Способ подготовки поверхностититана и его сплавов

 

Союз Советских

Социалистичесних

Респубпин

<1850754 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 270679 (21) 2785741/22-02 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 3007.81, Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 300781

С 25 0 5/42

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 357..7:669.268 (088.8) A.ß.Рябой, З.A.Соловьева, Г.Н.Евдокимов, С.М.Вашенцева и Ю.И.Должанский (72) Авторы изобретения

Государственный научно-исследовательский институт эксплуатации и ремонта авиационной тельники гражданской авиации и Институт физической химик AH СССР (71) Заявители (54 ) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ПОВЕРХНОСТИ ТИТАНА

И ЕГО СПЛАВОВ

Изобретение относится к электролитическому нанесению покрытий на титан и его сплавы и, в частности к подготовке поверхности перед злектролитическим хромированием, и может быть использовано для повышения износостойкости и восстановления изношенных деталей в различных отраслях техники.

Известен способ предварительной подготовки титана или его сплавов путем травления в смеси минеральных кислот, например соляной и плавиковой, или азотной и плавиковой (1) .

Йаиболее близким к предлагаемому является способ подготовки титана и его сплавов перед хромированием, включающий травление в смеси азотной и плавиковой кислот и последующую обработку в растворе, содержащем

20 бихромат щелочного металла или аммония и плавиковую кислоту 2).

Недостатком известных способов является сравнительно невысокая ад- 25 гезия с основой, для улучшения которой обычно проводят дополнительную термообработку хромового покрытия.

Цель изобретения - повышение ад.гезии хромового покрытия. указанная цель достигается тем, что в раствор для обработки титана после травления, содержащий бихромат щелочного металла или аммония, дополнительно введен силикат натрия при следующем соотношении компонентов, г/л:

Бихромат щелочного металла или аммония 50-500

Плавиковая кислота 20-100

Снликат натрия 5-30 нри этом обработку ведут при 20-90 С в течение 1-5 мин.

При концентрации HF в укаэанном растворе меньше 20 r/л не сохраняется активная поверхность титана в растворе для образования хроматной пленки, что ухудшает сцепление хрома с основой, а при концентрации более

100 г/л на титане не образуется хроматкой пленки вследствие увеличения ее растворимости.

При концентрации Na>Cr O-r менее

50 и более 500 г/л и HgS 03менее 5 и более 30 г/л образуются некачественные хроматные пленки, разрушение которых при хромировании не обеспечивает прОчного сцепления хрома с поверхностью титана.

850754

Перед обработкой в раствбре для образования хроматной пленки взамен травления в смеси плавиковой и азотнбй кислот, оптимальным содержанием ксторых является 15 и 60 об.% соответственно, возможно проведение гидропескоструйной или пескоструйной обработки.

Режим хромирования выбирается в зависимости от назначения покрываемых изделий. При указанном способе обработки и последующем хромировании осаждаются качественные хромовые открытия толщиной до 1000 мкм с хорошИм сцеплением с основой.

Пример 1. Перед хромированнем проводят травление деталей иэ титанового сплава BT-22 в растворе сдедующего состава, об.Ъ: HF 15;

HNO 60; Н О 25. Процесс ведут при комйатной температуре, продолжительность его 3 мин.

Затем проводят обработку для получения хроматной пленки в растворе следующего состава, г/л: HF 50;

Na< C r> О» 250; Na S i О> 20, при комнатной температуре и продолжительности 3 мин.

После хроматной обработки детали хромируют в стандартном электролите при 55оС, .0 =60 А/дм и коэффициенте пульсации вйпрямленного тока 0,1Ъ.

Толщина покрытия 300 мкм.

Качество сцепления хрома с основой проверяют термообработкой в электропечи при 200оС в течение 3 ч, последующим шлифованием на круглошлифовальном станке при грубых режимах (продольная подача 5„ =5-10 мм

P на оборот,, подача на глубину с=

=0,1 мм/двойной ход) и алмазным выглаживанием при следующих режимах:

=20кгс, S=O 06 мм, П=600 мин", =1-2, R =2,5 мм. Качество сцепления хрома с основой хорошее. Случаев его сколов и отслаивания не наблюдается.,По внешнему виду и характеристикам (микротвердости, микро- и макроструктуре) осажденный хром соответствует износостойкому (НН=

=920-970 кгс/мм ) и пригоден для деталей, работающих на износ,при высоких удельных нагрузках, и для восстановления их при ремонте.

Пример 2. Травление деталей из титанового сплава BT-22 осуществляют в растворе следующего состава, об. Ъ HF 20; - HNO 50; Н О 30, при комнатной температуре и продолжительности 3 мин.

Затем проводят обработку для полу чения хроматной пленки в растворе следующего состава, q/ë: HF 100;

N Сг О 500; йа, 5 i 0 30, при 50оС и продолжительности 2 мин.

После хроматной обработки прово1дят хромирование в стандратном злект ролите при 55 С и D - — 60 A/äì и коэффициенте выпрямленного тока O,ОЗЪ.

Хром осаждают толщиной 600 мкм. Качество сцепления хрома с основой, которое проверяют как в примере 1, хорошее. Случаев его сколов и отслаивания не наблюдается. По внешнему виду и характеристикам (микротвердости, микро- и макроструктуре) осаждеНный хром соответствует износостойкому (НН =900-950 ) .

