 раза. Улучшенные характеристики покрытия достигаются при снижении удельного расхода порошка диборида хрома с 1,02 до 0,23 кг/м2 (в 4,44 раза) и температурно-временных параметров термообработки.
Пример 4. Нанопорошок диборида хрома СrВ2 с удельной поверхностью 29000 м2/кг (средний размер частиц 50 нм) и окисленностью 10,0·10-7 кг O2/м2 вводят в состав электролит-порошковой пасты в количестве 65% мас., которую сначала обрабатывают ультразвуком с частотой 20 кГц в течение 60 мин, а затем путем разбавления превращают в концентрированную электролит-порошковую суспензию с содержанием нанопорошка 25% мас., и вводят в электролит до достижения в нем концентрации нанопорошка 10 кг/м3. Электролит нагревают до температуры 318 К и прорабатывают в течение 120 мин при катодной плотности тока 0,02 кА/м2. Процесс осаждения покрытия на образцы ведут при катодной плотности тока 0,9 кА/м2 и температуре 323 К.
Полученное покрытие имеет характеристики, превышающие аналогичные для прототипа: по микротвердости - в 1,27 раза, прочности сцепления с основой - в 1,29 раза, износостойкости - в 1,42 раза, коррозионной стойкости - в 4,92 раза, жаростойкости - в 1,10 раза. Улучшенные характеристики покрытия достигаются при снижении удельного расхода порошка диборида хрома с 1,02 до 0,24 кг/м2 (в 4,25 раза) и температурно-временных условий термообработки.
Пример 5. Нанопорошок диборида хрома СrВ2 с удельной поверхностью 29000 м2/кг (средний размер частиц 50 нм) и окисленностью 10,0·10-7 кг O2/м2 вводят в состав электролит-порошковой пасты в количестве 65% мас., которую сначала обрабатывают ультразвуком с частотой 20 кГц в течение 60 мин, а затем путем разбавления превращают в концентрированную электролит-порошковую суспензию с содержанием нанопорошка 25% мас., и вводят в электролит до достижения в нем концентрации нанопорошка 14 кг/м3. Электролит нагревают до температуры 318 К и прорабатывают в течение 120 мин при катодной плотности тока 0,02 кА/м2. Процесс осаждения покрытия на образцы ведут при катодной плотности тока 0,9 кА/м2 и температуре 323 К.
Полученное покрытие имеет характеристики, превышающие аналогичные для прототипа: по микротвердости - в 1,27 раза, прочности сцепления с основой - в 1,25 раза, износостойкости - в 1,49 раза, коррозионной стойкости - в 5,36 раза, жаростойкости - в 1,30 раза. Улучшенные характеристики покрытия достигаются при снижении удельного расхода порошка диборида хрома с 1,02 до 0,25 кг/м2 (в 4,08 раза) и температурно-временных условий термообработки.
Технологическая целесообразность применения нанопорошка диборида хрома с удельной поверхностью 20000 - 35000 м2/кг (средний размер частиц 40-70 нм), ограничения содержания в нем кислорода и проведения его подготовки по схеме «паста - концентрат - электролит» с ультразвуковой обработкой, обоснованность температурно-временных условий термообработки покрытий подтверждаются данными, приведенными в табл.2-7. В табл.2-7 значения износостойкости, коррозионной стойкости и жаростойкости приведены в сравнении с результатами примера 3 табл.1 в относительных единицах.
Таблица 2 | |||||
Сравнительные характеристики покрытий никель - НП СrВ2 различной крупности (для условий примера 3) | |||||
Варианты | Средний размер частиц НП СrВ2, нм | ||||
Результаты | 31 | 40 | 52 | 70 | 99 |
Микротвердость, ГПа | 5,80 | 6,10 | 6,0 | 6,10 | 5,90 |
Износостойкость | 0,89 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 0,93 |
Коррозионная стойкость | 0,84 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 0,72 |
Жаростойкость | 0,85 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 0,89 |
Таблица 3 | |||||
Сравнительные характеристики покрытий никель - НП СrВ2 с различной окисленностью (для условий примера 3) | |||||
Варианты | Окисленность НП СrВ2×10-7, кг O 2/м | ||||
Результаты | 7,1 | 8,9 | 10,0 | 16,3 | 18,9 |
Микротвердость, ГПа | 6,10 | 6,00 | 6,00 | 5,10 | 4,70 |
Износостойкость | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 0,73 | 0,64 |
Коррозионная стойкость | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 0,69 | 0,61 |
Жаростойкость | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 0,73 | 0,76 |
Таблица 4 | |||||
Сравнительные характеристики покрытий никель - НП СrВ2 при различной концентрации НП в электролит-порошковой пасте (для условий примера 3) | |||||
Варианты | Содержание НП СrВ2 в электролит-порошковой пасте, % масс. | ||||
Результаты | |||||
45 | 55 | 65 | 75 | 80 | |
Микротвердость, ГПа | 6,00 | 5,90 | 6,00 | 4,60 | 4,40 |
Износостойкость | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 0,91 | 0,79 |
