Способ электрохимического алюминирования

 

Изобретение может быть использовано при изготовлении пресс-формы для литья под давлением, кокилей. Цель изобретения - повышение-термостойкости покрытия и снижение затрат. Это обеспечивается нанесением алюминиевого пркрытия осаждением из расплава солей. Осаждение ведут с использованием графитовых анодов при плотности тока 0,05-2,5 А/см^, температуре 700-850''С в течение 2-10 мин при следующем соотношении компонентов, мас.%: фторид натрия 29-32; хлорид натрия 15--18, фторид алюминия остальное. 1 табл.Изобретение относится к литейному производству, в частности к изготовлению формообразующих деталей, и может найти применение при изготовлении пресс-форм>& для литья под давлением, кокилей.Одним из способов получения наиболее точных заготовок в машиностроении является литье под давлением. Стойкости формообразующих деталей придают большое значение. Разрушение формообразующих деталей начинается с рабочей поверхности, •так как она испытывает циклическое воздействие высоких температур, влияние деформаций, напряжений и химического взаимодействия с жидким металлом. При эксплуатации на рабочей поверхности формообразующих деталей возникают термическая усталость, необратимое формоизменение и износ, приводящие к выходу их из строя..Првышать стойкость формообразующих деталей можно за счет правильного вы- .бора материала. Для этих целей используют дорогостоящие хромовольфрамованадиезые и хромомолибденоваиадиевые стали, сплавы на основе тугоплавких металлов. Нанесение защитных покрытий на формообразующие детали также повышает их стойкость.Известен способ изготовления формообразующих деталей, предусматривающий изготовление деталей из стали ЗХ2В8Ф и последующее электролитическое хромирование.,К недостаткам способа относится использование для изготовления деталей дорогостоящей стали, необходимость повторной электролитической обработки, так как под действием струи жидкого металла разрушается покрытие с рабочей поверхности формообразующих деталей. К недостаткам следует также отнести плохую смачиваемость маслами и смазками, низкую пластичность.c^ёVI о00оJSI^

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (1!), I (5!)5 С 25 0 3/66

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4741097/02 (22) 15,08.89 (46) 30.01.92. Бюл. N 4 (71) Запорожский индустриальный институт (72) Н.В.Темногорова, И.П.Хараман, Э.H,Ñèмонов, В.К.Власенко, В.А.Бабенко, С.А.Воденников и В.Л.Кропачек (53) 621.357,7:669.71(088.8)

° (56) Горюнов И.И. Пресс-формы для литья под давлением. Л.:; 1973, с. 232-233.

Авторское свидетельство СССР

М 549266, кл. С 25 D 3/66. 1975. (54) СПОСОБ ЭЛ Е КТРОХИЧИЧ ЕСКОГО

АЛЮМИНИРОВАНИЯ

Изобретение относится к литейному производству, в частности к изготовлению формообразующих деталей, н может найти применение при изготовлении пресс-форм. для литья под давлением, кокилей.

Одним из способов получения наиболее точных заготовок в машиностроении является литье под давлением. Стойкости формообразующих деталей придают большое значение. Разрушение формообразующих деталей начинается с рабочей поверхности, так как она испытывает циклическое воздействие высоких температур, влияние деформаций, напряжений и химического взаимодействия с жидким металлом. При эксплуатации на рабочей поверхности формообразующих деталей возникают термическая усталость. необратимое формоизменение и износ, приводящие к выходу их из строя.

Повышать стойкость формообразующих деталей можно за счет правильного вы(57) Изобретение может быть использовано при изготовлении пресс-формы для литья под давлением, кокилей. Цель изобретения — повышение термостойкости покрытия и снижение затрат. Это обеспечивается нанесением алюминиевого покрытия осаждением из расплава солей, Осаждение ведут с использованием графитовых анодов при плотности тока 0,05-2,5 А/см; температуре

700-850 С в течение 2-10 мин при следующем соотношении компонентов, мас, ь: фторид натрия 29-32; хлорид натрия 15-18, фторид алюминия-остальное. 1 табл. бора материала. Для этих целей используют дорогостоящие хромовол ьфрамованадиезые и хромомолибденованадиевые, стали, сплавы на основе тугоплавких металлов. Нанесение защитных покрытий на формообразующие детали также повышает их стойкость. С)

Известен способ изготовления формо- QQ образующих деталей, предусматривающий К ) изготовление деталей из стали 3Х2ВЗФ и р последующее электролитическое хромирование.

