Раствор для омеднения стальной поверхности при обработке пластическим деформированием

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

0 5-2

2-20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3751747/22-02 (22) 07.06.84 (46) 28.02,86. Бюл У 8 (71) Брянский ордена Трудового

Красного Знамени технологический институт (72) Е,М.Голубчик и Ю.H.Äîðîôååâ (53) 621.7.933:669.38(088.8) (56) Одинцов Л.Г. Финишная обработка деталей алмазным выглаживанием и вибровыглаживанием. N.: Машиностроение, 1981, с. 154.

Авторское свидетельство СССР и 203715, кл. С 23 Г 17/00, 1967.

Голубчик Е.М. и Дорофеев Ю,Н.

Омеднение стали в глицериновом электролите. — Защита металлов, 1984, т.ХХ, Р 1, с. 149-151. (54)(57) РАСТВОР -ДЛЯ ОМЕДНЕНИЯ

СТАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ОБРАБОТКЕ

ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ преимущественно алмазным выглаживанием, содержащий хлорид меди, органичес„„SU„„1214783

«5114 С 23 С 18/38, С 21 D 7/04 кую кислоту, воду и глицерин, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения микротвердости поверхности и снижения ее шероховатости, а также уменьшения износа деформирующего инструмента, он дополнительно содержит дисульфид молибдена, ацетамид, мочевину, а в качестве органической кислоты— антраниловую кислоту в сочетании со стеариновой при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

Хлорид меди 4-10

Антраниловая кислота 5-10

Стеариновая кислота

Вода

Дисульфид молибдена 1-10

Ацетамид 4-.1 О

Мочевина 0,5-1, О

Глицерин Остальное

1214783

Изобретение отсносится к машиностроению и может быть использовано при комбинированной отделочноупрочняющей обработке пластическим деформированием с нанесением медесодержащих покрытий на поверхности деталей машин и приборов, Цель изобретения — повышение микротвердости поверхности и снижение ее шероховатости, а также уменьшение износа деформирующего инструмента.

Предлагаемый раствор используют следующим образом.

Раствор наносят на поверхность, подлежащую обработке. На поверхности происходит контактное высасывание меди. По истечении 20-60 с производят пластическое деформиро1 ванне, Входящие в состав предлагаемого раствора компоненты сами по себе являются эффективными смазочно-диспергирующими и охлажцающими веществами, а применяемый в качестве смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) раствор этих веществ, сочетая свойства ингредиентов, уменьшает поверхностную энергию и облегчает пластическое деформирование обрабатываемого металла, способствует удалению окисной пленки и десорбции органических соединений. При этом воздействия выглаживающего инструмента и раствора на обрабатываемую поверхность максимально совмещаются во времени и локализуются в простран-стве, Интенсивно осаждающ BcR из раствора па пластически деформируемую стальную поверхность медное покрытие способно разъединять (экранировать) трущиеся тела (деформирующий инструмент и обрабатываемую деталь), предохраняя их от непосредственного контакта, при этом оно обладает малым удельным coIIpoTHB-. лением сдвигу, максимально поглощает теплоту трения, ограничивая нагрев взаимодействующих поверхностей лишь допустимыми температурами, повышает виброустойчивость инструмента

При обработке способом алмазного выглаживания разделительная пленка меди также препятствует на рабочей поверхности выглаживателя протеканию процессов графитиэации и растворения алмаза в обрабатываемом материале, которые происходят при срав- нительно небольших температурах в условиях трения в присутствии ката5

30 г ,3

55 лизаторов типа жеЛеза и никеля. Наличие в растворе воды способствует более полной диссоциации хлорида меци и кислот, что интенсифицирует контактный обмен. Антрациловая и стеариновая кислоты способствуют растворению окисных пленок и предварительной активации стальной поверхности. Применять сильные минеральные кислоты типа соляной в данном случае нельзя, так как их введение резко говышает скорость контактного обмена, что приводит.к осаждению порошкообразного медного покрытия.

