Способ нанесения коррозионно-стойкого покрытия на углеродистые литые и порошковые стали

 

Сущность способа проводят активацию поверхности путем лазерного термического модифицирования при плотности мощности потока иэлучелл ния (1.0-12)хЮ Вт/см и скорости перемещения пуча 50 - 65 мм/мин, затем поверхность обезжиривают и обрабатывают кислотой, осаждение никеля ведут при температуре 85 - 95° С из раствора, содержащего, г/л: хлористый никель 15-30, ацетат натрия 5 - 10; гипофосфит натрия 15-30. 1 з.пф-лы,4табл.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

4ммвщщу «®Ъ9. ) щ арионе, Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5054030/02 (22) 08.07.92 (46) 15.1093 Бюл. Ма 37-38 (71) Республиканский инженерно-технический центр порошковой металлургии (72) Анциферов В.Н„Шмаков АМ.. Феоктистова Н.С. (73) Республиканский инженерно-технический центр порошковой металлургии (54) СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ КОРРОЗИОННОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ НА УГЛЕРОДИСТЫЕ

ЛИТЫЕ И ПОРОШКОВЫЕ СТАЛИ (i ) R t (ii) 2000888т„. 1 (5Ц5 В22Р 02 С2 18 08 (57) Сущность способа: проводят активацию поверхности путем лазерного терми еского модифицированиг, при плотности мощности потока излучения (1.0-12)x10 Вт/см и скорости перемещения

4 2 пуча 50 — 65 мм/мин, затем поверхность обезжиривают и обрабатывают кислотой, осаждение никеля ведут при температуре 85 — 95 С из раствора, содержащего, г/л: хпористый нинель 15 — 30, эцетат натрия 5 — 10; гипофосфит натрия 15 — 30. 1 з.п ф-лы, 4 табл.

2000888

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке литых и порошковых сталей, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упроччения стальных изделий.

Известен ряд способов химико-термической обработки порошковых сталей для повышения их корроэионной стойкости: борирование, карбохромирование. хромоалитироввние. хромосилицирование, Известные способы характеризуются следующими отрицательными факторами: длительное время обработки при высоких температурах, высокая термическая инерционность оборудования, низкая экологическая чистота процессов, невозможность локальной защиты поверхности изделия, снижение (в ряде случаев) механических свойств материала стали (пластичности, ударной вязкости) в результате сквозного насыщения диффузантами через открытую пористость.

Известен ряд способов нанесения коррозионностойких покрытий на пористые (пористость 10 — 15 ) порошковые изделия электромеханическим методом. Согласно известным способам, порошковые изделия, при нанесении покрытия, требуют закрытия поверхностной пористости в целях предупреждения попадания в поры электролита, Основными недостатками известных способов является наличие месплошностей на границе раздела покрытие — порошковая основа в аиде недостаточной активности поверхности основы, что снижает корроэионную стойкость иэделий.

При подготовке поверхности полимеров к химической металлизации с целью увеличения ее каталитической активности используется электрический дуговой разряд. Однако применение электрического дугового разряда не обеспечивает требуемую локальность и производительность процесса. Другим недостатком этого способа является необходимость закрытия пористости порошковых сталей. снижающая производительность процесса нанесения покрытия и требующая дополнительных затрат на материалы и технологию.

Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемому является choсоб нанесения коррозионностойкого покрытия на металлические поверхности, включающий активацию поверхности в растворе восстановителя при температуре 9098 С и последующее химическое осаждение никеля при той же температуре из раствора, содержащего сернокислый никель. уксуснокислый натрий, гипофосфит натрия и суль5

55 фаниловую кислоту при рН 3,5-4 в течение

3-5 ч.

Данный способ не позволяет получать никелевые покрытия с высокой корроэионной стойкостью, довольно длителен и не обеспечивает локальности нанесенного покрытия с высокой коррозионмой стойкостью, Кроме того. при реализации способа требуется операция закрытия пористости.