К недостаткам способа относится.использование для изготовления деталей дорогостоящей стали, необходимость повторной. электролитической обработки, так как под действием струи жидкого металла разрушается покрытие с рабочей поверхности формообразующих деталей. К недостаткам следует также отнести плохую смачиваемость маслами и смазками, низкую пластичность.

1708941 электроды

10

30

59

Наиболее близким по технической мущности и достигаемому эффекту является способ алитирования в расплаве солей, содержащем, : NaCI 35; NaF 15; КО 35; AIFg

15 при плотности тока 0,3 А/см, температуре 800 С в течение 10-15 мин, В качестве растворимого анода используют металлический алюминий, катодом служит изделие, укрепленное на молибденовой подвеске;

К недостаткам известного способа следует отнести недостаточную толщину алюминиевого покрытия и, вследствие этого, невысокую стойкость алюминированных деталей, Кроме того, алюминий при температуре процесса 800 С находится в расплавленном. состоянии (температура плавления алюминия 660ОС), что конструктивно усложняет токоподвод к расплавленному аноду.

Целью изобретения является повышение термостойкости покрытия и снижение затрат.

Поставленная цель достигается тем, что в способе электрохимического алюминирования, преимущественно формообразующих стальных деталей, включающем .осаждение покрытия из расплава фторидов . натрия, алюминия и хлорида натрия, осаждение ведут с использованием графитовых анонсов при плотности тока 0,05-2,5 А/см, 2 температуре 700-850 С, в течение 210 мин, при следующем соотношении компонентов, мас. : фторид натрия 29-32, хлорид натрия 15-18; фторид алюминия остальное.

Способ предназначен преимущественно для формообразующих деталей, Способ осуществляют следующим образом.

Заготовку изготавливают из рядовой стали марок типа 3,40Х, после чего ее подвергают механической обработке для получения требуемой конфигурации, термообработке и шлифовке, Выбор режима термической обработки деталей зависит от конструкции пресс-форм, ее размеров, толщины стенки, материала, применяемого для изготовления отливок и. других факторов, Чаще всего применяют закалку с отпуском; Нанесение упрочняющего покрытия осуществляется электролитическим алюминированием в расплаве солей. Для алюминирования на воздухе берут электролит, содержащий 29-32 NaF, 15-18 NaCI, остальное AIFg. Алюминирование ведут в течение 2-10 мин,при плотности тока

0,05-2.5 А/см и температуре 700-850 С, Катодом служит формообразующая деталь, а в качестве анодов используют графитовые.

Способ был реализован в промышленных условиях. Испытания проведены на матрице для отливки корпуса ДУ-15. Заготовку матрицы, выполненную из стали 40Х, после механической обработки подвергли термической обработке. заключающейся в закалке при 980 C., После термической обработки твердость составила 40-45 HRC.

Расплав солей для электролиза был приготовлен в трехфазной электропечи с графитовыми электродами, После расплавления компонентов электролита в расплав ввели алюминий в количестве 100 г и затем в усредненный по составу расплав помещали матрицу, являющуюся катодом.

