Способ нанесения покрытий на поверхность стальных изделий

 

Использование: металлургия, в частности нанесение покрытий на металлическую поверхность, может использоваться в машиностроении , авиастроении и других областях , где необходимы защитные покрытия для деталей и инструмента, работающих в условиях высоких температур и агрессивных средах. Сущность изобретения: первоначально проводят активирование поверхности путём нанесения золя NI в изопропаноле с размером частиц 50-70 А, модифицированную деталь погружают в, органосуспензию на основе тугоплавкого металла или его соединений. Последующий отжиг позволяет получить покрытия с повышенной адгезиёй к основе. 3 з.п.ф-лы, 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 23 С 20/02, 20/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР), 77%I Ф, Г

1) К ПДТЕНТУ

1 (21),4871285/26(22) 11.96.91 (46) 07.02.93, Бю . Ь 5 (71) Московский станкоинструментальный институт (72) Л.С.Кремнев, Н.Н.Ромина, А.А.Хачатурян; М.АЛунина и Ю.Ф.Коц (73) Московский станкостроительный инсти. тут (56) Дейнегз Ю.Ф., Ульберг 3.P. Электрофоретическое осаждение металлополимеров.

Киев, Наукова думка, 1976, с. 376.

РЖ Коррозия и защита от коррозии.

1974, N. 8, реф, 8К336П. (54) СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ НА

ПОВЕРХНОСТЬ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ. °

Изобретение относится к. .металлургий, в частности к способам нанесения покрытий на-.металлйческую поверхность, и может быть использовано в машиностроении, авиастроении и других областях, где: необходимы защитные покрытия для деталей и инструмента, работающих в условиях высоких температур и агрессивных средах.

Известны следующие способы нанесения покрытий: контактно-химическое восстановление (метод внутреннего электролиза), электрохимическое, электро. форетическое осаждение, метод злектровакуумного напыления и метод осаждения из газовой фазы.

:Недостатками этих способов является сложность технологической схемы, необхо: димость нейтралйзации отработанных растворов, сложное аппаратурное оформление.

Наиболее близким техническим решение к предлагаемому:является способ нанесения на подложку из металлического

„„Я2„„1794106 А3

2 (57) Использование: металлургия, в частности нанесение покрытий на металлическую поверхность, может использоваться в машиностроении, авиастроении и других областях; где необходимы защитные покрытия для деталей и инструмента, работающих в условиях высоких-температур и агрессивных средах. Сущность изобретения: первоначально проводят активирование поверхности путем нанесения золя Ni в изопропаноле с размером частиц 50 — 70 А, модифицированную деталь погружают в, органосуспензию на осйове тугоплавкого металла или его соединений, Последующий отжиг позволяет получить покрытия с повышенной адгезией к основе. 3 з.п.ф-лы, 2 табл. сплава покрытйя, включающих суспензию из синтетических смол и порошков никеля, хрома, бора, кремния и карбида титана, путем погружения детали в суспензию материала покрытия и последующей сущкой.

Однако способ является трудоемким и требует высокой температуры термообра- ботки (975-1040 6). Такие покрытия механически. относительно непрочны, имеют плохую адгезию к стал ьйой подложке. .Целью изобретейия является повышение адгезии покрытия к основе.

Поставленная цель достигается тем, что с целью повышения качества покрытия за счет равномерностй и адгезии покрытия к основе в качестве подслоя используют золь никеля.

Нанесение.подслоя осуществляют пу-тем погружения детали в раствор никеля, коллойдной степени дисперсности, в спирте, деталь сушат при 100-115 С, а тугоплавкое покрытие формируют при погружении

1794106

10

50

55 этой детали в органосуспензию материала покрытия с последующей термообработкой при 500-520 С. Концентрация золя никеля в спиртовом растворе. составляет 1,5 — 5 мас.%. Золь никеля имеет размеры частиц

50-70 А, в качестве растворителя использовали иэопропиловый спирт.

