Способ упрочнения изделий из никеля и его сплавов

1820916 А СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК ОСУДАРСТВЕНЮЕ ВЕДОМСТВО СССР ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСК ПАТЕН ЕТЕНИ 26(21) 4918394 (22) 12 т 03;91 (46) 07.06,93 (71) Днепр ский инсти (72) В.М, На Ветлянская, Бюл. ЬВ 21овский научнтут технологиигирный, Л.А. следовательшиностроения ходько и Т.В,й НИИ технологи машиное свидетельство СС . С 22 Г 1/00, 1973,дом в раства вм. Изобретение относится к гальванопластике и.может получить применение в машиностроении для улучшения эксплуатационных характеристик изделий, получаемых элект- . ролитическим осаждением никеля и его сплавов, а также других гидридообразующих металловЦель изобретения - улучшение механических свойств изделий из никеля и его сплавов, получаемых преимущественно , электролитическим осаждением, и упрощение, технологииПоставленная цель достигается тем, что насыщение водородом осуществляют электролитически в растворе серной и селенистой кислот, а охлаждение ведут в жидком азоте.Способ осуществляют по следующей технологической схеме применительно к иэделиям иэ никеля и его сплавов с кобальтом, марганцем и др, толщиной стенки 0,8-2 мм (основные операции):1. Обезжиривание химическое или протиркой венской известью. 5 С 22 Г 1/10, С 25 О 5/4 ПРОЧНЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СПЛАВОВние: изобретение относится тике и может получить прииностроении для улучшения ых характеристик изделий, ектролитическим осажденио сплавов, а также других ющих металлов, Сущность делия из никеля и его солаодородом на катоде в раствон истой кислот, а охлаждение азоте, 1 табл.(54) СПОСОБ У НИКЕЛЯ И ЕГО (57) Использова к гальваноплас менение в маш эксплуатационн получаемых эл ем никеля и ег гидридообразу изобретения: из вов насыщают в ре серной и селе ведут в жидком 2 Насыщение водоро оре со- ( Г) става, г/л:Серная кислота 50-70Селенистая кислота 0,02 - 0,03 при температуре 18 - 25 ОС, плотности ток 7-10 А/дм; в течение 6 ч.3. Охлаждение в жидком азоте в течение 2-2;5 ч. ОО Примечание: Разрыв между операциями 2, ) 3 не более 1 ч.4, Медленный прогрев в среде воздуха с повышением температуры термошкафа от 20 до 2 ОООС в течение 1,5 ч,вовойПримеры применения (Ь1. По прототипу путем трехкратного проведения циклов; нагрев - охлаждение в атмосфере водороде соответственно в пре- ( Ъ делах 300-50 С с последующей дегазацией при 36 ООС в течение 2 ч,2. По предлагаемому способу.2 п 1. без охлаждения в жидком азоте2.2. с охлаждением в жидком азотеИспытания проводились в лаборатор ных условиях на опытных образцах из злек 1820916тролитического никеля в виде лопаток размером 140 х 10 х 0,8 мм и цилиндрической емкости высотой 46, наружным диаметром 24 и толщиной стенки 1+ 0,1 мм,. Образцы-лопатки вырезались из слепка-пластины, получаемой электролитическим осаждением на катоде из ст. 12 Х 18 Н 9 Т в виде пластины размером 200 х 100 х 2 мм с предварительно отполированной до д 8 и обезжиренной рабочей поверхностью в электролите составе, г/л:Никель сульфами; новый. 600-660Никель хлористый 12-15 Барная кислота 30-40 "Прогресс" 0,1-0,15 при рН 3,2-3,5 темпеоатуре 50-60 С и плог ности.тока 5-7 А/дм с интенсивным пере,.меаиванием электролита очищенным сжатым воздухом.Слепки удалялись с катода подрезкой кромок осадка, Перед подрезкой на лопатки они подвергались шлифованию на плоскошлифовальном станке до заданной толщины.Для получения цилиндрических емкостей использовались матрицы соответствукйцей формы и размера, изготовленные литьем в глиняные формы легкоплавкой композиции состава, об. :Стеарин , : ; 6 О Церезин 20Медно-графитовыйпорошок 20 Перед наращиванием никеля на матрицу ее поверхность.протиралась медно-графитовым порошком с помощью кисти и затем нэ нее наносился сплошной слой меди толщиной 3-5 мм из стандартного серно- кислого электролита.После формования детали наращиванием слоя никеля толщиной до 1,5 мм из указанного выше электролита с одного ее торца высверливаяось сквозное отверстие, через которое удалялась матрица выплавлением нагреванием при 180-220 ОС. Затем стенки детали обтачивались на токарном станке:до требуемой толщины ( 1 мм) и к торцовому отверстию низкотемпературной пайкой :.присоединялся штуцер для подсоединения к системе гидроиспытаний.Для обработки образцов и деталей по прототипу применялась горизонтальная трубчатая муфельная печь, через которую пропускался водород. поступающий от электролизера с пористым никелевым катодом с запирающим слоем.