Процесс вели при 700-850 С. плотности тока 0,05-2,5 А/см в течение 2,10 и 20 мин (см. табл.), Проведены также опыты по осаждению покрытия из расплава солей известным способом на детали, выполненные из стали 40Х и стали. ЗХЗМЗФ. В процессе эксплуатации брак пресс-форм в основном заключается в появлении сетки разгара и трещин при литье, Поэтому во всех экспериментальных работах по изучению стойкости пресс-форм практически определяется не стойкос-,ь, а термостойкость. Существующие различные критерии и показатели для оценки термостойкости материалов неприменимы при расчете термостойкости формообразующих деталей. Поэтому термостойкость алюминированных деталей определялась экспериментально числом циклов теплосмен до появления дефекта, При высокотемпературном алюминировании, т.е. при температуре выше температуры плавления алюминия; возрастает скорость диффузии атомов алюминия в сплав, Алюминий образует с железом атвердый раствор в широком интервале температур и концентраций. Повышение со45 держания алюминия ведет к образованию интерметаллических соединений. Прочность покрытия зависит от величины диффузионного слоя, микротверуость которого составляет 644-713 кг/мм . Предлагаемые режимы электролиза обеспечивают получение оптимального по толщине диффузионного слоя.

Для получения пОкрытия толщиной

0,032-0,5 мм процесс электролиза достаточно вести при 700-850 С. При температуре ниже 700 С электролит имеет высокую вязкость и низкую электропроводимость. Увеличение температуры выше 850ОС связано с большим расходом электроэнергии. а также с выбросом фторидов е окружающую среду, 1708941 превышающим допустимые санитарные нормы.

Плотность тока менее 0,05 А/см не позволяет получить покрытие достаточной толщины и.сплошности, При плотности тока 5 выше 2,5 А/см скорость электрохимичет ской реакции разряда ионов выше, чем скорость диффузии ионов в металл, что приводит к снижению толщины диффузионного покрытия.

Время процесса электролиза определяется требуемой толщиной упрочняющего покрытия. Для получения минимальной толщины покрытия, представляющего собой диффузионный слой и обеспечивающего 15 повышение термостойкости изделия, обработку необходимо вести в течение не менее 2 мин.

Оптимальное время процесса 2-10 мин.

Дальнейшее увеличение продолжительно- 20 сти процесса не сопровождается существенным ростом защитного слоя и, соответственно, увеличением термостойкости рабочей поверхности изделия, кроме того, такое покрытие отличается значительной 25 неоднородностью по толщине.

Оптимальным составом электролита является: 29-32 NsF, 15-18 NaCI, остальное, AIFa. Изменение содержания компонентов электролиза влечет за собой 30 повышение вязкости расплава с выпадением кристаллов твердой фазы и снижение электропроводности. Проведенные испытания показали, что нанесение алюминиевого покрытия позволяет повысить термостойкость матрицы. Матрица из стали 40Х, прошедшая обработку электролитическим алюминированием, выдерживает 800012000 запрессовок латуни, Термостойкость деталей, выполненных предлагаемым способом, повышается в два раза, за счет чего для получения отливок иэделий из .латуни на машинах литья под давлением требуется в два раза меньше специальной оснастки. Формообразующие детали за счет алюминированного слоя глубиной 0,3-0,6 мм можно изготавливать из рядовых марок сталей, например 40Х, стоимость которых в пять раэ ниже традиционно используемой стали ЗХЗМЗФ.

Формула изобретения

Способ электрохимического алюминирован ия, преимущественно формообразующих стальных деталей, включающий осаждение покрытия из расплава фторидов натрия, алюминия и хлорида натрия, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения термостойкости покрытия и снижения затрат, осаждение ведут при плотности тока

0,05-2,5 А/см, температуре 700-850 С в течение 2-10 мин при следующем соотношении компонентов, мас. : фторид натрия

29-32: хлорид натрия 15-18; фторид алюминия остальное.

