Состав ванны для химико-термической обработки поверхностей трения стальных изделий

Авторы патента:

C23C26 - Способы покрытия, не предусмотренные в группах C23C 2/00-C23C 24/00

Владельцы патента RU 2436867:

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова" (RU)

Изобретение относится к химико-термической обработке стальных изделий, а именно к упрочнению поверхностей трения деталей пневмокомпрессоров. Состав ванны имеет следующее соотношение компонентов, мас.%: вода 38,0-40,0, едкий натр 40,0-43,0, сернистый натрий 1,5-2,5, серноватисто-кислый натрий 2,0-3,0, титан сернокислый 7,0-8,0, сульфид меди 2,5-3,5, калий 3,0-4,0. Повышаются антифрикционные свойства и твердость обрабатываемых изделий. 1 табл.

Изобретение относится к химико-термической обработке стальных изделий, а именно к упрочнению поверхностей трения деталей пневмокомпрессоров.

Известен способ (Власов В.М. Работоспособность упрочненных трущихся поверхностей. М. «Машиностроение», 1987. - 306 с.), позволяющий повысить износостойкость и антифрикционность обрабатываемых деталей, предусматривающий азотирование. Процесс представляет собой насыщение поверхности азотом в среде азотосодержащего газа, чаще всего аммиака, при давлении 0,25-0,30 МПа и температуре 520-620°С.

Сходным с ним по технической сущности и результату является способ упрочнения поверхности стальных трущихся деталей (Власов В.М. Работоспособность упрочненных трущихся поверхностей. М. «Машиностроение», 1987. - 306 с.), предусматривающий цементацию. При этом происходит науглероживание поверхности детали в среде метаносодержащих газов при температуре 950-1000°С.

Эти способы позволяют получить достаточно высокую износостойкость деталей. Однако при обработке сопрягаемых деталей требуется проводить дополнительную механическую обработку, которая является трудоемкой из-за высокой твердости получаемой поверхности. Кроме того, при нанесении данных покрытий требуется нагрев деталей до высоких температур, что может привести к их короблению. Это ограничивает область применения данных способов в производстве.

Прототипом является состав ванны для низкотемпературной химико-термической обработки стальных изделий (АС №1504285, кл. С23С 8/52, 1987). Состав ванны для низкотемпературной химико-термической обработки стальных изделий, преимущественно прецизионных деталей топливных насосов, содержит воду, едкий натр, серу, сернистый натрий и серноватисто-кислый натрий. Состав дополнительно содержит буру и борную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Вода	40,0-42,0
Едкий натр	42,0-44,0
Сера	0,9-1,1
Сернистый натрий	0,9-1,1
Серноватисто-кислый натрий	1,0-2,0
Бура	7,5-8,5
Борная кислота	5,0-6,0

Предварительно стальные изделия протравливаются в ванне с раствором едкого натрия, углекислого натрия и силиката натрия, после чего погружаются в ванну с составом, где выдерживаются 45-50 мин при температуре 130-150°С. В результате сульфоборирования образуются металлические гидриды бора, которые изменяют механические свойства поверхностного слоя стальных изделий.

Недостатками прототипа являются невысокие эксплуатационные свойства, а именно низкие антифрикционные свойства (низкая нагрузка схватывания и высокий момент трения в трибосопряжении) и низкая твердость получаемой поверхности.

Технической задачей изобретения является повышение антифрикционных свойств (увеличение нагрузки схватывания и снижение момента трения в трибосопряжении) и повышение твердости обрабатываемых изделий.

Техническая задача достигается тем, что состав ванны для химико-термической обработки поверхностей трения стальных изделий, преимущественно поверхностей трения деталей пневмокомпрессоров, содержащий воду, едкий натр, сернистый натрий, серноватисто-кислый натрий, согласно изобретению дополнительно содержит сернокислый титан, сульфид меди и калий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Вода	38,0-40,0
Едкий натр	40,0-43,0
Сернистый натрий	1,5-2,5
Серноватисто-кислый натрий	2,0-3,0
Титан сернокислый	7,0-8,0
Сульфид меди	2,5-3,5
Калий	3,0-4,0

Предлагаемое изобретение отличается от прототипа тем, что состав дополнительно содержит сернокислый титан, сульфид меди и калий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Вода	38,0-40,0
Едкий натр	40,0-43,0
Сернистый натрий	1,5-2,5
Серноватисто-кислый натрий	2,0-3,0
Титан сернокислый	7,0-8,0
Сульфид меди	2,5-3,5
Калий	3,0-4,0

Состав применяют следующим образом: упрочняемые поверхности трущихся деталей протравливают в 3-5% растворе серной кислоты в течение 3-4 минут, после чего промывают в проточной воде и погружают в ванну с предлагаемым раствором, в котором выдерживают 45-50 минут при температуре 150-155°С, затем промывают сначала в горячей, а затем в холодной воде и просушивают.