Предлагаемый способ нанесения корроэиомностойкого покрытия на углеродистые литые и порошковые стали, включающий активацию поверхности, химическое осаждение никеля из раствора. содержащего соль никеля. ацетат натрия и гипофосфит натрия, отличается тем то активацию проводят путем лазерного;. рмического модифицирования при плотности мощности потока излучения (1,0-1,2) 10

Вт/см и скорости перемещения луча 50-65 г мм/мин с последующим обезжириванием поверхности и обработкой ее кислотой. а осаждение никеля ведут при температуре

85-95 С иэ раствора, содержащего. r/n:

Хлористый никель 15-30

Ацетат натрия 5 — 10

Гипофосфит натрия 15-30 при рН 4-4,5 в течение 3-4 ч.

Для гомогениэации покрытия и снятия напряжений в основе после осаждения проводят термическую обработку стали при температуре 250"С в течение 100-120 мин на воздухе, Данный способ позволяет повысить коррозионмую стойкость литых и порошковых (в диапазоне 9-15ф, пористости) углеродистых сталей конструкцион ного назначения, увеличить производительность и локальность обработки.

Предварительная лазерная обработка углеродистых сталей позволяет реализовать несколько благоприятных для последующего нанесения никель-фосфорного покрытия моментов. Во-первых, при обработке в режиме с плотностью потока (1,0-1,2) 10

Вт/см при скорости перемещения (50-65) г мм/мин на поверхности стали формируется литой слой. закрывающий поверхностную пористость в случае обработки порошковых сталей, Во-вторых, основной поверхностной фазой литого слоя является мелкодисперсный мартемсит, который характеризуется сильными фазовыми напряжениями. что обуславливает возникновение черезвычайно активного состояния поверхности. В-третьих, возникновение микрострук турных неоднородностей в зонах перекрытия лазерных дорожек. наличие повышенной концентрации дислокаций и микротре мин дополнительно

2000RBP.

Стимулирует активацию поверхности углеродистых сталей. При этом используется такое преимущество лазерной обработки, как высокая концентрация энергии в пятне нагрева. Дополнительными преимуществами является высокая производительность и локальность обработки. Кроме того, модифицированная лазером поверхность является более прочной, чем материал основы, поэтому может служить дополнительным упрочняющим "подслоем" никель-фосфорного покрытия, что позволяет одновременно повысить износостойкость материала.

Таким образом, предг(агаемы) способ отличается от прототипа тем, что перед нанесением покрытия производится лазерная обработка сталей для зàY.. ытия пористости и создания структурной, ф эзовой и химической микронеоднородности, насьпцения материала дефектами. являющим(.ся центрами осаждения покрь(тия, и знэ ительной активации поверхности.

Проведение лазерного модифицировэния при плотности потока менее 1,0 10

Вт/см и скорости перемещения луча оы(ое

65 ммlмин не дает возможности сформировать на обрабатываемой пооерхности активный литой слой, тэк KBK пDI1;3T!nx параметрах происходит лазер»ое .. -,д(11)цирова:(ие в твердой фгэ(Увеличение плотности r)oTov!" соь(;((е

1,2 10 8т/см и уст.-. ноолг,ние cêîI)ocr:. (4 менее 50 мм/мин связано с долов ((ите((ь(-;;.iми энергозатратами и приводит к энзчительной пассивации поверхности гали, что ухудшает коррозионную стойкость л)эт -:риала с покрытием.

Стадия активации предусматривает после лазерного модифицировэ»ия обезжиривание поверхности в 57,-ном растворе

NaOH при температуре 50-60"С с последующей обработкой в растворе кислоты. например, HCI (1:1) при температуре 20 С, Химическое никелирование предпочтительно проводить в растворе предлагаемого состава. который обеспечивает получение покрытия толщиной до 60 мм пр«удовлетворительной адгезии.

Необходимо указать, что изя стнэ операция лазерной обработки пооерхности порошковых углеродистых сталей, ссгf(GGHQ которой спеченные образць(поро((()ковой стали У10 с исходной пористостью от 16 до

21 подвергаются поверхностной лазерной обработке с оплавлением г кваэинепрерывном режиме с параметрами: энергия импульса от 3 до 10 Дж. длительность импульса 4 мс, плотность потока излучения (1,6-5,2) 10 Вт!см . При этол коррозионíPя сгойкость в 3 -мом оод»ом растворе

t!,nCI .lor:ле лазерной обрэб)отли окээ((язет. ся ())(из(» ()и K коряоэ(1()» н()и стон косT in»РО()рэбо энной стали lолько о диапазоне

5 lop(lcTocT(n 21$, а при пористости 15) корроэионнэя стой ость обработанных по известному способу сталей ни)к на 30-35);, чем необработанных, Таким образом. недостатком изьестного способа является низ10 кэя корроэионная стойкость обработанной из iy«e»Inern лазера конструкционной попо(иковой стали У10 при исходной пог)истоcr(n 9-16"; .

