Способ электролизного борирования стальных деталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социапнсткческик

Республкк

О П И С А Н И Е (,?42485

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 02.01.78 (21) 2565890/22-02 (51 ) M. Кл.

С 23 С 9/10 с присоединением заявки Ж

Государстввиный комитет (23) Приоритет

Опубликовано 25 06 80. Бюллетень,% 23

Дата опубликования описания 25.06,80 ио делам изобретеиий и открытий (53) УД3(621.785. .51.539 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Д. Коротков и Ф. Н. Дмитриев

Воронежский технологический институт (7I) Заявитель (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИЗНОГО БОРИРОВАНИЯ

СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ

Изобретение относится к химико-термической обработке металлов и может быть использовано для повышения надежности и долговечности деталей и инструмента.

Известен способ электролизного борирова5 ния реверсивным током, согласно которому процесс ведется при соотношении времени анодной и катодной экспозиции та/тк = 0,5 при общей продолжительности цикла 1,2 — 1,8 с.

Соотношение катодных и анодных плотностей тока составляет при этом 0 /D = 2(D

= 0,4 А/см; 0о = 0,2 A/ñì ) (1).

Известен также способ электролиэного борирования иэ расплавов при 880 — 930 С с использованием реверснрования полярности тока, согласно которому процесс борирования ведут в две стадии: перед реверсированнем ведут процесс при наложении постоянного тока нлотностью 0,1 — 0,2 А/см в течение 5 — 10 мин, обработку при реверсированном токе с длительностью катодного и анодного полупериодов соответственно 0,8 — 1,4 с и 0,4 — 0 5 с при плотности тока в этих полупериодах соответственно 0„2 — 0,4 А/см и 0,2 — 0,25 А/см (2).

Известные способы электролизного борирования не учитывают изменения адсорбционной способности поверхности насыщаемого металла но мере образования боридного слоя. Вследствие этого с течением времени не весь выделяющийся бор участвует в дальнейшем формировании покрытия, часть бора образует аморфный слой, частицы которого "привариваются" к поверхности, ухудшая частоту и препятствуя адсорбции активного бора. Аморфный слой бора уносится из электролита вместе с изделием, частично аморфный бор остается в электролите, загрязняя его. В результате этого, при многократном использовании насьпцающей среды, в ней накапливается аморфный бор, который внедряется в слой боридов всждствие электрофореза, создает пористость и ухудшает свойства боридного покрытия. Кроме того, при осуществлении известного способа борирования в диффузионном локрытин формируются 2 фазы

FeBu FeqBI с большими сжимакнцими напряжениями в зоне срастания высокобористой фазы с ниэкобористой и поэтому во время эксплуатации иэделия с покрытием происходит анодной экспозиции способствует активированию насыщаемой поверхности, вследствие чего диффузионные процессы в матрице интенсифицируются. Кроме того II стадия необходима для того, чтобы создать такие граничные условия диффузионного насыщения, при которых в насыщаемом сплаве формируется в основном низкобористая фаза Fe B, т.е. концентрация и химический потенциал бора иа поверхности насыщаемого сплава и внутри его были бы такими, которые необходимы лишь дпя развития фазы Fe>B.

Снижение концентрации высокопористой фазы приводит к тому, что остаточное напряжение в боридном покрытии уменьшается, а это вызывает повышение устойчивости поснижение хрупкости, Пример. В предварительно расплавленную в графитовом электролизере боросодержащую срщу помещают детали или инструмент, подключив положительный полюс источника тока K электролизеру, а отрицательный — к насьпцаемым изделиям и ведут электролиз при температуре 880 — 930 С в зависимости от состава среды и насыщаемого сплава при катодной плотности тока 0,05-0,07 А/см в течение

5 — 10 мин. По истечении этого времени включают реверсатор полярности тока, установив длительность катодной экспозиции 0,8 — 1,4 с, анодной экспозиции 0,4 — 0,5 с.

При этом начинают снижать в процессе насыщения катодную плотность тока на насыщаемом сплаве с 0,2-0,25 А/см до 0,1 0,12 А/см, анодную плотность тока повышатьс0,05 — 0,06 А/cM до 0,10-0,12 А/cM в течение !,5- 2 ч.

В таблице приведены результаты борирования стали 45 предлагаемым и известным

40 ролизного борирования предложенным способом формируются.боридные покрытия большие по глубине, обладающие большей чистотой поверх45

3 742485 4

"шелушение" слоя приводящее к ухудшению ности. Повышение плотности тока во время частоты поверхности. Отслоившиеся частицы фазы FeB, попадая в зону трения борирован- ного изделия с сопрягаемой деталью или инструментом вызывают абразивный износ материалов.

