Способ получения износостойких покрытий

Изобретение относится к области гальванотехники. Способ включает микродуговое оксидирование электроосажденного слоя железоалюминиевого покрытия стальной детали в течение 60-90 минут при плотности электрического тока 20-40 А/дм2 с подачей на поверхность детали под давлением через распылитель, контактирующий с катодом, кислорода при температуре 5-15°С с расходом 0,1-1,0 м3/мин на один квадратный метр в электролите следующего состава, кг/м3: едкое кали 6-8, борная кислота 40-50, причем детали сообщают поступательные и вращательные движения. Технический результат - повышение микротвердости и износостойкости стальных деталей, увеличение толщины оксидируемого слоя до 300-500 мкм, упрощение способа получения износостойких покрытий. 1 пр.

 

Изобретение относится к области получения износостойких покрытий на восстановленных поверхностях стальных деталей.

Известен способ электролитического осаждения сплава железо-алюминий из электролита, содержащего хлористый алюминий, железо хлористое, хлористый калий (натрий), соляную кислоту. Процесс ведут на переменном асимметричном токе с интервалом катодных плотностей тока 30-70 А/дм2 и коэффициентом асимметрии β=1,2-6. (Патент №2263727, МПК С25D 3/56. Способ электролитического осаждения сплава железо-алюминий). Недостатком данного способа является низкая микротвердость и износостойкость покрытия.

Повышение микротвердости и износостойкости покрытий может быть достигнуто путем образования в покрытии корундовых включений оксида алюминия (α- и γ-Аl2О3).

За прототип взят способ получения покрытий на деталях из алюминия и его сплавов, включающий оксидирование продолжительностью 40-90 мин при плотности электрического тока 25-35 А/дм2 в комбинированном электролите на основе едкого кали и борной кислоты при содержании едкого кали 3-5 г/л и борной кислоты 20-40 г/л, в процессе которого на поверхность детали под давлением через распылитель, контактирующий с катодом, подают кислород, а детали, контактирующей с анодом, сообщают поступательные и вращательные движения. Для увеличения микротвердости и износостойкости в электролит вводят корунд α-Аl2О3 (30-70 г/л) в виде мелкодисперсных частиц размером 5-7 мкм и оксид хрома Сr2О3 (1-2 г/л), а после оксидирования производят импульсный нагрев, состоящий из 5-10 циклов, каждый из которых включает выдержку в течение 15-20 с при температуре 750-800°С и последующее охлаждение до температуры не выше 300°С. (Патент №2395633, МПК C25D 11/08, C25D 15/00. Способ получения покрытий).

Недостатком данного способа является сложность процесса, низкая микротвердость и износостойкость, небольшая толщина оксидируемого слоя.

Технической задачей изобретения является повышение микротвердости и износостойкости покрытия, увеличение толщины оксидирумого слоя покрытия при несложной технологии получения износостойких покрытий.

Предлагается способ получения износостойких покрытий, который включает электролитическое осаждение сплава железо-алюминий и последующее микродуговое оксидирование. Получаемые покрытия обладают высокой микротвердостью и износостойкостью, толщина оксидируемого слоя достигает 300-500 мкм.

Для получения повышенной износостойкости восстановленных поверхностей стальных деталей предлагается обработка электролитического железоалюминиевого покрытия микродуговым оксидированием.

