Способ получения износостойких покрытий

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК НИ Т У СВИДЕТ Н ДВТОРС риботехническихгезионной прочое покрытие полуновного слоя с повышени характеристик и к ности. Износостой чают напылением о вьев,ся к спо обретение атно учения износос их покрытиожет быть бам по плазме шением и ыт ваи сменералнее35 ма с. сод а по нососточкоенем основегированием ,енью,на ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗ(46) 23.03.91, Бюл. Р 11 (71) Всесоюзное научно-производственное объединение восстановления деталей "Ремдеталь"(56) Шаривкер М.Х., Коваль Прочность сцепления с осно плазменных антифрикционных покрыти Физика и химия обработки материало 1975, У 4, с.31-35.Авторское свидетельство СССР У 378554, кл. С 23 С 4/12, 4/04 1970. Б ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКИ Изобретение относится к области получения износостойких покрытий плазменным напылением и может быть использована в машиностроении для восстановления и упрочнения деталеЦелью изобретения является повьппение триботехнических характе" ристик и когезионной прочности покрытия;Сргласно изобретению изпокрытие получают напыленного слоя с последующим л 801636474 А 1(51) С 23 С 4/04, 4/ использовано в машиностроении длявосстановления и упрочнения детале последующим легированием его молибденом. После чего покрытие механически обрабатывают и выдерживают при 200 - 225 С в масляной смеси на осг нове трансмиссионного минерального масла, содержащего не менее 3 мас.Ж серы с добавкой 20 - 35 мас.7 этилен-бис -бутилксантогената, содержащего 38 - 43 мас.% серы. Покрытия, полученные по предлагаемому способу, имеют следующие свойства: коэффициент трения 0,004 - 0,007, нагрузка задира 42 - 46 МПа, рабочая нагрузка 36 МПа, интенсивность изнашивания сопряжения 1,04 10 температура в сопряжении 40 - 48 С.о 1 табл; его молибденом. После чего п механически обрабатывают и в ют при 200 - 225 С в масляно на основе трансмиссионного ми ного масла, содержащего не м 3 мас.Х серы с добавкой 20 - этилен-бис-бутилксантогената жащего 38 - 43 мас.Х серы.Такое осуществление спасо ляет сформировать плотную и структуру покрытия с высокой сплавления составляющих ее чсьпценную включениями молибдена, часть из которых в процессе финишной обработки в масляной смеси преобразуется в дисульфид молибдена, обеспечивая покрытию повьппение всех триботехнических характеристик. В то же время, химическое преобразование молибдена в дисульфид молибдена не приводит к снижению когезионной прочности покры тия и существенно не нарушает сплав- ление между собой частиц. Кроме того, в процессе электроискрового легирования покрытия молибденом одновременно с напылением происходит образо ванне и внесение в покрытие оксида молибдена МоО, обладающего повышенными триботехническими свойствами коэффициент трения МоОпримерно в 2-3 раза ниже, чем коэффициент трения МоО), Обработка в масляной ванне сочетает непосредственно процесс сульфатации с эффективным насьпцением пористого газотермического покрытия смазкой, имеющей повышенный индекс 25 задира. Данная масляная смесь выбрана исходя из ее оптимальных свойств, с точки зрения вьделения при нагреве свободной, химически активной серы, коТорая адсорбируется молибденовыми включениями в покрытии и, вступив с ними в химическую реакцию, частично или,полностью их в синтетический дисульфид молибдена МоБТрансмиссионное минеральное масло с содержанием серы менее ЗХ выбрано35 вследствие его высокой термоокислительной стабильности, низкого параметра лакообразования, высокого индекса задира и хорошей совместимости с антизадирной присадкой из этилеН- бис-бутилксантогената, содержащего 38 - 43 мас.Е серы, Другие виды масел при той же температуре обработки, обеспечивающей вьделение свобод ной серы из присадки, подвержены сильному окислению, разложению, с образованием на поверхности лаковых отложений, присутствие которых не приводит к улучшению триботехнических50 характеристик, так как экранируют трущуюся поверхность низкотеплопроводной пленкой, имеющей высокий коэффициент трения и низкие характеристики по схватыванию.Процентное содержание антизадир 55 ной присадки из этилен-бис-бутилксан 4 тогената выбрано исходя из оптимальных условий синтеза дисульфида молибдена и сульфатации основы покрытия.При снижении количества присалки ниже уровня 207 процесс синтеза дисульфида молибдена практически прекращается, вследствие недостаточной концентрации в растворе ионов серы. Приповышении процентного содержания присадки вьппе уровня 353 недопустимоувеличивается вязкость масляной смеси,в результате чего она перестает проникать вглубь покрытия и не заполняетпоры. В результате синтез дисульфидамолибдена и сульфатация железной матрицы происходит только на поверхности. К тому же снижается интенсивностьи самого процесса синтеза дисульфида молибдена, вследствие плохого перемешивания смеси и ухудшения условий диффузии в ней.