Способ электрохимического нанесения высоконаполненных композиционных хромовых покрытий с развитой структурой поверхности

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и других областях техники. Способ заключается в том, что покрытие осаждают из электролита, содержащего 200-300 г/л хромового ангидрида, 0,5-10 г/л серной кислоты и 1-50 г/л дисперсной фазы из ряда, включающего нитрид титана, нитрид бора и карбид вольфрама, с применением периодических импульсов катодного тока от 500 до 2000 А/дм2 с частотой от 0,005 Гц до 0,023 Гц и продолжительностью от 0,5 до 10 с, при этом в промежутке между импульсами осаждение проводят при плотности катодного тока в диапазоне от 40 до 70 А/дм2. Технический результат: получение высоконаполненных покрытий, содержащих дисперсную фазу до 18 мас.%, с развитой структурой поверхности, микротвердостью покрытий до 1800 кг/мм2, при этом износостойкость в условиях смазки увеличивается в 6-8 раз по сравнению с покрытиями, полученными без дисперсной фазы.

 

Изобретение относится к области металлургии, а именно к электрохимическим и электрофоретическим способам нанесения металлических покрытий, в частности к процессу электролитического хромирования и получению композиционных покрытий на его основе, и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и других областях техники.

Известен способ электрохимического получения композиционных покрытий на основе хрома из стандартного электролита, в состав которого входит хромовый ангидрид и серная кислота [1].

Недостатком данного способа является низкая микротвердость осадков, которая в зависимости от режимов его проведения в ванне хромирования составляет 600-800 кг/мм2.

Известны способы получения хромовых покрытий с развитой структурой [2, 3], где указанный эффект достигается путем введения в электролит алифатических органических сульфокислот, содержащих от 1 до 6 атомов углерода и неорганических солей из ряда молибдат аммония, молибдат щелочного или щелочноземельного металла, ванадат аммония, ванадат щелочного или щелочноземельного металла, цирконат аммония, цирконат щелочного или щелочноземельного металла.

Недостатком данных методов является низкое значения выхода по току (менее 12%) и отсутствие влияния применяемого способа на микротвердость осадков.

Известен способ электрохимического получения композиционных покрытий на основе хрома [4], при котором в кремнефторидном электролите хромирования, содержащем твердые частицы, производится обработка хромового покрытия током обратной полярности.

Недостатком данного способа является наличие режима анодного травления, что вызывает уменьшение толщины покрытия. Также к недостатку можно отнести отсутствие влияния режима тока на содержание твердых частиц в покрытии.

Наиболее близок к предлагаемому способ хромирования в стандартном электролите [4], по которому в электролит непосредственно перед окончанием нанесения хромового покрытия вводят сульфиды цинка или кадмия и производят кратковременный катодный импульс с плотностью тока 500-600 А/дм2. Данный прием позволяет получать поверхностный слой хромового покрытия, насыщенный сульфидами цинка или кадмия, которые выступают в качестве твердой смазки при дальнейшей приработке детали.

Недостатком данного способа является модифицирование поверхностного слоя покрытия без изменения без изменения объема хромового осадка. Также к недостатку данного изобретения можно отнести отсутствие влияния применяемого способа на микротвердость осадков.

Технической задачей изобретения является получение высоконаполненных композиционных покрытий на основе хрома с развитой структурой поверхности для увеличения микротвердости, маслоемкости и износостойкости хромовых покрытий

Техническая задача решается путем применения в стандартном электролите хромирования импульсного режима катодного тока с крайне высокой плотностью тока импульса и низкой частотой и продолжительностью импульса.

Ход осуществления изобретения

В электролите с содержанием: 200-300 г/л хромового ангидрида, 0,5-10 г/л серной кислоты и 1-50 г/л дисперсной фазы применяется импульсный режим катодного тока с плотностью тока импульса от 500 до 2000 А/дм2 в течение электролиза с частотой от 0,005 Гц до 0,023 Гц и продолжительностью от 0,5 до 10 с. Плотность тока, используемая для осаждения хрома в промежутке между импульсами, лежит в диапазоне от 40 до 70 А/дм2. Процесс осаждения осуществляется при температуре 50-65°С.

Применение указанного режима электролиза позволяет получать покрытия с содержанием дисперсной фазы до 18% масс. Микротвердость получаемых покрытий лежит в диапазоне от 1200 до 1800 кг/мм2 в зависимости от интенсивности и продолжительности импульсов тока и плотности тока в промежутке между импульсами. В зависимости от тех же параметров износостойкость покрытия в условиях смазки превышает соответствующее значение для хромовых покрытий без дисперсной фазы в 6-8 раз. Поверхность покрытий полублестящая, по внешнему виду имеющая сходство с «молочным» хромовым осадком. Морфология покрытий развита и не имеет микротрещин.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый способ отличается от известного, применением нескольких импульсов с большей плотностью катодного тока. Также, импульсы производятся в ходе электролиза, а не непосредственно перед его окончанием.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна". Анализ известных способов хромирования не позволил выявить заявляемого способа, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого способа критерию "существенные отличия".

Способ нанесения покрытия имеет изобретательский уровень, поскольку не выявлены технические решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками данного изобретения, и не установлена известность влияния отличительных признаков на указанный технический результат.