Сравнительные испытания стальных образцов, обработанных в ванне с известным составом, и образцов, обработанных в ванне с предлагаемым составом, проводили на машине трения ИИ 5018 по схеме «ролик-колодка». Ролики и колодки изготавливали из стали. Испытания проводили на следующих режимах: удельная нагрузка колодки на ролик 1 МПа, частота вращения ролика 500 мин^-1, продолжительность испытаний 6 ч, масло М 10 Г₂. Нагрузку на пару трения создавали с помощью специального устройства, имеющегося на машине трения. Пуск машины осуществляли при снятой нагрузке на образцы, после чего в течение 1,5-2 мин нагрузку плавно доводили до установленной величины. В процессе всех испытаний на нижнем валу машины с помощью специального устройства замеряли и непрерывно регистрировали момент трения. Выявляли зависимость момента трения от нагрузки, устанавливая предельную нагрузку, при которой происходит задир трущихся поверхностей в режиме граничного трения. Работающие образцы нагружали по 0,2 кН через каждые 3 мин.

Сравнительные испытания образцов на твердость проводили на приборе ПТМ-3, определяя твердость вдавливанием четырехгранной алмазной пирамиды при нагрузке 1, 962 Н (200 г).

Износ образцов определяли весовым способом на электронных весах марки Sartorius 1201 с погрешностью 10 г^-4.

Результаты испытаний образцов на момент трения, нагрузку схватывания и твердость приведены в таблице.

Как видно из таблицы, у образцов, обработанных в предлагаемой ванне, по сравнению с образцами, обработанными в прототипной ванне, момент трения снизился в 2 раза, увеличилась более чем в 2 раза нагрузка схватывания, твердость - в 1,3 раза. Кроме того, более чем в 2 раза снизился износ.


Состав ванны, мас.%		Момент трения, Н·м	Нагрузка схватывания, кН	Твердость, Н/мм²	Износ, г
Образцы, обработанные в прототипной ванне
Вода	41
Едкий натр	43
Сера	1
Сернистый натрий	1	4	1,2	14150	0,02
Серноватисто-кислый натрий	1,5
Бура	8
Борная кислота	5,5
Образцы, обработанные в предлагаемой ванне, с нижним пределом содержания ингредиентов
Вода	38
Едкий натр	40
Сернистый натрий	1,5
Серноватисто-кислый натрий	2,0	2,1	2,4	18220	0,009
Титан сернокислый	7,0
Сульфид меди	2,5
Калий	3,0
Образцы, обработанные в предлагаемой ванне, со средним пределом содержания ингредиентов
Вода	39
Едкий натр	41,5
Сернистый натрий	2
Серноватисто-кислый натрий	2,5	2	2,6	18670	0,009
Титан сернокислый	7,5
Сульфид меди	3
Калий	3,5
Образцы, обработанные в предлагаемой ванне, с верхним пределом содержания ингредиентов
Вода	40,0
Едкий натр	43,0
Сернистый натрий	2,5
Серноватисто-кислый натрий	3,0	2	2,6	18680	0,008
Титан сернокислый	8,0
Сульфид меди	3,5
Калий	4,0

Состав ванны для химико-термической обработки поверхностей трения стальных изделий, преимущественно поверхностей трения деталей пневмокомпрессоров, содержащий воду, едкий натр, сернистый натрий, серноватисто-кислый натрий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит серно-кислый титан, сульфид меди и калий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Вода	38,0-40,0
Едкий натр	40,0-43,0
Сернистый натрий	1,5-2,5
Серноватисто-кислый натрий	2,0-3,0
Титан серно-кислый	7,0-8,0
Сульфид меди	2,5-3,5
Калий	3,0-4,0

Похожие патенты:

Жаростойкий компонент // 2436866

Изобретение относится к жаростойкому компоненту такому, как, например, лопатка турбины или рабочее колесо нагнетателя, подвергающемуся трению о другой компонент в условиях высокой температуры.

Способ получения наплавленного покрытия на пере лопатки турбомашины // 2434973

Изобретение относится к способам наплавки при восстановлении изношенных и упрочнении новых деталей ГТД, ГТУ и паровых турбин, а именно лопаток турбомашин, выполненных из жаропрочного сплава на никелевой или кобальтовой основе или из высоколегированной хромистой стали.