Это позволяет сделать вывод о том, что

15 предлэг, емь(й способ имеет 1зобретэтель.", к (.", (», r «Р е (-(„ (r).: .(. (.эрэктериэуется следующими

rl(nil (å(ðý>л конкретного выполнения, l I р (»4 е р 1. Для нэ(..сения покрытия

20 ),;()зли у, » .эодисть(е стали (;П90-2 (порошко(),; » (:I;).) s . . пористостью 10- I 5 / ) и « 10 (лита ) стал (,). КОторь) Р и редвзрител ьно (од»(рг ) и лазерной обработке. ,"(пя облу IPII!nn поверх»о ти испогьзо25 ь;."эсь )пэернэя установка .Г(Т-1, генериру(ои(з() излучение с длиной волны 10,6 мкл1.

Плот (;;.;гь (о(((н(.ст.1 потока ()злученир под) )л» рэянпй 1(, 10 Вт/сл1", э СкоIi i е лещг (., л. (а -- 60 м/мин

30 ).» (" )s.» ((!»,;)Г «э «(» ) л;) 3(.r)((4 (10 ля I>)I I(oc гь о)(.,,",и()((.; I)i;! (,з -ном пэс Bi)r е МаОН

I i: ) )». - оз.ур . 5(3) C и.обоз()эть яэли о .,(;. я ), IC, (1,1,1 при тел1пг()яl yI)P. 20"С. . э:.ого провод ь (Y."r .I1(ес (ое or,p«Käp35 -::,: »()»пл) и:, 1эгт.:ог« . ).(здержа(((п,), г/л; (,I! t,ii, Ini1 р пь ." С(69 0 3() л(..-;T<3 г натрия 10, . «,—,(", ocII)(nT нэ; ()ии ?О

40 при (Н 1 и тел перэтуре 90"С я течение

120 r! (н, Ст зи ь полученным никель-фпсфорным покр(,(rIIPIn испыпгыяэли нэ коррг)эионную

С: Ик..отл О 1Н ра:r9)pe СЕр»Ой КИСЛОТЫ, 45 I,"OppO)И(,»пу О СтейкоотЬ ОцЕНИяЭЛИ ПО ВЕли",и(:е -.oi;э оррпэии, r,n;.яние способа о(:)рэбп)к((поверхноcTII n(nrI.к и порошковых сталей на лоррозиol! н io стойкость пред,TBPflf! Ны r(табл, 1.

50 Согласно данным гобл.1 корроэионная стойко=ть обработанных по предлэгэемому спосл()у л(4ть(х и порошковых сталей возрастает B -"-5 раз 8 сраонении с известным

cr)oco6o никелирооэния «15-17 раэ в

55 ср-«n»v(I(n(n <". лаз рно-обрзботэнной гталью бп » п(»»рь)тиз

„ :)(гомогениэации r,îf)ó÷p(II ого ппкпыолщина которого достигла 60 III.I. u с.i i-«я»афпг)яжений в основе материал r)T2000888

Таблица!

Влияние способа обработки на величину тока коррозии

Таблица2

Влияние температуры отжига на величину тока коррозии жигали на воздухе в течение 100-120 мин при различных значениях температуры, после чего вновь проводили испытания нэ коррозионную стойкость. Результаты испытаний на примере стали СП90-2 представлены в табл,2.

Как видно из табл.2 отжиг материала при температуре 250 С повышает его кор розионную стойкость в 2-4 раза. Аналогичное повышение коррозионной стойкости наблюдается и для литых сталей.

Результаты испытаний покрытий после химического никелирования при различных условиях проведения лазерного термического модифицирования представлены в табл,З.