Заявленное техническое решение можно реализовать в промышленном производстве деталей для пар трения, в работе которых предусмотрена подача смазывающих веществ. Это соответствует критерию «промышленная применимость», предъявляемому к изобретениям.

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ

1. Сайфулин Г.С., Комбинированные электрохимические покрытия и материалы, М., Химия, 1972, с. 98.

2. Патент US 8277953 В2.

3. Патент US 8110087 В2.

4. Заявка на изобретение RU 2006131135 А.

5. Патент US 2999798.

Способ электролитического нанесения композиционных хромовых покрытий на детали, заключающийся в том, что покрытие осаждают из электролита, содержащего 200-300 г/л хромового ангидрида, 0,5-10 г/л серной кислоты и 1-50 г/л дисперсной фазы из ряда, включающего нитрид титана, нитрид бора и карбид вольфрама, с применением периодических импульсов катодного тока от 500 до 2000 А/дм2 с частотой от 0,005 Гц до 0,023 Гц и продолжительностью от 0,5 до 10 с, при этом в промежутке между импульсами осаждение проводят при плотности катодного тока в диапазоне от 40 до 70 А/дм2.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано при изготовлении алмазных инструментов. Способ включает крепление на рабочей части заготовки инструмента алмазных зерен и их заращивание гальванической связкой, при этом алмазные зерна заращивают никелевой гальванической связкой, причем в электролит никелирования добавляют с помощью ультразвукового диспергатора углеродные нанотрубки «Таунит» в виде порошка, при следующем соотношении компонентов, г/л: сульфат никеля (II) 250-260; хлорид никеля (II) 60-7; пероксоборная кислота 30-40; углеродные нанотрубки «Таунит» 0,1-0,15.

Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к анодированию поверхности алюминия и его сплавов, и может быть использовано в различных областях промышленности для увеличения коррозионной стойкости, микротвердости изделий с покрытиями и создания подслоя для лаков и красок.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для модификации медных гальванических покрытий. Способ включает введение в сульфатный электролит меднения наночастиц меди, полученных электроэрозионным диспергированием медных отходов, размерностью 2,5-100 нм с концентрацией до 0,1 г на 100 мл электролита.

Изобретение относится к области порошковой гальванотехники, а именно: к материалам для получения композиционных гальванических покрытий, и может быть использовано для создания износостойких покрытий в условиях массового, серийного и единичного производства.

Изобретение относится к области гальванотехники и нанотехнологии. Электролит содержит серную кислоту, композицию «ЭКОМЕТ-А200» и порошок углеродного наноматериала «Таунит», введенный с помощью ультразвукового диспергатора, при этом он содержит компоненты при следующем соотношении, г/л: серная кислота 180-220, композиция «ЭКОМЕТ-А200» 26-28, углеродный наноматериал «Таунит» от 0,005 до менее 0,03.

Изобретение относится к области нанесения гальванических покрытий на изделия из чугуна и стали. Способ включает последовательное осаждение слоев покрытия из электролита при прямой полярности тока, при этом деталь прогревают и подвергают катодной обработке при плотности катодного тока 100-150 А/дм2 и температуре 70-75°C в той же ванне при непрерывной циркуляции электролита, по окончании катодной обработки плотность тока снижают до 32 А/дм2 и продолжают хромирование до достижения толщины покрытия 8-10 мкм, далее без подачи тока проводят охлаждение электролита до температуры 45-50 °C посредством теплообменника с протоком холодной воды, а по достижении заданной температуры на деталь подают минимальный катодный ток с постепенным подъемом плотности до 45-50 А/дм2  и проводят хромирование до получения требуемой толщины покрытия.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в электронной, электротехнической и других отраслях промышленности. Способ включает электрохимическое осаждение из дицианаргентатнороданистого электролита, содержащего ионы серебра и модифицированный наноуглерод-алмазный материал детонационного синтеза, г/л: K[Ag(CN)2] (в расчете на Ag) - 20-35; К2СО3 - 40-50; KCNS - 150-200; модифицированный 5-30%-ной азотной кислотой наноуглерод-алмазный материал - 0,2-2,0, при температуре 18-25°С и плотности тока 0,5-2,0 А/дм2.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в электронной, электротехнической, ювелирной и других отраслях промышленности. Способ включает электрохимическое осаждение из дицианаргентатного электролита, содержащего ионы серебра и модифицированные (т.е.
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для нанесения на детали, работающие под нагрузкой в агрессивных средах, для повышения надежности работы изделий.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в различных областях промышленности для повышения износостойкости режущего инструмента деталей, машин и механизмов.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и других областях техники. Способ заключается в том, что покрытие осаждают из электролита, содержащего 200-300 гл хромового ангидрида, 0,5-10 гл серной кислоты и 1-50 гл дисперсной фазы из ряда, включающего нитрид титана, нитрид бора и карбид вольфрама, с применением периодических импульсов катодного тока от 500 до 2000 Адм2 с частотой от 0,005 Гц до 0,023 Гц и продолжительностью от 0,5 до 10 с, при этом в промежутке между импульсами осаждение проводят при плотности катодного тока в диапазоне от 40 до 70 Адм2. Технический результат: получение высоконаполненных покрытий, содержащих дисперсную фазу до 18 мас., с развитой структурой поверхности, микротвердостью покрытий до 1800 кгмм2, при этом износостойкость в условиях смазки увеличивается в 6-8 раз по сравнению с покрытиями, полученными без дисперсной фазы.

Наверх