Способ упрочнения изделий из никеля и его сплавов

 

Использование: изобретение относится к гальванопластике и может получить применение в машиностроении для улучшения эксплуатационных характеристик изделий, получаемых электролитическим осаждением никеля и его сплавов, а также других гидридробразующих металлов. Сущность изобретения: изделия из никеля и его сплавов насыщают водородом на катоде в растворе серной и селенистой кислот, а охлаждение ведут в жидком азоте, 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4918394/26 (22) 12т03;91 (46) 07.06.93. Бюл. М 21 (71) Днепровский научно-исследовательский институт технологии машиностроения (72) В.M. Нагирный, Л.А. Приходько и Т.В.

Ветля нская (73) Украинский НИИ технологии машино.строения (56) Авторское свидетельство СССР

М 510529, кл. С 22 F 1/00, 1973, .. Изобретение относится к гальванопластике и.может получить применение в машиностроении для улучшения эксплуатационных характеристик изделий, получаемых электролитическим осаждением никеля и его сплавов, а также других гидридообразующих металлов..

Цель изобретения — улучшение механических свойств изделий из никеля и его сплавов, получаемых преимущественно . электролитическим осаждением, и упрощение, технологии..

Поставленная цель достигается тем, что насыщение водородом осуществляют электролитически s растворе серной и селенистой кислот, а охлаждение ведут в жидком азоте.

Способ осуществляют по следующей технологической схеме применительно к иэделиям иэ никеля и его сплавов с кобальтом, марганцем и др. толщиной стенки 0,8-2 мм (основные операции):

1. Обезжиривание химическое или протиркой венской известью... Ю 1820916 А3 (яи С 22 F 1/10, С 25 D 5/48 (54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ.ИЗ

НИКЕЛЯ И ЕГО СПЛАВОВ (57) Использование: изобретение относится к гальванопластике и может получить применение в машиностроении для улучшения эксплуатационных характеристик изделий, получаемых электролитическим осаждением никеля и его сплавов, а также других гидридообразующих металлов. Сущность изобретения: изделия из никеля и его сплавов насыщают водородом на катоде в растворе серной и селенистой кислот, а охлаждение ведут в жидком азоте, 1 табл.

2. Насыщение водородом в растворе со- (j) става, г/л:

Серная кислота 50 — 70

Селенистая кислота 0,02 — 0,03 при температуре 18 — 25ОС, плотности тока

7-10 А/дм; в течение 6 ч.

3. Охлаждение в жидком азоте в течение

2-2;5 ч. ОО

Примечание: Разрыв между операциями 2, )

3 не более 1 ч.

4. Медленный прогрев в среде воздуха с повышением температуры термошкафа от

20 до 200 С в течение 1,5 ч, веют

Примеры применения о

1. По прототипу путем трехкратного проведения циклов: нагрев — охлаждение в атмосфере водорода соответственно в пре- (Ъ делах 300-50 С с последующей дегазацией при 360ОС в течение 2 ч, 2. По предлагаемому способу.

2 п1. без охлаждения в жидком азоте

2.2. с охлаждением в жидком азоте

Испытания проводились в лабораторных условиях на опытных образцах из злек1820916 тролитического никеля в виде llooBYoK размером 140х10х0,8 мм и цилиндрической емкости высотой 46, наружным диаметром 24 и толщиной стенки 1+ 0,1 мм, . Образцы-лопатки вырезались из слепка-пластины, получаемой электролитическим осаждением на катоде из ст. 12Х18Н9Т в виде пластины размером 200х100х2 мм с предварительно отполированной до 1 8 и обезжиренной рабочей поверхностью в электролите составе, г/л:

Никель сульфами; новый ° . 600-660

Никель хлористый 12-15

Барная кислота 30-40

"Прогресс" 0,1-0,15 при рН 3,2-3,5 темпеоатуре 50-60 С и плотности. тока 5-7 А/дм -с интенсивным пере..мешиванием электролита очищенным сжатым воздухом.

Слепки удалялись с катода подрезкой кромок осадка. Перед подрезкой на лопатки они подвергались шлифованию на плоскошлифовальном станке до заданной толщины.

Для получения цилиндрических емкостей использовались матрицы соответствукйцей формы и размера, изготовленные. литьем в глиняные формы легкоплавкой композиции состава, об. : .

Стеарин : ; 6О

Церезин 20 Медно-графитовый порошок 20

Перед наращиванием никеля на матрицу ее поверхность.протиралась медно-графитовым порошком с помощью кисти и затем на нее наносился сплошной слой меди толщиной 3-5 мм из стандартного сернокислого электролита.

После формования детали наращиванием слоя никеля толщиной до 1,5 мм из указанного выше электролита с одного ее торца высверливаяось сквозное отверстие, через которое удалялась матрица выплавлением нагреванием при 180-220ОС. Затем стенки детали обтачивались на токарном станке:до требуемой толщины (1 мм) и к торцовому отверстию низкотемпературной пайкой

: присоединялся штуцер для подсоединения к системе гидроиспытаний.

Для обработки образцов и деталей по

:прототипу применялась горизонтальная трубчатая муфельная печь, через которую пропускался водород. поступающий от электролизера.с пористым никелевым катодом с запирающим слоем.

Насыщение образцов и деталей по предлагаемому способу осуществлялось в термостатированной винипластовой ванне емкостью 10 дм, Анодами применялись пластины из свинца, легированного 1-3 по массе висмута

Охлаждение в жидком азоте осуществ5 лялось путем погружения в специальные резервуары, применяемые для его транспортирования и хранения.

Сравнительная оценка качества производилась путем определения механической.

"0 прочности образцов-лопаток при испытаниях на растяжение и предельного, давления разрыва цилиндрических емкостей в процессе гидроиспытаний. . Испытания на растяжение и разрыв

15 производились соответственно на разрыв. ной машине Р0,5 при скорости активного захвата 0,5 ммlмин и опытной установке для гидроиспытаний типа ГУ-200. . Испытания проводились при 20ОС на

20 образцах и деталях непосредственно после их обработки, а также после дополнительного отжига в разреженной среде (10 -10

Па) при 400 и 800 С в течение 1 ч с последующим охлаждением с печью.

25 Для сравнения и оценки относительного воздействия предлагаемого и известного способов упрочняющей обработки на свойства испытываемого металла проводились также испытания образцов и деталей в ис30 ходном состоянии (нулевой пример}, Результаты испытаний (усредненные значения по трем образцам) представлены в таблице;

Приведенные данные (таблица) показы35 вают, что предлагаемый способ"(пример 2.2) упрочнения обеспечивает существенное повышение механических свойств исследуемого металла по сравнению с прототипом и. исходным .состоянием (беэ упрочняющей

40 обработки). При этом одновременно достигается стабилизация. механических свойств, что обнаруживается по степени их зависимости от температуры испытания. Для исходного никеля, обработанного по прототипу, 45 повышение температуры приводит к заметному и одинаковому снижению механической прочности, в то время как никель, прошедший обработку по предлагаемому способу, является более термостойким.

Согласно существующим представлениям упрочняющее воздействие окклюдированного оодорода обусловлено возможными структурными превращениями металла за счет "водородного наклепа" и одновремен55 ным образованием соединений типа

Ме Н, препятствующих движению дислокаций.

Однако выравнивание значений механической прочности исходного электролитического никеля и прошедшего упрочняющую

1820916

Определяемые параметры

fl име ы никель без упрочняющей об аботки

Предел прочности на растяжение, кг/мм: при20 С и после термообработки при 400 С при 8OO Ñ

5772

56

49

48

Предельное разрывное давление при гидроиспытаниях, Р, кг/см

76 при 20 С и после термообработки при 400 С и и800 С

70

43

44

64

Составитель В.Нагирный

Техред М.Моргентал Корректор С Патрушева

Редактор

Заказ 2040, . Тираж Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Лроиааодстаанно-иадатальскид комбинат "Патант". г. Умгород, ул.Гагарина. 101 обработку после отжига может свидетельствовать лишь о том, что указанная выше систе-: ма является термодинамически неустойчивой ° и неизбежно должна стремиться к достиже-. нию более или менее устойчивого энергетиче- 5 ского равновесия. Этому можно воспрепятствовать, по-видимому, удержанием водорода в системе, что достигается в предлагаемом способе за счет его вытеснения при глубоком холоде к периферии кристалличе- 10 ских зерен и образования на границах спая и местах скопления дислокаций водородных микроколоний. Последние достаточно устойчивы механически вплоть до высоких значений температуры (800-1000 С) и, оче- 15 видно, ответственны эа наблюдаемый эффект упрочнения и стабилизации механических свойств.

Изобретение не требует дополнитель- ных издержек производства и может быть 20 реализовано в условиях действующих машиностроительных предприятий. Его применение обеспечивает повышение эксплуатационных свойств иэделий и покрытий, получаемых электролитическим осаждением никеля и его сплавов с кобальтом, железом, марганцем и др., э также традиционными методами (резание, точение, штамповка и т.п,) иэ соответствующих технических металлов и сплавов, Экономический эффект от использования изобретения достигается за счет упрощения цикла обработки, повышения его технологичности и, эксплуатационных характеристик обрабатываемых изделий и материалов.

Формула изобретения

Способ упрочнения изделий из никеля и его сплавов, включающий насыщение водородом и последующее охлаждение, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью улучшения механических свойств и упрощения технологии, насыщение водородом осуществляют злектролитически в растворе серной и селенистой кислот. а охлаждение ведут в жидком азоте.