Новым являемся то, что микродуговому оксидированию подвергается электроосажденный слой железоалюминиевого покрытия. Оксидирование проходит в водном растворе электролита на основе едкого кали (6-8 кг/м3) и борной кислоты (40-50 кг/м3) в течение 60-90 мин при плотности электрического тока 20-40 А/дм2, в процессе которого на поверхность детали под давлением через распылитель, контактирующий с катодом, подается кислород с температурой 5-15°С и расходом 0,1-1,0 м3/мин на один квадратный метр оксидируемой поверхности, а деталь, контактирующая с анодом, совершает поступательное и вращательное движения, так чтобы оксидируемая поверхность находилась на расстоянии 10-30 мм от распылителя, причем перед оксидированием раствор электролита нагревают до 70-80°С. Сочетание концентраций едкого кали (6-8 кг/м3) и борной кислоты (40-50 кг/м3) является наиболее рациональным, так как при этом обеспечивается хорошая проводимость раствора и относительно пассивное состояние оксидируемой поверхности, поэтому оксидирование требует невысокой мощности и позволяет получать покрытия с высокими физико-механическими свойствами. При уменьшении концентрации едкого кали снижается проводимость раствора, повышается мощность, затрачиваемая на оксидирование. При увеличении концентрации едкого кали свыше 8 кг/м3 повышается интенсивность растворяющего действия раствора на покрытие, поэтому снижаются его физико-механические свойства. При введении в электролит концентрации борной кислоты менее 40 кг/м3, ухудшается пассивация поверхности, микродуговые разряды возникают при низких напряжениях пробоя, и физико-механические свойства снижаются. При увеличении концентрации борной кислоты свыше 50 кг/м3 она растворяется во время нагрева, но во время охлаждения выпадает в осадок и может включаться в покрытие, нарушая его фазовый состав и снижая физико-механические свойства. Плотность тока ограничена интервалом 20-40 A/дм2. Пpи плотности тока свыше 40 А/дм2 формируемые покрытия отличаются наличием большого числа глубоких пор на месте электрических пробоев, а при дальнейшем увеличении напряжения микродуговой процесс может смениться постоянно горящими дугами, что приводит к разрушению сформированного оксидного слоя и материала оксидируемого изделия. При плотности тока меньше 20 А/дм2 на поверхности покрытия наблюдаются единичные микродуговые разряды либо полное их отсутствие, т.е. процесс оксидирования становится неэффективным. Образуются слишком тонкие и некачественные покрытия с преобладанием аморфной фазы, которые не обладают износостойкими свойствами. Время оксидирования при этом значительно возрастает, что ведет к излишним затратам электроэнергии. Получаемое покрытие имеет микротвердость до 15000 МПа, а износостойкость выше в 3-4 раза износостойкости электроосажденного железоалюминиевого покрытия при толщине покрытия в 300-500 мкм.

Данный способ включает в себя следующие операции: для оксидирования готовится электролит следующего состава, кг/м3: едкое кали - 6-8; борная кислота - 40-50. Электролит нагревается до 70-80°С и тщательно перемешивается до полного растворения борной кислоты. Далее температура электролита снижается до 15-20°С. Детали, восстановленные электролитическим железоалюминиевым покрытием, погружаются в электролит, имеющий температуру 15-20°С. Оксидирование протекает при плотности электрического тока 20-40 А/дм2, при этом на поверхность детали, контактирующей с катодом, подают через распылитель из нержавеющей стали кислород с температурой 5-15°С и расходом 0,1-1,0 м3/мин на один квадратный метр оксидируемой поверхности, а детали при этом сообщают поступательные и вращательные движения. Дополнительная подача кислорода при разности потенциалов между распылителем и деталью обеспечивает перемешивание, насыщение кислородом, снижение температуры электролита вблизи оксидируемой поверхности. При этом одновременно повышается интенсивность образования нового оксида, снижается растворяющее действие электролита на покрытие, и толщина оксидированного покрытия ускоренно увеличивается.

На основании проведенных исследований оптимальными условиями являются следующие: известное электроосаждение железоалюминиевого покрытия на переменном асимметричном токе, микродуговое оксидирование в электролите следующего состава кг/м3: едкое кали 7, борная кислота 45. Оксидирование протекает при температуре 20°С и плотности тока 30 А/дм2. Время процесса длится 90 минут. Толщина оксидированного слоя достигает толщины электроосажденного покрытия 400 мкм, а микротвердость 15000 МПа.

Предлагаемый способ экономически эффективен. Покрытия обладают высокой износостойкостью, превышающей показатели электролитического сплава железо-алюминий в 3…4 раза, что позволяет их использовать в народном хозяйстве для восстановления и упрочнения поверхностей деталей машин.