Цель изобретения — создание способа борирования реверсивным током, при котором формируются качественные покрытия, большие по глубине, обладающие повышенной сопротивля10 емостью к разрушению под действием динамических нагрузок (пониженной хрупкостью).

Поставленная цель достигается тем, что процесс борирования с применением реверснрования полярности тока ведут в две стадии. На

1S первой стадии ведут процесс током постоянной полярности.и плотностью 0,05-007 А/см в течение 5-10 мин. Применение значений плотное- .крытия к воэдеиствию динамических нагрузок, тей тока выше 0,07 нецелесообразно из-за образования на поверхности сплавов аморфного слоя бора, который препятствует абсорбции активного бора насыщаемой поверхностью, т.е. необходимо применять такие плотности тока, при которых практически весь выделяияцийся бор . принимает участие в формировании боридов.

Борирование при плотностях тока меньших, чем 005 А/см также нецелесообразно, потому что в этом случае образуются на первой стадии весьма малые по глубине слои, т.е. формирование слоя в этом случае тормозится из-за малого количества бора в абсорбционном слое катода-изделия.

На I стадии образуются центры кристаллизации боридов, которые, сталкиваясь при росте, формируют сплошной слой. Изоляция матрицы

35 боридами приводит к ухудшению абсорбционой способности сплава. Ha II стадии применяют реверсирование полярности тока с длительностью катодной и анодной экспозиции соответственно

0,8 — 1,4 с и 0,4 — 0,5 с; при этом во время ка- способами. тодной экспозиции начинают вести процесс Как видно из таблицы в результате электпри плотности тока 0,2-0,25 с последующим плавным снижением ее до 0,1 — 0,12 А/см в течение 1,5 — 2 ч, во время анодиой экспозиции начинают вести процесс при плотности тока ности, меньшей хрупкостью (показатель хруп0,05 — 0,06 А/см с последующим увеличением - кости слоев, полученных предложенным спосоее до 0,1-0,12 А/см . Понижение плотности бом, в два раза меньше), большей устойчитока во время катодной экспозиции учитывает востью к воздействию динамических нагруухудшение абсорбционной способности поверх- зок.

IA

Ю Ф ь

СЧ

o„ ь"

tA

Юй ь

СЧ ь„ ь

edgo хэщ I

Ф

О.

Ф .

6

Ф. ь

4/Ъ

1!о

e I э

P 1U о I о !ш

Ф

l u.

1 1 ьь ь

1 ьь

I, l 8

1ю ! о х

1 о

I, о р 1Р р, СЭ

55 /3 ь ь и

Cl ь ю ь ь

СЧ ь"

СЧ ь

Ю ь ь ф ь ь ь ь

742485 ан I ь

I чхэоМэнходмир !

1ихэозпь(дх чиэхееемод

1 иэ/л еМ !

1-охем нхоонхдэеои Мэ 1

1 I ен юй!еоо олонМохем !

saaeaod

1 -идо9 жоои аоне чннЗпэдх еэчхен1чио 1

-edgo пнениьен хядох i

-o>r mdu э/м хМд!

souo

ozoa1lmdog ени9ХнД 1 г!ч /у е инна

1-онэж ионные eweda оа емох чхэонхоыд! ио/у м ashaeoa)

-ож ионШпем swsda) оа емох чхоонхоищ г д м 0оидэн a эпох

1-ем ен емох чхэонхоид 1

I о

1

I юоэйоди едХхедэаиэ 1

)чх!эсЬ иэ тимеипчоен вехой 1; ! хх Ф Ф

3 сч ь

О

34 ф

Й зК ф СЧ

9 ф ь

3 ь д ь"

М

М

<ч о

742485 8 катодную и повышают анодную плотности тока в течение 1,5 — 2 ч соответственно с 0,2—

0,25 А/см и с 0,05-0,6 А/см до 0,10-0,12 А/см

Способ электролизного борирования стальных деталей, включающий обработку в ра плане буры при 880 — 930 С в две стадии с реверсированием полярности тока на второй стадии, отличающийся тем, что, с делью получения болыпих по глубине боридных слоев и снижения хрупкости, первую стадию обработки ведут при плотности тока 0,05—

0,07 .А/смз, а на второй стадии понижают

Составитель В. Коротков

Техред О.Легеза .Корректор И. Муска

Редактор 3. Шубенко

Заказ 3590/8 Тираж 1074

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Источники ннформаннн, принятые во внимание при экспертизе

1. Пасечник С. Я. и Коротков В. Л. Защитные покрытия на металлах. Сборник, вып. 6, "Наукова думка", 1972.

1о 2. Авторское свидетельство СССР N4 491731, кл. С 23 С 9/10, 1973.