Способ получения композиционных покрытий на основе меди

(19) 51)5 С 23 С 18/38, 20/08 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР М ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.крытия и материалы, М,:146-168, 238-244, 1977,Реферативный журналщита от коррозии", 1 ч. 44 К 247 П.Авторское свидетельстЬ,1214783, кл. С 23 С 18/3 Изобретение относится к области нанесения химических покрытий, в чаСтности для химического осаждения композиционных покрытий, и может быть использовано в любой отрасли машиностроения для поверхностного уйрочйения инструмента.Анализ отказов и неисправностей машин, механизмов и инструмента показыва- ет,. что прочность поверхностйого слоя деталей является основным фактором, определяющим их надежность. Разрушение деталей машин, работающих в трущихся сопряжениях, начинаетсяв большийстве случаев с поверхности. В связи с этим к поверхностным слоям предъявляются выСокие требования, Поэтому все большее внимание уделяется различным методам поверхностного упрочнения. Одним из перспективных методов повышения износостойкости поверхности инструмента(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОНКЫТХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ МЕДИ (57) Сущность изобретения: для упрочнения инструмента на поверхность наносят состав, содержац 1 ий, мас.0; хлористая медь 8-12; соляная кислота 2,2-2,7; глицерин 45,2-61,2; дисульфид молибдена 1,2 - 1,7; карбид или нитрид бора 1,2-1,7; сернокислый барий 1,2-1,7; поливиниловый спирт (6%-ный водный раствор) 25 - 35, после чего инструмент нагревают до 300 С и выдерживают в течение 1 - 1,5 ч. 1 табл,является химическое осакдение композиционных покрытий.Композиционные покрытия, получаемые методом химического осаждения из суспензий, состоят из матрицы, преимущественно никелевой или медной и осаждаемой на нее частиц, придающих поверхностному слою износостойкость и снижающих коэффициент тренйя. Таким образом, покрытие уСловно состоит из двух фаз;Известны растворы для химического меднения, содержащие в своем составе соль меди. глицерин в качестве комплексообразователя и формальдегид, этиловый спирт в качестве восстановителя, Однако данные растворы не технологичны в экспл,- атации, т.к, име:от низкую скорость осаждения (1 - 2 мкм в час) и недолговечны.Известен раствор для химического меднения, содержащий следующие компоненты: Хлористая медь, г 100 - 300 Соляная кислота(350-ная), мл 25-40 Глйцерин, л ,. до 1Саста имеет достаточно высокую скорость 1 ьосаждения медной пленки, однако она имеет низкую твердость и износостойкость, и может быть использована, в основном, в декоративных целях.За прототип взят раствор для омеднения стальной поверхности при обработке пластическим деформированием. Раствор имеет следующий состав, мас,%: Хлорид медиАктраниловая кислотаСтеариновая кислотаВодаДисульфид молибденаАцетамидМочевинаГлицерин 4 - 10 5 - 10 0,5 - 2 2 - 20 1 - 10 4 - 10 0,5-1,0 Остальное Хлористая медьСоляная кислота6% раствор поливиниловогоспирта в водЕДисульфид молибденаКарбид (нитрид) бораСернокислый барийГлицерин 8 - 12 2,2-2,7 25-35 1,2 - 1,7 1,2-1,71,2-1,7 45,2 - 61,2 Состав имеет высокую скорость осаждения, обладает малым удельным сопротивлением сдвигу, поглощает теплоту трения,повышает виброустойчивость инструмента,что позволяет эффективно его использоватьпри алмазном выглакивании, Однако в связи с тем, что механизмы выглаживания и"резания различны, данный состав не даетэффекта повышения износостойкости прирезании,Цель изобретения - повышение эксплуатационных свойств состава за счет включения компонентов, обеспечйвающихповерхности повышейььую износостбйкостьи низкий коэффициент трения,Поставленная цель достигается тем, чтосостав для химического осаждения компо зициойньгх покрытий, содержащий хлористую медь, дисульфид молибдена, солянуюкислоту, глицерин, дополнительно содержит поливиниловый спирт, сернокислый барий и карбид(нитрид) бора при следующемсоотношении компонентов, мас,%: Б предлагаемом составе первая фазапокрытия образуется за счет восстановления содержащегося в рабочей среде галогенида, наносимого металла - хлористой5 меди.Второй фазой покрытия являются осаждающиеся на матрицу из суспензии частицыдисульфида молибдена (МоЯ 2), нитрида (ВИ)или карбида (В 4 С) бора, поливинилового10 спирта, сернокислого бария,Таким образом на поверхности инструмента образуется осадок (пленка), состоящая из полилигандных компонентов,Под влиянием последующей термооб 15 работки (1=300 С, Т=1 ч) происходит превращение полилигандных комплексов вхимически связанную металлополимернуюсистему. После термообработки поверхность пленки обладает. повышенной адге 20 зией к подложкеВ процессе резания под влиянием повышенных температур и давлений происходит термическая деструкцияметаллополимерных соедйнений, Продукты25 деструкции полимера интенсивно диффундируют в поверхностные слои инструмента,одновременно облегчая диффузию металлическйх осадков.