Способ получения износостойких покрытий, отличающийся тем, что в течение 60-90 мин при плотности электрического тока 20-40 А/дм2 микродуговому оксидированию подвергают электроосажденный слой железоалюминиевого покрытия стальной детали с подачей на ее поверхность под давлением через распылитель, контактирующий с катодом, кислорода при температуре 5-15°С с расходом 0,1-1,0 м3/мин на один квадратный метр, причем используют электролит следующего состава, кг/м3: едкое кали 6-8, борная кислота 40-50, а детали сообщают поступательные и вращательные движения.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к формированию износостойких покрытий на алюминиевых деталях сложной формы и большой площади и может быть использовано в машиностроении. .
Изобретение относится к области нанесения износостойких покрытий и может быть использовано для повышения эксплуатационных свойств деталей из алюминиевых сплавов.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в двигателестроении. .

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении, судостроении и строительстве для нанесения антикоррозионных защитных оксидных покрытий на детали из алюминия и его сплавов.

Изобретение относится к области обработки поверхностей деталей, в частности к микродуговому оксидированию, и может использоваться в машиностроении, приборостроении и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области гальванотехники. .

Изобретение относится к области гальванотехники. .

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении и приборостроении. .

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении и приборостроении. .

Изобретение относится к области гальваностегии, в частности к микродуговому оксидированию, и может быть использовано в машиностроении и приборостроении. .

Изобретение относится к эматалированию алюминия и его сплавов и может быть использовано в судостроении, машиностроении и производстве бытовой техники. .

Изобретение относится к области гальванотехники. Электролит содержит ортофосфорную кислоту 15% об., серную кислоту 15% об., фторсодержащее неорганическое вещество, выбранное из группы, включающей бифторид аммония, бифтористую кислоту, фторид натрия 4-15 г/л и воду - остальное. Технический результат - снижение энергетических и материальных затрат, снижение времени технологического процесса при высоком качестве покрытия. 2 табл., 2 ил., 2 пр.

Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к электролитическому способу нанесения покрытия, а именно к анодированию алюминия и его сплавов. Способ нанесения защитного покрытия на тонколистовую от 0,4 мм крупногабаритную от 1000 мм деталь из алюминиевого сплава включает химическое обезжиривание, травление, осветление, анодирование в растворе серной кислоты с концентрацией 180 г/л, наполнение анодной пленки, промывку после каждой операции, при этом анодирование детали осуществляют путем размещения детали между двумя прямоугольными рамами, с приваренной к ним подвеской, которую размещают на анодной штанге, с последующим опусканием рам с деталью в ванну с электролитом анодирования, выдержкой при температуре 15-23°C в течение 40 мин и контролем анодно-окисного покрытия методом капли. Технический результат: повышение коррозионной стойкости крупногабаритных от 1000 мм тонколистовых деталей толщиной от 0,4 мм из алюминиевых сплавов за счет обеспечения фиксации и жесткого контакта, что приводит к уменьшению количества брака и повышению производительности. 1 ил.