Насыщение образцов и деталей по предлагаемому способу осуществлялось в термостатированной винипластовой ванне емкостью 10 дм, Анодами применялисьпластины из свинца, легированного 1-3по массе висмутаОхлаждение в жидком азоте осуществ 5 лялось путем погружения в специальные резервуары, применяемые для его транспортирования и хранения.Сравнительная оценка качества производилась путем определения механической.10 прочности образцов-лопаток при испытаниях нэ растяжение и предельного, давленияразрыва цилиндрических емкостей в процессе гидооиспытаний.. Испытания на растяжение и разрыв15 производились соответственно нэ разрыв. ной машине Р 0,5 при скорости активногозахвата 0,5 мм/мин и опытной установкедля гидроиспытаний типа ГУ., Испытания проводились при 20 С на20 образцах и деталях непосредственно послеих обработки, атакже после дополнительного отжига в разреженной среде (10 -10Па) при 400 и 800 С в течение 1 ч с последующим охлаждением с печью.25 Для сравнения и оценки относительного воздействия предлагаемого и известногоспособов упрочняющей обработки на свойства испытываемого металла проводилисьтакже испытания образцов и деталей в ис 30 ходном состоянии (нулевой пример),Результаты испытаний (усредненныезначения по трем образцам представленыв таблице;Приведенные данные (таблица) показы 35 вают, что предлагаемый способ(пример 2.2)упрочнения обеспечивает существенное повышение механических свойств исследуемого металла по сравнению с прототипом и.исходным .состоянием (беэ упрочняющей40 обработки). При этом одновременно достигается стабилизация. механических свойств,что обнаруживается по степени их зависимости от температуры испытания. Для исходного никеля, обработанного по прототипу,45 повышение температуры приводит к заметному и одинаковому снижению механической прочности, в то время как никель,прошедший обработку по предлагаемомуспособу, является более термостойким..50 Согласно существующим представлениям упрочняющее воздействие окклюдированного оодорода обусловлено возможнымиструктурными превращениями металла засчет "водородного наклепа" и одновремен 55 ным образованием соединений типаМе Н, препятствующих движению дислокаций,Однако выравнивание значений механической прочности исходного электролитического никеля и прошедшего упрочняющую1820916 Определяемые параметры П име ы никель без упрочняющей об аботкиПредел прочности на растяжение, кг/мм:при 20 ОСи после термообработкипри 400 Спри 800 С 65 57. 72 60 53 56 42 4943 48 40 Предельное разрывное давление пи гидроиспытаниях, Р,кг/см 76 при 20 Си после термообработкипри 400 ОСи и 800 ОС 56 70 45 38. 43 37 44 36 64 57 Составитель В НагирныйТехРед М Моргентал Корректор СЯатруше Редактор Заказ 2040 Тираж Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Лроиааодстаанно.иадатальскид комбинат "Патант", г. умгород, ул, Гагарина, б обработку после отжига может свидетельствовать лишь о том, что указанная выше систе-: ма является термодинамически неустойчивойи неизбежно должна стремиться к достиже-. нию более или менее устойчивого энергетиче ского равновесия, Этому можно воспрепятствовать, по-видимому, удержанием водорода в системе, что достигается в предлагаемом способе за счет его вытеснения при глубоком холоде к периферии кристалличе ских зерен и образования на границах спая и местах скопления дислокаций водородных микроколоний. Последние достаточно устойчивы механически вплоть до высоких значений температуры (800-1000 С) и, оче видно, ответственны эа наблюдаемый эффект упрочнения и стабилизации механических свойств.Изобретение не требует дополнитель- ных издержек производства и может быть 20 реализовано в условиях действующих машиностроительных предприятий. Его применение обеспечивает повышение эксплуатационных свойств изделий и покрытий, получаемых электролитическим осаждением никеля и его сплавов с кобальтом, железом, марганцем и др., э также традиционными методами (резание, точение, щтамповка и т.п,) иэ соответствующих технических металлов и сплавов,Экономический эффект от использования изобретения достигается за счет упрощения цикла обработки, повышения его технологичности и, эксплуатационных характеристик обрабатываемых изделий и материалов.Формула изобретения Способ упрочнения изделий из никеля и его сплавов, включающий насыщение водородом и последующее охлаждение, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения механических свойств и упрощения технологии, насыщение водородом осуществляют злектролитически в растворе серной и селенистой кислот. а охлаждение ведут в жидком азоте