Осаждение МоЯг необходимо для сни 30 кения коэффициента трения наносимогопокрытия, осакдение микрочастиц а-Вьчили В 4 С придает поверхности повышеннуютвердость, износостойкость.Поливйниловый спирт выполняет двой 35 ную функцию: с одной стороны он обеспечивает поддержание частиц второй фазы вовзвешенном состоянии, с другой - термодеструкция полимера при нагреве упрочняемого изделия до 3000 С и выдержке в течение40 1 - 1,5 ч приводит к насыщению поверхностиактивным углеродом.Прйсутствие во второй фазе покрытияВаЯОа способствует лучшему "зарастанию"частиц нитрида (карбида) бора в матрице, а45 также снижению шероховатости покрытия,Выбор количественного содержаниякомпонентов приэтом обусловлен следующим,Концентрация в суспензии хлорида ме 50 ди и соляной кислоты в интервалах 8 - 120 и2,2-2,770 соответственно определяется подержанием скорости осаждения покрытия винтервале 0,8-1 мкм в мин. Меньшие концентрации уменьшают производительность55 процесса, большие - приводят к коррозииобрабатываемой детали.Используется 60-ный раствор поливинилового спирта в воде, Такая концентрация обеспечивает необходимую вязкостькоторого описано выше. После выдержки в растворе в течение 5 мин инструмент промывается под слабой струей проточной воды и обдувается горячим воздухом втечение 10 мин,В дальнейшем выполняют термообра.ботку сверл при температуре 3009 С в течение 1-1,5 ч,4550 суспензии, йри которой частицы второй фазы находятся во взвешенном состоянии,КоНцентрация раствора поливинилового спирта в суспензии принята в интервале25-35 . Менее 25 раствора поливинилового спирта в суспензии не обеспечиваетосаждения .на матрицу нитрида (карбида)бора, кроме того, снижает эффект науглероживания поверхности,Увеличение концентрации поливинило,0вого спирта более 35 , снижает скоростьвосстановления меди и увеличивает расходсостава за счет выноса вместе с инструментом,Оптимальными дозами использования 15порошков второй фазы Мо 32 и а-Вй(В 4 С)является концентрация 1,2-2,7.Уменьшение концентрации менее 1,2снижает износостойкость поверхности, увеличение концентрации более 1,7 не приводит к существенному увеличениюизносостойкости поверхиости, делает покрытие рыхлым и непрочным,Состав для химического осаждения готовят следующим образом, 25В подогретый до температуры 80-100 Сглицерин вливают соляную кислоту, затем всостав добавляют хлористую медь, сернокислый барий, дисульфид молибдена и нитрид(карбид) бора, Отдельно в водяной бане 30готовится 6 -ный раствор поливиниловогоспирта и добавляется в состав.П р и м.е р, Сверла диаметром 17,0 поГОСТ 20696-75, изготовленные из сталиР 6 М 5, упрочнялись путем нанесения на их 35рабочую поверхность композиционного покрьтия.Предварительно сверла были,обезжиреньв стандартном водно-моющем составес использованием ультразвуковой установки мод. УЗУ,25,Затем рабочую часть инструмента окунали в состав для химического осаждениякомпозиционных покрытий, приготовлениеФормула изобретения Способ получения композиционных покрытий на основе медивключающий нанесение на поверхность изделия состава, содержащего хлористую медь, кислоту, глицерин, дисульфид молибдена и органическуюдобавку, отличающийся тем,что, с целью повышения износостойкости покрытий, после нанесения. состава изделие подвергают нагреву до 300 С и выдержке в течение 1 - 1,5 ч, при атом в используемый состав вводят дополнительно карбид или нитрид бора и сернокислый барий, а в качестве кислоты и органической добавки - соляную кислоту и поливиниловый спирт при следующем соотношении компонентов, мас. ф : 8-12 2,2-2,7 45,2 - 61,21,2-1,71,2-1,7 1,2-1,7 Хлористая медьСоляная кислотаГлицеринДисульфид молибденаКарбид или нитрид бораСернокислый барийПоливиниловый спирт(б -ный водный раствор) 25-35 Результаты упрочнения свсрл оценивались по изменению стойкости при сверлении отверстий в листе толщиной 100 мм из стали 12 Х 18 Н 10 Т, Режимы сверления: п=250 об/мин, С=0,2 мм/об.В таблице представлены результаты сравнительных испытаний предлагаемого и известного составов.Таким образом, предлагаемый состав для химического осаждения композиционных покрытий, сохраняя положительные качества известного состава - высокую скорость осаждения; за счет легирования упрочняющей поверхности углеродом и включения в состав карбида (нитрида) бора обеспечивает повышенную износостойкость поверхности, улучшение режущих свойств инструмента.Кроме того, состав обеспечивает хорошие санитарно-гиГиенические условия на рабочем месте..Крицкийентал Корректор И.Шулла Подписноепо изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР