Способ нанесения хромового покрытия

Способ нанесения хромового покрытия

Реферат

 

Изобретение может быть использовано для защиты поверхности трущихся деталей механизмов. Способ включает осаждение на подложку хромового покрытия электролитическим методом из хромсодержащих растворов в присутствии катализатора, на полученный первый слой дополнительно осаждают хром термической диссоциацией гексакарбонила хрома, толщина дополнительного слоя составляет 5 - 15% от толщины первого слоя покрытия. 1 табл.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для защиты поверхности трущихся деталей механизмов.

Известен способ нанесения на поверхность изделий (подложку) хромовых покрытий путем термической диссоциации паров гексакарбонила хрома [1]. Способ осуществляют при температуре подложки от 350 до 800^oC в вакууме примерно 1 10^-1 мм рт. ст. при непрерывной откачке системы. Количество паров карбонила, подаваемого в реактор, регулируется температурой нагрева кристаллического гексакарбонила хрома в сублиматоре и, как правило, находится в интервале от 40 до 80^oC. При этих условиях скорость нанесения покрытия составляет от 20 до 150 мкм/ч.

Характерной особенностью таких покрытий является их высокая микротвердость, достигающая величины 1600 кг/мм².

Однако при осаждении таких покрытий в указанных режимах прочность сцепления их со стальной подложкой оказывается недостаточной и при механической обработке деталей наблюдается образование трещин в покрытиях и частичное их отслоение от подложки.

Известен электролитический способ нанесения хромовых покрытий и, в частности, с использованием высокоскоростных саморегулирующихся хромсодержащих электролитов [2]. Способ осуществляют на базе катализирующих анионов в виде труднорастворимых соединений следующего состава [3], г/л: 1) 250 хромового ангидрида, 5-6 сульфата стронция, 8-10 фторида кальция, сульфатно-фторидного электролита (СФ); 2) 230-250 хромового ангидрида, 18-20 кремнефтористого калия, 8-10 фтористого кальция, фторидно-кремнефторидного электролита (ФКФ).

Процесс проводят при температуре электролита от 40 до 70^oC и катодной плотности тока 30-70 А/дм². В этих условиях получают блестящие хромовые покрытия с небольшими внутренними напряжениями, характеризующими высокую прочность покрытия с подложкой. Однако максимальная микротвердость таких покрытий не превышает 800-900 кг/мм².

Задачей изобретения является получение покрытий на основе хрома, обладающих высокой микротвердостью при сохранении прочного сцепления покрытия с подложкой. Указанная задача решена предложенным способом нанесения покрытия из саморегулирующихся хромсодержащих электролитов с последующим дополнительным осаждением хрома термической диссоциацией паров карбонила хрома, при этом толщина дополнительного слоя составляет 5-15% от толщины первого слоя.

Способ осуществляется следующим образом. Образец в качестве катода помещается в хромсодержащей электролит определенного состава, включающий катализатор. Осаждение хрома проводят при 50-60^oC, плотности тока 60-70 А/дм². Образец после промывки помещается в вакуумную камеру на графитовый обогреватель. Камеру вакуумируют, образец нагревают до 350-500^oC и подают из предварительно нагретого сублиматора пары гексакарбонила хрома. Продолжительность процесса 7-10 мин. На поверхности нагретого образца пары гексакарбонила хрома разлагаются с образованием дополнительного хромового покрытия, при этом толщина дополнительного слоя покрытия составляет 5-15% от толщины первого слоя.

Пример 1. Образец из ст. 3 помещается в качестве катода в сульфатно-фторидный (СФ) электролит состава: 250 г/л хромового ангидрида, 6 г/л сульфата стронция и 8 г/л фторида кальция. Осаждение хрома проводят при температуре электролита 50^oC, плотности тока 70 А/дм² в течение 30 мин.

Образец вынимают из электролита, промывают дистиллированной водой, высушивают, протирают бязью, смоченной этиловым спиртом, и помещают в камеру на графитовый нагреватель. Затем систему вакуумируют до достаточного давления 5 10^-2 мм рт. ст. Образец нагревают до 350^oC и подают из предварительно нагретого до 40^oC сублиматора пары гексакарбонила хрома с помощью вакуума. На поверхности нагретого образца пары гексакарбонила хрома разлагаются с образованием дополнительного покрытия. Остаточное давление в аппарате снижается до 1 10^-1 мм рт. ст. Продолжительность процесса 7-10 мин.

Толщину () основного и дополнительного слоев определяют расчетным путем по привесу образца. Толщина слоев составляет соответственно 40 и 3 мкм. Микротвердость (H_c) определяют на приборе ПМТ-3. Микротвердость первого слоя 750 кг/мм², второго слоя 1400 кг/мм². Другие примеры приведены в таблице.

Как видно из представленных примеров 1-3, предложенным способом получены хромовые покрытия, обладающие высокой микротвердостью при сохранении прочного сцепления покрытия с подложкой.

Данное изобретение имеет изобретательский уровень, поскольку не было известно, что при нанесении на первый "электролитический" слой хрома дополнительного "карбонильного" слоя могут меняться свойства покрытия в целом, поскольку экспериментально было показано, что система покрытия Cr-Cr (в случае хромовой подложки и Cr-карбонильного слоя покрытия) не обладает прочностью сцепления, что подтверждается примером 4.

В примере 4 покрытие только карбонильным способом на подложку из хрома, полученного металлургическим способом. При этом наблюдается растрескивание полученного покрытия и его частичное отслоение от хромовой подложки. Микротвердость сохранившегося хромового покрытия достаточно высока и составляет 1250 кг/мм².

Источники информации 1. Сыркин В.Г. Карбонильные металлы. - М.: Металлургия, 1978.

2. Борисов Г.А. Технологический процесс хромирования золотников гидрораспределителей в скоростных саморегулирующихся электролитах /Сб. Совершенствование средств механизации сельского хозяйства нечерноземной зоны. - Челябинск, ЧИМЭСХ, 1981, с. 46.

3. Юрьев Л. И., Козлов И.П., Борисов Г.А. Физико-механические свойства электролитического хрома, полученного из саморегулирующихся электролитов /Сб. Ремонт машин и технических металлов. - М.: МИИСХП, 1975, с. 43.

Формула изобретения

Способ нанесения хромового покрытия на подложку электролитическим осаждением из хромсодержащих растворов в присутствии катализатора, отличающийся тем, что на полученный первый слой покрытия проводят дополнительное осаждение хрома термической диссоциацией паров гексакарбонила хрома, при этом толщина дополнительного слоя составляет 5 - 15% от толщины первого слоя покрытия.

РИСУНКИ

Рисунок 1