Способ получения композиционных покрытий на основе меди

 

Сущность изобретения: для упрочнения инструмента на поверхность наносят состав , содержащий, мас.%: хлористая медь 8-12; соляная кислота 2,2-2,7; глицерин 45,2-61,2; дисульфид молибдена 1,2-1,7; карбид или нитрид бора 1,2-1,7; сернокислый барий 1,2-1,7; поливиниловый спирт

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5 )5 С 23 С 18/38, 20/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗО6РЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ч н (21) 4789247/26 (22) 08.02.90 (46) 30,12.92. Бюл. N. 48 (71) Научно-производственное объединение нАтомкотломаш" (72) Ю,И. Крицкий, А,П, Семенчук, Н.И. Райко и В;А, Устинов (56) Сайфуллин P.Ñ. Композиционные по.крытия и материалы, М.: Химия, с, 11- 23, 146-168, 238-244, 1977, Реферативный журнал "Коррозия и защита от коррозии", N 4, 1978, реферат

4К247П.

Авторское свидетельство СССР

N,t214783, кл. С 23 С 18/38, 1984.

Изобретение относится к области нанесения химических покрытий, в чаСтности для химического Осаждения композиционных покрытий, и может быть использовано в любой отрасли машиностроения *для поверхностного уйрочйения инструмента.

Анализ отказов и неисправностей машин, механизмов и инструмента показыва- ети что прочность поверхностйого слоя деталей является основным фактором, определяющим их надежность. Разрушение деталей машин, работающих в трущихся сопряжениях, начинается в большийстве случаев с поверхности. В связи с этим к поверхностным слоям предъявляются выСОкие требования. Поэтому все большее внимание уделяется различным методам поверхностного упрочнения. Одним из перспективных методов повышения износостойкости поверхности инструмента,, 5Ы,„, 1784657 At (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ МЕДИ (57) Сущность изобретения: для упрочнения инструмента на поверхность наносят состав, содержац ий, мас.7: хлористая медь

8-12; соляная кислота 2,2-2,7; глицерин

45,2-61,2; дисульфид молибдена 1,2 — 1,7; карбид или нитрид бора 1,2-1,7; сернокислый барий 1,2-1,7; поливиниловый спирт (6%-ный водный раствор) 25 — 35, после чего инструмент нагревают до 300 С и выдерживают в течение 1 — 1,5 ч. 1 табл, является химическое оса>кдение композиционных покрытий.

Композиционные покрытия, получаемые методом химического осаждения из суспензий, состоят из матрицы, преимуще- (.ф ственно никелевой или медной и осаждае- ф, мой на нее частиц, придающих Q поверхностному слою износостойкость и у

С1тихтэющих коэффициент трения. Таким образом, покрытие уСловно состоит из двух фаз.

Известны раСтворы дяя химического а меднения, содержащие в своем составе соль меди, глицерин в качестве комплексообразователя и формальдегид, этиловый спирт B качестве восстановителя, Однако данные растворы не технологичны в экспл,атации, т.к, име:от низкую скорость осаждения (1 — 2 мкм в час) и недолговечны.

1784657

Известен раствор для химического меднения, содержащий следующие компоненты:

Хлористая медь, г 100-300

Соляная кислота (35%-ная), мл 25-40

Глйцерин, л, до 1

Ъ

Саста имеет достаточно высокую скорость1осаждения медной пленки, однако она имеет низкую твердость и износостойкость, и может быть использована, в основном, в декоративных целях.

За прототип взят раствор для омеднения стальной поверхности при обработке пластическим деформированием. Раствор имеет следующий состав, мас.%:

4 — 10

5 — 10

0,5 — 2

2 — 20

1 — 10

4 — 10

0.5 — 1,0

Остальное

Хлорид меди

Актраниловая кислота

Стеариновая кислота

Вода

Дисульфид молибдена

Ацетамид

Мочевина

Глицерин

Хлористая медь

Соляная кислота

6% раствор поливинилового спирта в воде, Дисульфид молибдена

Карбид (нитрид) бора

Сернокислый барий

Глицерин

8 — 12

2,2-2,7

25-35

1,2 — 1,7

1,2-1,7

1,2-1,7

45,2 — 61,2

Состав имеет высокую скорость осаждения, обладает малым удельным сопротивлением сдвигу, поглощает теплоту трения, повышает виброустойчивость инструмента, что позволяет эффективно его использовать при алмазном выгла>кивании, Однако в связи с тем, что механизмы выглаживания и резания различны, данный состав не дает эффекта повышения износостойкости при резании.

Цель изобретения — повышение эксплуатационных свойств состава за счет включения компонентов, обеспеч йв ающих поверхности повышейную износостбйкость и низкий коэффициент трения, Поставленная цель достигается тем, что состав для химического осаждения компоЗИЦИОНнь1х покрытий, содержащий хлористую медь, дисульфид молибдена, соляную кислоту, глицерин, дополнительно содержит поливиниловый спирт, сернокислый барий и карбид (нитрид) бора при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Б предлагаемом составе первая фаза покрытия образуется за счет восстановления содержащегося в рабочей среде галогенида, наносимого металла — хлористой

5 меди.

Второй фазой покрытия являются осаждающиеся на матрицу из суспензии частицы дисульфида молибдена (MoSz), нитрида (BN) или карбида (В4С) бора, поливинилового

10 спирта, сернокислого бария.

Таким образом на поверхности инструмента образуется осадок (пленка), состоящая из полилигандных компонентов.