Пример 3. Для нанесения покрытий на детали из титанового сплава

BT-23 последние подвергают травлению в растворе, содержащем, об,В: HF 15;

НМО 60; Н О 25, при комнатной температуре и продолжительности 2 мин.

Затем проводят обработку для получения хроматной пленки в растворе следующего состава, г/л: HF 50; йа Сг 07 250; Nag. i OS 20, при комнатной температуре и продолжительности

20 1 мин.

После хроматной обработки осуществляют хромирование при 55 С, и О, =

=60 A/äì è коэффициенте пульсации тока 0,1%. Деталь завешивают под током с первоначальным толчком его

100 A/дм Хром осаждают толщиной

300 мкм.

Качество сцепления хрома с основой проверяют как в примере 1. Случаев скола покрытия и его отслаивания не наблюдается, что свидетельствует о достаточно высокой прочности сцепления получаемых хромовых покрытий с титановой основой. По сточктчое и микротвердости хрома (Hp = 900950 кгс/мм ) оно соответствует требоваQ ниям,предъявляемым к нэносостойким хромовым покрытиям.

Пример 4. При хромировании деталей из титанового сплава ОТ4-0

40 для травления используют раствор состава, об.Ъ: HF 15, HN0 60; .Н О 25; при комнатной темпЕратуре и продолжительности 1 мин. Затем наносят хромат ную пленку в растворе состава, г/л:

4 HF 80; NaS i О> 20, 65 С и продолжительности 5 мин.

После хроматной обработки проводят. хромирование при 55оС, 0 =60 A/дм коэффициенте пульсации тока 0,1Ъ.Де 0 таль завешивают под током с первоначальным толчком его 180 A/äì. Хром осаждают, толщиной 300 мкм.

Качество, сцепления хрома с основой проверяют как в примере 1. Случаев скола покрытия и его отслаивания не наблюдается, что свидетельствует о достаточно высокой прочности сцепления хромовых покрытий с титановой основой. По структуре и микротвердости хрома (H =870-920 кгс/мм ) о полученное покрытие соответствует требованиям, предъявляемым к износостойким хромовым покрытиям.

Пример 5. Перед хромированием деталей из титанового сплава

65 BT-14 проводят травление в растворе

850754

Формула изобретения

Составитель Л. Казакова

Техред Ж. Кастелевнч Корректор N. Шароши

Редактор Т.Мермелштайн

Заказ 6259/37 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4 состава, об.%: HF 15; HNO 60; Н О

25, при комйатной температуре и про должительности 2 мин.

Затем детали обрабатывают для получения хроматной пленки.в растворе состава, г/л: HF 80; йа Сг 0 450;

Na S i 0> 20, при 65 С и продолжительности 5 мин.

После хроматной обработки осуществляют хромирование при 55 С 0 =

60 A/äì коэффициенте пульсации тока 0;1%. Деталь завешивают под током с первоначальным толчком его 100А/дм.

Хром осаждают толщиной 100 мкм.

Качество сцепления хрома с основой проверяют как в примере 1.

Случаев скола покрытия и его отслаивания не наблюдается, что свидетельствует о достаточно высокой прочности сцепления полученных хромовых покрытий с титановой основой.у По структуре и микротвердости хрома (Н„=840-880 гкс/мм) оно соответствует требованиям, предъявляемым к иэносостойким хромовым покрытиям.

Использование в предлагаемом способе смеси концентрированной HF u бихромата в присутствии силиката позволяет в отличие от известного способа уже при невысокой температуре (2ФС) и за короткое время получить хроматную пленку на свежей поверхности титана, достаточно плотную для защиты от окисления при переносе в электролит хромирования и способную разрушаться при включении тока в нем, что способствует повышению адгезии хромового покрытия с основой из любых сплавов титана, в том числе и высокопрочных.

Осуществление предла аемого способа на постоянном токе, получаемом от промышленных выпрямителей, дает положительный результат только при небольших коэффициентах пульсации тока (до 2%) .B прот. вном случае адгезия хромового покрытия ухудшается.

Подготовка деталей иэ титана и его е сплавов обеспечивает высокую адгезию

5 XpOMOBHX IIOKpblTHA ет широко использовать способ для хромирования авиационных деталей из титана и его сплавов, причем годовой зкономический эффект составляет не менее 500 тыс.р.

Способ подготовки поверхности титана и его сплавов перед элактролитическим хромированием на постоянном токе, включающий травление в смеси плавиковой и азотной кислот и пос20 ледующую обработку в растворе, содержащем бихромат щелочного металла или аммония и плавиковую кислоту, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения адгезии хромовых покрытий, раствор для последующей обработки дополнительно содержит силикат натрия при следующем соотношении компонентов, г/л:

Бихромат щелочного металла или аммония 50-500

Плавиковая кислота 20-100

Силикат натрия 5-30 и обработку ведут при температуре

20-90 С в течение 1-5 мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лайнер В.И. Современная гальва нотехника. M., "Металлургия", 1967, с.366-367.

2. Казаков В.А. и др. Электроли40 тические покрытия легких сплавов. M., ГОСИНТИ, 1962, с.42-45.