Процентное содержание серы в анти"задирной присадке выбрано исходя изспособности при определенных режимахобразовывать синтетический дисульфидмолибдена в количестве, достаточномдля влияния на смазывающую способность, а также обеспечивающем низкоелакообразование и пожаробезопасность.1Заданный оптимальный тепловой режим обработки в масляной смеси с одной стороны обеспечивает эффективноевыделение свободной серы присадкойи течение реакции взаимодействия серы с молибденом с образованием синтетического базового масла и резкоеповышение лакообразования на поверхности детали. При температуре ниже200 С резко уменьшается выделениесвободной серы из присадки и процесс образования практически прекращается, а при повышении температурыовыше 225 С происходит быстрое окисление масла и уменьшение его жидкотекучести вследствие загустения серы,одновременно резко увеличивается лакообразование, что приводит к осаждению труднорастворимой пленки, изоли- рующей насьпценную антифрикционными компонентами поверхность от сопряженцой трущейся детали. Вследствиезагустения серы ухудшается проникновение масляной смеси вглубь покрытияПри температуре выше 225 С резкоповышается пожароопасность процесса, так как переходят температуру вспыш.ки всех входящих в масляную смесь компонентов.Оптимальная длительность процесса обработки в масляной ванне состав 1636474ляет 1,5 - 2 ч исходя из необходимости обеспечения максимальной экономичности, а также с целью исключения лакообразования на поверхностидетали.Операция обработки детали в масляной смеси является финишной, После нее деталь беэ какой-либо дополнительной,обработки поступает в эксплуатацию.П р и м е р. На стандартные чугун ные ролики напыпяют покрытие механической смесью порошков, содержащей60 Х ПЖРВ(порошок на железной основе) и ПГ-Н 77 СЗРЗ (порошок на никелевой основе с добавками 13 Х Сг, 2 ХВ и 1,5 Х Ба ) на дистанции 180 ммпри токе 350 А и напряжении 75 В.Электроискровое легирование покрытияэлектродами из молибдена марки МРНначинают через 1,5 мин после началанапыления с тем,.чтобы покрытие было насыщено включениями Мо тольконачиная с чолщины 0,5 мм на сторону.Вращающийся с частотой 100 об/минлегирующий узел с 10 молибденовымиэлектродами размещают с противоположной по отношению к плазмотронустороны напыляемой детали, Послевыхода на номинальный размер (70 мм) .легирование прекращают и производяттолько напыление припуска на механическую обработку. После окончаниянапыления (по достижении диаметра70,8 мм) образец подвергают шлифовкепод номинальный размер (70 мм) и помещают в ванну с маслом ТС - 14,5,. содержащем 20-35 мас.Х антизадирнойприсадки ЛЗК. Температура масла210 С, время выдержки образца в масле 110 мин,По известному способу напылениепроизвоцят смесью порошков, содержащей 50 Х ПЖРВ, ЗОХ ПГ-Н 77 Х 15 СЗРЗи 20 Х дисульфида молибдена маркиМЧ-ф.На образцах проводят определениеуровня изнашивания, коэффициента трения и других триботехнических характеристик трущихся сопряжений по стандартной методике на машине тренияСМТи СМЦ, Испытания на износведут при смазке методом окунанияв масло М 8 В в условиях граничноготрения. В качестве контртела используют фрагмент вкладыша подшипникасо сплавом А 0-20-1.5 10 5 20 25 30 35 Наличие включений мрлнбдена и дчсульфида молибдена оценивают методом рентгеноструктурного и химического анализа на установке ЛРОН-З,Она реальных износных образцах и наобразцах-свидетелях в виде пластины20 х 20 мм с молибденовым покрытиеми напыпенным покрытием смеси с дисульфидом молибдена, а также методомизмерения микротвердости включенийна микротвердометре ПМТ"3 и металлографически,Результаты испытаний приведеныв таблице.Как видно из таблицы, способ позволяет увеличить нагрузочные характеристики плазменных покрытий, резкоповысить эадиростойкость снизитькоэффициент трения, уменьшить температуру трущегося сопряжения, создатьусловия для кратковременной работытрущегося сопряжения без смазки иболее благоприятной работы в тяжелыхрежимах трогания в условиях граничнойсмазки, а также повысить когезионнуюпрочность покрытия. Кроме того, способ позволяет резко сократить количество легирующего молибдена без снижения характеристик покрытия, как засчет его дифференцированного введенияв различные слои покрытия, так и эасчет увеличения на порядок коэффициента использования легнрующего материала при его введении электроискровым способом. по сравнению с известным способом,формула из о брет ения Способ получения износостойких покрытий, включающий напыление металлического покрытия с введением в него дисульфида молибдена, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения триботехнических характеристик и когеэионной прочности, дисульфид молибдена вводят в покрытие путем электроискрового легирования напыпенного слоя металла молибденом споследующей механической обработкойи выдержкой при 200 - 225 С в масляной смеси на основе трансмисионногоминерального масла, содержащего неменее 3 мас,Х серы с добавкой 20 - 35 Х1636474 Параметры Известныйспособ Предлагаемыйспособ Коэффициент трения по;крытияНагрузка задира Рц,МПАРабочая нагрузка Рв,МПаИнтенсивность изнашивания сопряженияТемпература в сопряже"нии,СВиды оксидов, присутствующих в покрытииСтоимость легирующегомолибдена или МоБ наодин коленвал,руб. 0,004-0,00742-46 0,015 14-16 36 1,04 "1040-48МоО,РеО 5,25 10"68-86 МоО , Ге О 3,39 1,057 г Составитель А.КупренковаРедактор Н.Бобкова . Техред Л,Олийнык Корректор И.Муска Заказ 798 Тираж.601 ПодписноеВИИИПИ ГосударственноГо комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101