Стеариновая кислота способствует образованию на контактирующих поверхностях (деформирующегo инструмента и обрабатываемого металла) твердообразных органйческих пленок, обладающих противоизнасными свойства ми. Коллоицные частицы дисульфида молибдена, вынацая на поверхность обрабатываемого металла и задерживаясь в порах осаждающегося из раствора медного покрытия, попадают в зону деформации, где под действием высоких нагрузок и температур образуется модифицированный антифрикцион ный слой. Обладающие положительным электрическим потенциалом взвешенные в растворе частицы дисульфида молиб-. дена также выполняют роль центров кристаллизации и формирования композиционного медносульфидомолибденового покрытия. Введение ацетамида способствует растворению окисных пленок на говерхности обрабатываемых деталей, что уменьшает время индукционного периода до начала осаждения медного покрытия. Добавка мочевины способствует осаждению более компактного и гладкого медного покрытия. Кроме этого, введение в раствор ацетамида, мочевины и стеариновой кислоты способствует удержанию электролита в зоне контакта алмазного выглаживателя с поверхностью детали, образование прочных полимерных пленок на рабочей поверхности алмазного инструмента, а также обеспечивает взаимоусиление свойств этих компонентов, повышающих эффективность электролита как СОЖ.

Концентрация в растворе хлорида меди должна быть достаточной для образования на стальной поверхности защитной пленки из меди, т.е, не менее 4Z, При достижении концентрации з 12 соли 107 раствор при нормальных условиях становится насьпценным, растворение в нем хлорида меди прекращается. Введение в раствор хлорида меди приводит к протеканию процесса гидролиза этой соли, обеспечивающего достаточное количество ионов водорода для повышения скорости активации поверхносТи обрабатываемой стальной детали. Входящие в состав раствора ацетамид и мочевина также способствуют более быстрому растворению окисных пленок на поверхности стальных деталей. Причем скорость активации поверхности увеличивается в присутствии хлорида меди в связи с анодной поляризацией стальной основы за счет рабаты гальванической пары медь-железо. Присутствие ацетамида и мочевины в растворе способствует осаждению плотного и компактного осадка меди, Концентрация ацетамица для поддержания высокой активности раствора догвкна быть не менее чем 4%, мочевины 0,57. При достижении 10%-ной концентрации ацетамида раствор при нормальных условиях становится насыщенным, Для проявления мочевиной своих комплексообразующих свойств для ионов меди и свойств ингибитора коррозии достаточно 1% ее. Содержание в растворе дисульфида молибдена менее 17 не обеспечивает эффективного проявления его положительных для электролита свойств, а содержание в растворе этих частиц более 107. резко ухудшает сцепляемость покрытия с основой, делает покрытие рыхлым и непрочным к механическому воздействию алмазного выглаживателя. Введение антраниловой кислоты также способствует осаждению плотного и компактного осадка меди, так как эта кислота проявляет комплексообразующие свойства по отношению к ионам меди и повьппает катодную поляризацию при их восстановлении. При содержании антраниловой кислоты ниже 57. катодная поляризация восстановления ионов меди очень мала. Верхний предел ее содержания (107) связан с получением насьпценного раствора. Стеариновая кислота повьппает буферные свойства раствора, что обеспечивает достаточную активность поверхности деталей, а также способствует удержанию частиц дисульфида молибдена в зоне контакта деформирующего инструмента

14783 с обрабатываемой поверхностью. Для выполнения указанных функций стеариновой кислоты должно быть не менее

0,5%, Верхний предел содержания (2,07) связан с ее малой растворимостью. Избыток нерастворяющеlicH стеариновой «пслоты также является положительным качеством для электролита, так как она способна дополнительно поглощать теплоту трения за счет плавления этой кислоты. Замет10 ное повьпнение скорости осаждения покрытия имеет место по достижении содержания в растворе воды 2%, При содержании в растворе воды более 0% резко ослабляется сцепляемость осадка с основой ввиду резко возрастающей скорости контактного обмена, осаждения порашкообразной меди и растравливания стальной основы.

Предлагаемый раствор приготавли— вают путем растворения необходимого количества хлорида меди в соответствующем количестве воды. Полуо ченный растьор нагревают до 60-80 С и в него вводят при перемешивании расчетное количества ацетамида, мочевины, глицерина, антраниловой и стеариновой кислот и коллоидный дисульфид молибдена. Раствор сразу готов к использованию.

Испытания предлагаемого способа проведены в лабарато; ных условиях, Для оценки стойкости алмазного выглаживателя и качества обрабатываемой поверхности проводили испытания прн выглаживании шлифованной стали 45 в закаленном состоянии (HV 580) алмазными наконечниками из синтетических алмазов АРК 4 радиусом 1,5 мм. Скорость выглаживания

100 м/мин, подача 0,04 мм/об. усилие 120 Н. Растворы для омеднения стали, составы которых приведены в табл.1, в зону обработки подавали капельным способом. В ходе испытаний продолжительностью 20 ч опреде1 ляли объем M изношенной части выглаживателя,шероховатость И„и микротвердость Н„ обработанной поверхности.

50 Параметр шероховатости выглаженной поверхности Цс, находили с помощью профилометрапрофилографа, а микротвердость Н . измеряли на приборе

ПМТ-3 с нагрузкой на индикатор

55 0,981 Н, время выдержки 5 с, Результаты испытаний приведены в табл.1.

В табл.2 представлень данные по сравнению положительного эффекта

1214783 гаемый раствор . омеднения стали обеспечивает повышение качества обработки и уменьшение износа деформирующего инструмента.

Таблица

Состав раствора, мас.X

Re> мкм

Врем выW э, 10-э

Хлорид меди

Антре- Стеар ниловая новая кислота кисло

Глицерин дерк ки, СиС2ь»

2 CuCl либде

2 " Осталь- 40 О 12 6121 0 100

5 0 5

0,5 ное

10 2 О 10

f0 2,0 20

40 0,10 6327 0,089

40 0 11 6280 0 093

40 О, 13 6083 0, 125

40 0,13 6075 0,118

40 О, 11 6298 0,092

1>0!

10

1,0

f0

0,8

3,5

7, 0>75

1,25 11

7 5

5,5

40 0,12 62 11

0,098

0,088

0,090

5 0,2

10 2,0

0,5

40 0,)0

40 0,11

64 32

1,0

10 2,0 20

10 . 10

1,0

6305

0,8, 3>5 0,4

3,5

4,5 0,4

10,5 2,5

1,5

65 105 105. 15

5 5,5

7 0,75 7,5 1,25 11

10 . 2 О 10

10 2 О 10

1,0

1,0

10!

10

1,0

10 2,0

10 2,0

10

1,0

10

Таблица 2

Состав раствора, мас.K

Время вы

Хлорид меди

Органические кислоты

w э. 10-э

8 яр Hf, мкм НПа дерк

» леи- .Вен- Вин- Лимон- Амина-! ух- Глн овая вой ная ная уксус-I eye- целая ная ) иая рии

CuCli»

"28,0 теаино ки, с ая ост. 40» 14 6028 О, 120

10

f0) !

0,!8

5990 О, 178

10

0>17

5987 0,182

-Я- 0,17

10

5994 О, 175

6010 О, 149

6008 0,143

0i16

10

10

0,f5 предлагаемого раствора с раствором.прототипом.

Сравнение данных табл. и 2 позволяет сделать вывод, что предла3 5 0 4 4 5 0 4

lQi5 10,5 1,5 10>5 2>S

40 О, 12 6094 0,1 15

40 0 ° 12 6071 0,117

40 О, 11 6320 0,092

20 0,!1 6297 0>092

60 0,12 6104 0,090

19 О, l1 6294 0„094

6 О 12 6099 0 090

1214783 Продолжение табл.2

Состав раствора, мас,Z

М/

Н3 10 3

Органические кисл

Елорид меды

Си

° 2 нан

1О

1О и

О;15 6005- 0,144

10

0,14 6016

0,131

10.

О, 14 6022

О, 127

О, 15 6018 О, 133

7 5

О, 14 6019 О, 126

Заказ 860/40 Тираж 877 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель P.Óõëèíîíà

Редактор Л.Повхан Техред С.Мигунова Корректор А.Тяско