Коррозионная стойкость | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 0,73 | 0,68 |
Жаростойкость | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 0,75 | 0,72 |
Таблица 5 | |||||
Сравнительные характеристики покрытий никель - НП СrВ2 при различной интенсивности ультразвуковой обработки электролит-порошковой пасты (для условий примера 3) | |||||
Варианты | Частота ультразвука при обработке электролит-порошковой пасты, кГц | ||||
Результаты | |||||
16 | 18 | 20 | 22 | 24 | |
Микротвердость, ГПа | 4,80 | 5,20 | 6,00 | 5,90 | 6,00 |
Износостойкость | 0,83 | 0,89 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
Коррозионная стойкость | 0,73 | 0,81 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
Жаростойкость | 0,70 | 0,74 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
Таблица 6 | |||||
Сравнительные характеристики покрытий никель - НП СrВ2 при различной температуре отжига в вакууме в течение 60 мин (для условий примера 3) | |||||
Варианты | Гемпература отжига в вакууме, К | ||||
Результаты | 773 | 873 | 973 | 1073 | 1173 |
Микротвердость, ГПа | 5,70 | 6,00 | 6,10 | 5,90 | 6,00 |
Износостойкость | 0,86 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
Коррозионная стойкость | 0,72 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
Жаростойкость | 0,70 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
Таблица 7 | |||||
Сравнительные характеристики покрытий никель - НП СrВ2 при азличной продолжительности отжига в вакууме при температуре 973 К (для условий примера 3) | |||||
Варианты | Продолжительность отжига в вакууме, мин | ||||
Результаты | 35 | 50 | 60 | 75 | 90 |
Микротвердость, ГПа | 5,20 | 5,90 | 6,00 | 6,10 | 6,00 |
Износостойкость | 0,88 | 0,97 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
Коррозионная стойкость | 0,76 | 0,95 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
Жаростойкость | 0,72 | 0,93 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
Во всех примерах толщина никель-боридного покрытия составляла 40 мкм. Содержание диборида хрома в композиционных покрытиях определяли весовым методом после растворения покрытия в 10%-ном растворе HNO3 (ГОСТ 5744-94). Процент включения СrВ2 в матрицу рассчитывался как отношение массы нерастворимого остатка к массе покрытия. Микротвердость покрытий измеряли на микротвердомере ПМТ-3 методом статического вдавливания перпендикулярно слою покрытия при нагрузке 0,49 Н по 5-6 измерениям диагонали отпечатка. Внутренние напряжения покрытий измеряли методом деформации гибкого катода. Прочность сцепления КЭП с основой оценивали методом сдвиговых нагрузок. Защитную способность покрытий оценивали по величине токов коррозии между покрытием и основой в нейтральном электролите и по скорости газовой коррозии образцов при нагревании на воздухе. Коррозионные токи определяли методом Розенфельда. Скорость окисления покрытий определяли непрерывным взвешиванием образцов, помещенных в вертикальную трубчатую печь. Износостойкость покрытий определяли в условиях сухого трения. В качестве контртела использовался стальной шар диаметром 0,014 м, выполненный из стали ШХ-15 и закаленный до твердости 40 HRC, вращающийся под нагрузкой 0,8 Н со скоростью 2 об/с.
Предложенный способ получения покрытий никель-диборид хрома по сравнению с прототипом обеспечивает повышение их микротвердости в 1,25-1,27 раза, прочности сцепления с основой в 1,25 раза, износостойкости в 1,49 раза, коррозионной стойкости в 4,54-5,36 раза, жаростойкости в 1,21-1,30 раза. Улучшенные характеристики покрытий достигаются при снижении удельного расхода порошка диборида хрома с 1,02 до 0,23-0,25 кг/м2, т.е. в 4,08-4,44 раза, и температурно-временных параметров термообработки: температуры отжига с 1273 до 873-1073 К, продолжительности отжига со 120 до 50-75 мин. Способ применим в условиях действующего гальванического производства без дополнительных затрат.
Список источников информации
1. Федорченко И.М. Комбинированные электролитические покрытия никель-бор / И.М.Федорченко, Ю.А.Гуслиенко, А.П.Эпик // Порошковая металлургия. - 1972. - № 8. - С.31-34.
2. Гуслиенко Ю.А. Структура и свойства композиционных электролитических покрытий никель-диборид хрома / Ю.А.Гуслиенко [и др.] // Порошковая металлургия. - 1989. - № 3. - С.54-55.
3. Гуслиенко Ю.А. Структура и свойства композиционных электролитических покрытий никель-диборид хрома / Ю.А.Гуслиенко [и др.] // Порошковая металлургия. - 1989. - № 3. - С.56-59.
Класс C25D15/00 Покрытия с включенными в них материалами, например частицами, спиральными пружинами, проволокой, получаемые электролитическим способом или способом электрофореза