Изобретение относится к технологии получения декоративных покрытий при окраске металлических изделий в различные цвета и создания высокотехнологичных оптоэлектронных устройств с применением элементов, способных отражать или пропускать свет с определенной настраиваемой длиной волны. Способ получения декоративного покрытия с изменяющимся цветом при изменении угла наблюдения заключается в формировании одномерного фотонного кристалла с фотонной запрещенной зоной в видимом диапазоне с помощью анодирования поверхности вентильного металла или сплава на его основе с содержанием вентильного металла не менее 50% при циклически изменяющихся параметрах: тока и напряжения, причем каждый цикл состоит из двух стадий: на первой стадии анодирование проводят при стабилизации тока в интервале от 0,1 до 50 мА/см2 в течение времени, обеспечивающего протекание заряда от 0,05 до 5 Кл/см2; на второй стадии анодирование проводят при стабилизации напряжения, повышая его от значения напряжения в конце первой стадии до значения, лежащего в диапазоне от 10 до 200 В, с уменьшающейся скоростью подъема напряжения от 5 В/с до 0 В/с, и выдерживают при этом значении в течение времени, обеспечивающего протекание заряда от 0,05 до 5 Кл/см2, обеспечивая соотношение максимального напряжения на второй стадии к минимальному напряжению на первой стадии более 1,4, при этом металлическая поверхность в процессе получения декоративного покрытия служит в качестве анода, а в качестве катода используют инертный материал, при этом заряд анодирования на первой и второй стадиях сокращают на 0,01-10% на каждом последующем цикле анодирования, количество которых лежит в интервале от 20 до 300. Изобретение позволяет получать цветные декоративные покрытия высокого качества простым и воспроизводимым способом, характеризующимся безопасностью и экологичностью за счет исключения из технологии ядовитых веществ. 8 з.п. ф-лы, 10 ил., 2 табл., 5 пр.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для создания на поверхности алюминия и его сплавов покрытий с многомодальной шероховатостью, которые при последующем нанесении гидрофобизирующего агента придают деталям гидрофобные свойства. Способ включает промывку деталей, их обработку в растворе щелочи, последующую промывку деталей, их сушку и анодирование при комнатной температуре, при этом анодирование осуществляют в 10М водном растворе азотной кислоты при плотности тока 10-100 мА/см2 в течение 5-10 мин, после чего осуществляют промывку деталей и их сушку. Технический результат: создание покрытия с микро- и наноразмерной шероховатостью, которая может служить подслоем для создания гидрофобной поверхности, предлагаемая электрохимическая обработка не требует сложного оборудования, больших энергозатрат и выполняется в течение короткого времени. 3 ил., 1 табл., 2 пр.

Изобретение относится к промышленной экологии и может быть использовано для утилизации жидких отходов гальванических производств. Способ утилизации отработанного раствора анодного оксидирования алюминия и его сплавов включает смешивание указанного раствора с реагентом, образование осадка и отделение его от раствора. Отработанный раствор анодного оксидирования алюминия и его сплавов содержит в качестве основных компонентов алюминий(+3), щавелевую кислоту и, необязательно, серную кислоту. В качестве реагента используют отход получения покрытий никелем - отработанный раствор никелирования. При этом могут быть использованы отработанные растворы химического никелирования, гальванического никелирования или их смеси. Изобретение позволяет утилизировать отработанные растворы с получением товарного продукта – дигидрата оксалата никеля и снизить затраты на охрану окружающей среды. 5 з.п. ф-лы, 8 пр.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в способах штамповки, отливки и для печати. Пресс-форма содержит на поверхности анодированный пористый слой оксида алюминия, который имеет множество первых утопленных частей и множество вторых утопленных частей, при этом множество вторых утопленных частей имеет двумерный размер не менее 190 нм и не более 50 мкм, если смотреть в направлении, перпендикулярном к поверхности пресс-формы, и содержит множество мелких утопленных частей на внутренней поверхности, которое имеет двумерный размер не менее 10 нм и не более 200 нм, а множество первых утопленных частей имеет двумерный размер не менее 10 нм и не более 200 нм и расположено между множеством вторых утопленных частей, при этом среднее значение двумерного размера множества вторых утопленных частей больше среднего значения двумерного размера множества первых утопленных частей. Пресс-форму изготавливают травлением и анодированием алюминиевой пленки или основы, чистота которых составляет не менее 99,5 мас.%. Использование пресс-формы позволяет получить просветляющую пленку, содержащую множество первых поднятых частей и множество вторых поднятых частей на поверхности, причем множество первых поднятых частей имеет основу, двумерный размер которой составляет не менее 100 нм и не более 200 нм, а множество вторых поднятых частей имеет двумерный размер не менее 400 нм и не более 50 мкм, и угол подъема в множестве вторых поднятых частей относительно поверхности не превышает 90°. Пресс-форма обладает улучшенной смачиваемостью для отверждаемой смолы. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 14 ил., 4 табл.

Изобретение относится к области гальванотехники

Наверх