1708941

Теипаратура, с

Примечание

Толкина 11Твриопокрмтил, стой" ии кость алзиими» роваммих деталей (еиюче" стао за" прессоаок ктро" а °

29 0

700 0,05 20

2,5 20

850 0,05 20

25 20

700 О ° 05 20

2,5 20

850 0,05 20

2,5 20

700 О ° 05 . 20

»

2,5 20

850 0,05 20

15 . 20

29 0

30.5

30 5

32,0

18,0

50tO

32,0. 700. йрокесс мв идет

34,о

29 0. 700 йроцесс ме идет

7ОО 0,04 20 l0

47 О

56,0

То иа

19,0

15,0

0,08

0,0012 йокрмтив . дискратрое

0,07 5000

0,0014 4900

Покрмтие 4900 дискретное

26 20

I 0

15,0

15 г

О, 08 4700

0,012 5200

35,0

15,0

Состав электролита,8

15ро 56,0

15,0 56,0

16е5, 53,0

16,5 53 0 "

I8,o 5о,о

28,0 I4>0 йзеестьей (сталь ЗХЗйЗФ) 35,0 800 Oi3 о,3

0,44

0,41

0 032

0,55

0,48

0,0164

0,60

0,45

O,OI6

O 45 о,43

0,012

0,42

0,40

0,017

0947

0,40

0,018

0,69

0,58

0,010

0,72

0,68

0,021

0,30

0,35

0,06

0,45

0,42.

0,021

0,65

0,50

0,0188

0,62

0,51

О, 019

11500

11000

6500

12000

12000

6000

12100

11700

6800

11500

11500

6200

11000

11200

6300

11600

11500

6100

12000

11800

6600

11700

11500

6200

9600

9500

7500

11800

11500

6000

12000

11800

64 00

12000

11900

6700

Норма териостоо» кости Фориообразуииик детвлед при литье под давлеммви лату» ми 5000 ssnpae" совок

Электролит пред" стааляет собой двухоазнуи сис» твиу. Твердаа Фв» за покрывает толстми слоеи по» веркмость Оорио» образуив1ей дйта ли, Сила тока па" дает практически до мулл е твчвмме нескольких секумд

Способ электрохимического алюминирования Способ электрохимического алюминирования Способ электрохимического алюминирования Способ электрохимического алюминирования 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам электрохимического нанесения покрытий из расплавов и может быть использовано при изготовлении тонкопленочных покрытий из оксидных бронз переходных металлов в многослойных структурах отражающих устройство оптических затворов, преобразователей информации и часовых табло

Изобретение относится к нанесению гальванических покрытий, в частности гафниевых, из расплавов солей и может быть использовано в радиоэлектронной и химической отраслях промышленности

Изобретение относится к области нанесения алюминиевых покрытий из расплава солей и может быть использовано в машиностроении и металлургии

Изобретение относится к электроосаждению германиевых покрытий из солевых расплавов и может быть использовано в радиоэлектронной промышленности

Изобретение относится к гальваностегии, в частности к расплавам для получения вольфрамовых бронз

Изобретение относится к расплавам для электрохимического получения покрытий на основе молибдена

Изобретение относится к нанесению покрытий из расплавов солей и может быть использовано для получения коррозионно-стойких покрытий из тантала и биметаллов с танталовым слоем, пригодных для пластической деформации

Изобретение относится к нанесению танталовых и ниобиевых: гальванических покрытий из расплавов солей и может быть использовано в химической, металлургической и других областях техники при создании коррозионностойких и барьерных покрытий
Изобретение относится к химико-термической обработке металлов и сплавов, в частности к борированию стальных изделий в солевых расплавах
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к производству алюминия электролизом криолит-глиноземных расплавов

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для исследования процессов формирования гнутых изделий с защитными покрытиями
Изобретение относится к области высокотемпературной электрохимии, в частности к получению электролизом нанокристаллических покрытий оксидных вольфрамовых бронз в виде пленок, и может быть использовано в медицине, электротехнике, радиотехнике и в химической промышленности для изготовления ион-селективных элементов для анализа микросред, электрохромных устройств, холодных катодов, катализаторов химических реакций

Изобретение относится к нанесению покрытий на электропроводящие и неэлектропроводящие материалы электролитическим способом из расплавов

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для нанесения покрытий из расплавов солей на электропроводящие подложки

Изобретение относится к получению гальванических покрытий, в частности ниобиевых, и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в том числе химической, цветной и черной металлургии
Наверх