Способ нанесения шликера металлокерамического покрытия на внутреннюю поверхность статора турбины // 2433208

Изобретение относится к способам нанесения покрытий из шликеров на внутреннюю поверхность проточной части статора турбины, который содержит корпус, выполненный в виде полусферы, сопловой аппарат с лопатками, входной патрубок и втулку.

Способ создания поверхности с использованием разряда // 2432419

Изобретение относится к способу создания поверхности с использованием разряда, предназначенному для создания поверхности торцевой части металлической пластины. .

Способ функционализации поверхностей металлического титана нанометрическими частицами титана и функционализированные таким образом продукты // 2432182

Изобретение относится к обработке поверхности изделия из титана для ортодонтического применения, используемого в виде протеза или его детали. .

Способ обработки режущего инструмента в стационарном комбинированном разряде низкотемпературной плазмы пониженного давления // 2428521

Изобретение относится к технологии поверхностной упрочняющей обработки режущих инструментов и может быть использовано в машиностроении и инструментальной промышленности.

Способ получения поверхностного нанокомпозиционного слоя на деталях из металлов или сплавов // 2428520

Изобретение относится к нанотехнологиям и предназначено для изменения механических, химических, электрофизических свойств деталей машин из металлов или сплавов. .

Способ совмещенной обработки деталей // 2423219

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к упрочняющей физико-химической обработке деталей. .

Градиентное функциональное покрытие на прозрачной подложке // 2422556

Изобретение относится к области градиентных функциональных тонкопленочных покрытий, прозрачных в видимой области спектра, получаемых методами вакуумного магнетронного распыления и выполняющих специальные функции, например ослабление теплового или радиочастотного излучения.

Способ формирования комбинированного минерального поверхностного слоя на металлических деталях, защищающего их от воздействия агрессивных сред и с заданными триботехническими свойствами // 2421548

Изобретение относится к способам защиты металлов от коррозии, эрозии и износа и может быть применено в различных отраслях промышленности для получения износостойких и антифрикционных покрытий.

Способ обработки поверхности с целью ее защиты // 2439200

Изобретение относится к способам обработки деталей системы конверсии углеводородов и может быть использовано при обработке различных компонентов реакторных систем, например труб печей, корпусов реакторов и т.д

Сложный профиль, состоящий из металлического профиля, покрытого металлической фольгой // 2439201

Изобретение относится к сложному профилю (1), состоящему из металлического профиля (2), покрытого металлической фольгой (3), и способу нанесения покрытия с помощью металлической фольги на производственной линии (4)

Слоистый материал из металлических листов и полимера // 2440246

Изобретение относится к слоистому материалу из металлических листов и соединенных с ними армированных волокнами полимерных слоев и может быть использовано в качестве армирующего листа для компонентов самолета или космического корабля

Способ обработки поверхности изделия из титанового сплава // 2445406

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для обработки поверхности титановых изделий, таких как лопатки компрессора газотурбинных двигателей и установок

Способ химико-термической обработки режущей кромки стального рабочего органа почвообрабатывающего орудия // 2447194

Изобретение относится к металлургии и машиностроению, а именно к химико-термической обработке стальных деталей и может быть использовано для упрочнения рабочих органов сельхозтехники, применяемых при обработке почв по современным энерго- и ресурсосберегающим технологиям (плуги-плоскорезы, стрельчатые лапы, долота-рыхлители, долотообразные лемеха и пр.), большая часть поверхности которых в процессе работы находится в почве

Способ обработки инструмента из стали или твердосплавного инструмента // 2451108

Изобретение относится к технологиям, обеспечивающим повышение стойкости режущего и штампового инструмента за счет изменения состава и структуры их поверхностных слоев, и может быть использовано для увеличения эксплуатационного ресурса инструмента, увеличения производительности и качества обработки

Способ формирования коррозионно-стойкого покрытия на изделиях из титановых сплавов // 2451771

Изобретение относится к способу формирования коррозионно-стойкого покрытия на изделиях из титановых сплавов и может быть использовано для защиты от коррозии труб из титановых сплавов, эксплуатируемых в условиях морской среды, содержащей до 20 вес

Режущий инструмент // 2455149

Изобретение относится к режущему инструменту, в частности к ножам для резания пищевых продуктов

Состав для получения коррозионно-стойкого и жаростойкого покрытия на деталях из конструкционных сталей или жаропрочных сплавов на основе никеля // 2455390

Изобретение относится к области машиностроения и металлургии и может быть использовано в авиационном и энергетическом турбостроении для защиты деталей из конструкционных сталей или жаропрочных сплавов на основе никеля от солевой коррозии

Способ обработки поверхностей стальных деталей // 2462517

Изобретение относится к упрочняющей обработке поверхностных слоев деталей машин и может быть использовано для повышения износостойкости металлических поверхностей