Под влиянием последующей термооб15 работки (t=300 С, T=1 ч) происходит превращение полилигандных комплексов в химически связанную металлополимерную систему. После термообработки поверхность пленки обладает. повышенной адге20 зией к подложке.."

В процессе резания под влиянием повышенных температур и давлений происходит термическая деструкция металлополимерных соедйнений. Продукты

25 деструкции полимера интенсивно диффундируют в поверхностные слои инструмента, одновременно облегчая диффузию металлическйх осадков.

Осаждение MaSz необходимо для сни30 >кения коэффициента трения наносимого покрытия, оса>кдение микрочастиц a-BN или ВаС придает поверхности повышенную твердость, износостойкость.

Поливйниловый спирт выполняет двой35 ную функцию: с одной стороны он обеспечивает поддержание частиц второй фазы во взвешенном состоянии, с другой — термодеструкция полимера при нагреве упрочняемого изделия до 300 С и выдержке в течение

40 1 — 1,5 ч приводит к насыщению поверхности активным углеродом.

Прйсутствие во второй фазе покрытия

BaSO4 способствует лучшему "зарастанию" частиц нитрида (карбида) бора в матрице, а

45 также снижению шероховатости покрытия, Выбор количественного содержания компонентов при этом обусловлен следующим.

Концентрация в суспензии хлорида ме50 ди и-соляной кислоты в интервалах 8 — 12% и

2,2-2,7% соответственно определяется подержанием скорости осаждения покрытия в интервале 0,8-1 мкм в мин. Меньшие концентрации уменьшают производительность

55 процесса, большие — приводят к коррозии обрабатываемой детали.

Используется 6%-ный раствор поливинилового спирта в воде, Такая концентрация обеспечивает необходимую вязкость

1784657 которого описано выше. После выдержки в растворе в течение 5 мин инструмент промывается под слабой струей проточной воды и обдувается горячим воздухом втечение

10 мин, В дальнейшем выполняют термообра.ботку сверл при температуре 300 С в течение 1-1,5 ч, 45

50 суспензии, йри которой частицы второй фазы находятся во взвешенном состоянии, КоНцентрация раствора поливинилового спирта в суспензии принята в интервале

25-35 . Менее 25 раствора поливинило- 5 вого спирта в суспензии не обеспечивает осаждения .на матрицу нитрида (карбида) бора. кроме того, снижает эффект науглероживания поверхности.

Увеличение концентрации поливинило- 1,0 вого спирта более 35 . снижает скорость восстановления меди и увеличивает расход состава за счет выноса вместе с инструментом, Оптимальными дозами использования 15 порошков второй фазы MoSz и а-BN(B4C) является концентрация 1,2-2,7 /.

Уменьшение концентрации менее 1,2 снижает износостойкость поверхности, увеличение концентрации более 1,77 не при- 20 водит к существенному увеличению износостойкости поверхиости, делает покрытие рыхлым и непрочным.

Состав для химического осаждения готовят следующим образом. 25

В подогретый до температуры 80-10Q C глицерин вливают соляную кислоту, затем в состав добавляют хлористую медь, сернокислый барий, дисульфид молибдена и нитрид(карбид) бора, Отдельно в водяной бане 30 готовится 6 -ный раствор поливинилового спирта и добавляется в состав.

П р и м.е р. Сверла диаметром 17,0 по

ГОСТ 20696-75, изготовленные из стали

Р6М5, упрочнялись путем нанесения на их 35 рабочую поверхность композиционного покрь!тия.

Предварительно сверла были.обезжирень в стандартном водно-моющем составе с использованием ультразвуковой установ- 40 ки мод. УЗУ-0,25.

Затем рабочую часть инструмента окунали в состав для химического осаждения композиционных покрытий, приготовление

Формула изобретения

Способ получения композиционных покрытий на основе меди,.включающий нанесение на поверхность изделия состава, содержащего хлористую медь, кислоту, глицерин, дисульфид молибдена и органическую добавку, отличающийся тем, что. с целью повышения износостойкости покрытий, после нанесения. состава изделие подвергают нагреву до 300 С и выдер>кке в течение 1 — 1,5 ч, при этом в используемый состав вводят дополнительно карбид или нитрид бора и сернокислый барий, а в качестве кислоты и органической добавки — соляную кислоту и поливиниловый спирт при следующем соотношении компонентов, мас. :

Хлористая медь

Соляная кислота

Глицерин

Дисульфид молибдена

Карбид или нитрид бора

Сернокислый барий

Поливиниловый спирт (6 -ный водный раствор) 8-12

2,2-2,7

45,2 — 61,2

i,2-1,7

1,2-1,7

1,2-1,7

25-35

Результаты упрочнения свсрл оценивались по изменению стойкости при сверлении отверстий в листе толщиной 100 мм из стали 12Х18Н10Т, Режимы сверления: п=250 об/мин, С=0,2 мм/об.

В таблице представлены результаты сравнительных испытаний предлагаемого и известного составов.

Таким образом, предлагаемый состав для химического осаждения композиционных покрытий, сохраняя положительные качества известного состава — высокую скорость осаждения; за счет легирования упрочняющей поверхности углеродом и включения в состав карбида (нитрида) бора обеспечивает повышенную износбстойкость поверхности, улучшение режущих свойств инструмента.

Кроме того, состав обеспечивает хорошие санитарно-гигиенические условия на рабочем месте.

1784657

Составитель Ю.Крицкий

Техред М,Моргентал Корректор И.Шулла

Редактор

Производсгвенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1Q1

Заказ 4349 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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