Раствор для нанесения защитного покрытия на порошковые стали химическим методом

Раствор для нанесения защитного покрытия на порошковые стали химическим методом

Реферат

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке порошковых сталей, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения порошковых стальных изделий.

Главной задачей при нанесении покрытия на порошковые стали является закрытие поверхностной пористости в целях предупреждения попадания в поры различных растворов. Основными недостатками известных способов является наличие несплошностей на границе раздела покрытия - порошковая основа в виде недостаточной активности поверхности основы, что снижает коррозионную стойкость изделий /Ермаков С.С., Везников Н.Ф. Порошковые стали и изделия. М.: Машиностроение, 1990,с. 319/.

Известен раствор для нанесения химическим способом коррозионно-стойкого покрытия на углеродистые литые и порошковые стали, включающий активацию поверхности, осаждение никеля из раствора, содержащего, г/л:

хлористый никель - 30, ацетат натрия - 10 и гипофосфит натрия - 20 /Патент 2000888 15.10.93. Бюл. №37-38/. Однако известно, что никель-фосфорное покрытие, наносимое из растворов, не содержащих функциональных добавок, имеет, хотя и незначительную, пористость, что снижает их защитные свойства.

Наиболее близким (прототип) по функциональному назначению к предлагаемому является раствор, содержащий, г/л: никеля дихлорид 10-20, янтарную кислоту 12-20, натрия фторид 2-4, натрия гидроксид 5-7, натрия гипофосфит 15-22, меркупраль 0,5-1,2, водный раствор полимера 2-6 /Патент № 2235803, Бюл. №25, 10.09.2004/.

Однако изделия с покрытием, полученным из этого раствора, обладают невысокой коррозионной стойкостью. Это объясняется тем, что полученное химическим путем покрытие подвергается термообработке при 370-390°С, а входящий в состав поливиниловый спирт при этой температуре разлагается, что приводит к образованию новых пор.

Перед авторами стояла задача повышения ресурса работы изделий из порошковой стали путем защиты их от воздействия агрессивной среды.

Эта задача решена тем, что в раствор, содержащий никеля дихлорид, янтарную кислоту, натрия фторид, натрия гидроксид, натрия гипофосфит, введены дополнительно фторопластовая суспензия Ф-4Д (50%-ный водный раствор) и фторопластовая суспензия Ф-3М (25%-ный спиртовой раствор) и компоненты взяты в следующем соотношении, г/л:

Никеля дихлорид	8-10
Янтарная кислота	10-12
Натрия фторид	1-2
Натрия гидроксид	4-5
Натрия гипофосфит	15-20
Фторопластовая суспензия Ф-4Д	20-30
Фторопластовая суспензия Ф-3М	5-10

Сущность изобретения заключается в том, что в процессе термообработки при температуре 370-380°С вводимый фторопласт Ф-3М плавится и вместе со спекающимся фторопластом Ф-4Д заполняют имеющиеся поры и таким образом на поверхности порошковой стали образуется практически беспористое металлополимерное покрытие с улучшенными физико-механическими характеристиками.

Пример приготовления раствора никелирования.

Раствор готовят с таким расчетом, чтобы при отсутствии детали в ванне не происходило образование никеля в растворе. В процессе приготовления раствора все компоненты, кроме натрия гипофосфита, растворяют в дистиллированной воде каждый отдельно при температуре 18-25°С, а после фильтрации сливают вместе. Фторопластовые суспензии вводят в раствор никелирования перед самым началом процесса. Затем доводят температуру раствора до температуры 35-40°С и в ванну загружают гипофосфит и далее процесс ведут при температуре 75-80°С.

По окончании процесса образцы с покрытием подвергают термообработке при температуре 370-380°С в течение 50-60 мин.

В качестве наполнителей использовали 50% водную суспензию фторопласта Ф-4Д (ТУ 6-05-041-508-79) и суспензию фторопласта Ф-3М (ТУ 6-05-1246-76), представляющая собой взвесь порошка Ф-3М в этиловом спирте с массовой долей полимера 22-33%.

Был разработан ряд составов для химического никелирования, приведенный в таблице 1.

Покрытия из разработанных составов наносили на изделия из порошковой стали. В качестве порошкового материала, из которого изготовлялись образцы, применялся железный порошок ПЖВ 2.200.26 ГОСТ 9849-86. Пористость заготовок после прессования составляет 15-25%. Подготовку поверхности образцов из порошковой стали перед нанесением покрытия осуществляли по известным методикам /Вишенков С.А. Химические и электрохимические способы осаждения металлопокрытий. М.: Машиностроение, 1975/. Эффективность предлагаемых покрытий проверяли на коррозионную стойкость в морской воде, определяли коэффициент трения. Коэффициент трения определяли на торцевой машине трения при скорости V=0,048 м/с в масле И-40. Определяли толщину покрытий. Результаты приведены в табл. 2.

Как видно из таблиц, покрытия из предлагаемых растворов обладают более низким коэффициентом трения, повышенной коррозионной стойкостью.

Таблица 1.
Компоненты	Содержание, г/л	прототип
	1	2	3
Никеля дихлорид	8	9	10	10
Янтарная кислота	10	11	12	12
Натрия фторид	1	1,5	2	2
Натрия гидроксид	4	4,5	5	5
Натрия гипофосфит	15	17,5	20	20
Суспензия фторопласта Ф-4Д	20	25	30	-
Суспензия фторопласта Ф-3М	5	7,5	10	-
Поливиниловый спирт	-	-	-	3
Режим осаждения
Температура, °С	75-80	80
Время, мин	50-70	60

Таблица 2Свойства покрытий
Показатели	Номер композиции	прототип
	1	2	3
Толщина покрытий, мкм	25	30	35	18
Коэффициент трения, V=0,048 м/с	0,12	0,12		0,24
Стойкость в морской воде	Следы коррозии появляются после испытаний в течение 20 суток	Пятна коррозии появляются через 5 суток

На основании вышеизложенного считаем, что предлагаемый нами раствор для нанесения коррозионно-стойкого и антифрикционного покрытия на пористые порошковые стали отвечает требованию изобретательского уровня и может быть использован в промышленности.

Проведенный патентно-информационный поиск позволяет нам судить о новизне изобретения и предлагаемый нами раствор может быть защищен патентом Российской Федерации.

Раствор для нанесения защитного покрытия на порошковые стали химическим методом, содержащий никеля дихлорид, янтарную кислоту, натрия фторид, натрия гидроксид и натрия гипофосфит, отличающийся тем, что в него введены дополнительно фторопластовая суспензия Ф-4Д - 50%-ный водный раствор и фторопластовая суспензия Ф-3М - 25%-ный спиртовой раствор и компоненты взяты в следующем соотношении, г/л:

Никеля дихлорид	8-10
Янтарная кислота	10-12
Натрия фторид	1-2
Натрия гидроксид	4-5
Натрия гипофосфит	15-20
Фторопластовая суспензия Ф-4Д	20-30
Фторопластовая суспензия Ф-3М	5-10