С целью повышения износостойкости металлообрабатывающего инструмента wa активированную поверхность его коллоидно-химическим способом наносят органосуспензию тугоплавкого металла или его соединения. Для получения устойчивой органосуспензии тугоплавкого металла в последнюю добавляют полидиметилфенилсилоксан (ПДМФС), Полученная суспензия представляет собой устойчивую коллоидную систему, в которой стабилизатором является полидиметилфенилсилоксан. Покрытия образуются кратковременным погружением детали в ор- 20 ганосуспензию с дальнейшей сушкой при

500-520 С. Адгезионным компонентом органосуспензии является коллоидная фаза, которая формируется в рассматриваемой системе на основе тугоплавких металлов и их соединений. Коллоидная фаза органосуспензий локализована на поверхности частиц дисперсной фазы в тонких слоях, представляющих собой пленочные гели

При сушке покрытий из, органосуспензий З0 слои пленочного геля перекрываются и сжимаются и образуют межчастичные фазовые контакты, определяющие прочность дисперсной структуры.

Пример. (Нанесение покрытия TiC на стальную поверхность), Деталь после обезжиривания в ацетоне, подвергают травлению в конц.HCi в течение 10 мин. Далее для создания на детали активных центров наносят золь никеля в изопропиловом спирте, Золь никеля имеет размер частиц 50 — 70K .

Наиболее эффективно проводить активирование в растворах залей никеля. Оптимальными являются спиртовые коллоидные растворы никеля, хотя можно приготовить золь никеля в любом органическом летучем растворителе.. Выбор остановили на изопропаноле. так как он является спиртом и летуч, В приготовленный золь погружают деталь до полного покрытия ее частицами никеля (выдерживают при нагревании

100 — 1 l5 С до полного испарения растворителя). Время активирования 5 — 10 мин. Золи никеля получают с помощью искрового генератора, электроконденсационным методом, Диспергирование порошка никеля проводят в электролитической ванне с использованием платиновых электродов при подведении высокого напряжения (1 кВ) с частотой порядка 1 мГц. Для получения золя никеля в изопропаноле необходимое время электроконденсации 5-15 мин.

Для приготовления органосуспензии карбида титана использовали 50 мас.% порошка TiC в изопропаноле с добавлением 10 мас.% полидиметилфенилсилоксана. Модифицированный образец погружали в органосуспензию карбида титана с дальнейшим отжатием излишков последней и сушкой при 500 С в течение 2 ч, После отжига получены покрытия, которые отличаются высокой равномерностью и меньшей пористостью при одинаковой толщине.

Наиболее прочные покрытия получаются при отжиге в температурном интервале

500-520 С, Превышение этой температуры выше 520 С приводит к перегреву и отпуску стали, ниже 500 С приводит к недостаточному увеличению твердости (табл,1).

Для получения устойчивой коллоидной системы необходимо использовать органосуспензию карбида титана в изопропаноле с ПДМФС в соотношении 5:10:1. Применение концентрации ПДМФС меньше 2 мас,% не позволяет получать устойчивые органосуспензии карбида титана, Изменение этого соотношения приводит к получению неустойчивых органосуспензий, которые не дают качественных равномерных покрытий, .

Для получения модифицированной поверхности концентрации золя никеля в изопро.паноле должна быть 1,5 — 5 мас.%.

Концентрация последнего меньше 1,5 мас, $ не приводит к модифицированию поверхности, к созданию на ней активных центров. Отсюда покрытие будет обладать плохой адгезией к поверхности подложки.

Максимальный эффект активации поверхности достигается при 100-115 Ñ. Повышение этой температуры выше 115 С приводит к уменьшению числа активных центров и уменьшению адгезии, ниже 1000С вЂ” адгезия не наблюдается

Проведенный согласно прототипу эксперимент показал (табл.2), что прочность покрытия при предварительном нанесении подслоя никеля на подложку значительно возрастает по сравнению с покрытием без подслоя

Необходимо отметить, что в предложенном способе в отличие от известного значительно ниже температуры термообработки слоя получаемого покрытия из тугоплавкого материала.

1794106

Формула изобретения

Табл ица1

Таблица2

Составитель Л,Кремнев

Техред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец

Редактор

Заказ 525 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

1. Способ нанесения покрытий на поверхность стальных изделий, включающий погружение в органическую суспензию, содержащую соединение карбида титана и термообработку покрытия, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эдгезии, изделие предварительно погружают B суспензию золя никеля в спирте и сушат при

100 — 115 С, а после погружения. в органическую суспензию ведут термообработку при

500-520 С.

2. Способ по и 1, о тл и ч а ю щи и с я тем, что концентрация золя никеля в спиртовом растворе составляет 1.5-5 мас. .

3. Способ поп.1,отл ича ющийся тем, что золь никеля имеет размер частиц

50 — 70 А.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве растворителя используют изопропиловый спирт.