Пример 2. Никель фосфорные покрытия осаждали аналогично примеру 1 на предварительно обработанную поверхность стали СП90-2 излучением лазера. Циклические коррозионные испытания проводили в 3 -ом растворе Na C1 в течение

10 мин с последующей выдержкой в термостате при температуре 50 С в течение 50 мин. Метэллографически оценивали число центров коррозии на заданной площади поверхности. Результаты испытаний коррозионной стойкости представлены в табл,4.

Согласно данным табл.4 количество центров коррозии hpH циклических испыта5 ниях по заявляемому способу ниже в 6-8 раз. чем по прототипу.

Таким образом. предлагаемое изобретение позволяет получать покрытия на литых и порошковых углеродистых сталях, 10 обладающие высокой коррозионной стойкостью, Способ прост в реализации. надежен.

Операция лазерной обработки экологически чиста. технологически безвредна. Пол15 учаемые по пре уэгаемому способу углеродистые стали имеют высокие антикоррозионные свойства. Способ позволяет фиксировать закаленную беспористую структуру сталей на глубину зоны оплавле20 ния, что обеспечивает дополнительное механическое упрочнение материала. (56) Ермаков С.С.. Вязников Н.Ф., Порошковые стали и изделия. M. Машиностроение.

1990 г.. с.319.

25 Авторское свидетельство СССР

N. 1028091, кл. С 23 С 18/36. 1989.

2000888

Твблицв3

Таблица4

Коррозионная стойкость сталей при циклических испытаниях

Составитель В.Анциферов

Редактор Н.Семенова Техред М.Моргентал Корректор С. Шекмар

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Заказ 3101

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Формула изобретения

1. СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ КОРРОЗИОННО-CTOQKOГО ПОКРЫТИЯ НА УГЛЕРОДИСТЫЕ ЛИТЫЕ И ПОpotilKoBbfE стАли, включающий активацию поверхности, осаждение никеля из раствора, содержащего соль никеля, ацетат натрия и гипофосфит натрия, отличающийся тем, что активацию проводят путем лазерного термического модифицирования при плотности мощности потока излучения (1,0

- 1,2) ° 10 Втlсм и скорости перемещения луча 50-65 мм/мин с последующим обезжириванием поверхности и обработкой ее кислотой.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что осаждение никеля ведут при 85-95 С из раствора, содержащего, г/n:

Хлористый никель 15-30

Ацетат натрия 5-10

Гипофосфит натрия 15-30 при рН 4-4 5 и е течение 120-150 мин, а после осаждения проводят термическую обработку стали при 250 С в течение 100-120 мин нв воздухе.

Способ нанесения коррозионно-стойкого покрытия на углеродистые литые и порошковые стали Способ нанесения коррозионно-стойкого покрытия на углеродистые литые и порошковые стали Способ нанесения коррозионно-стойкого покрытия на углеродистые литые и порошковые стали Способ нанесения коррозионно-стойкого покрытия на углеродистые литые и порошковые стали Способ нанесения коррозионно-стойкого покрытия на углеродистые литые и порошковые стали 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии, к композиционным твердосплавным слоистым материалам, состоящим из основы и покрытия и предназначенным для изготовления режущего инструмента

Изобретение относится к изготовлению составных изделий методами порошковой металлургии и может быть использовано для изготовления биметаллических подшипников скольжения, фильтрующих трубчатых элементов с различными свойствами слоев и т.д

Изобретение относится к режущей пластине и способу ее получения из твердого сплава повышенной прочности и стойкости к пластической деформации, содержащего WC, кубические фазы карбида и/или карбонитрида в связующей фазе на основе Со и/или Ni и имеющего обогащенную связующей фазой поверхностную зону

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения спеченных составных сложнопрофильных порошковых изделий, и может быть использовано для изготовления рабочих органов погружных насосов

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения спеченных составных сложнопрофильных порошковых изделий, и может быть использовано для изготовления рабочих органов погружных насосов

Изобретение относится к области электротехники

Изобретение относится к производству изделий и покрытий, проектируемых так, чтобы иметь заранее выбранные удельные теплопроводности и коэффициенты температурного расширения (КТР), согласующиеся с такими же характеристиками тех материалов, к которым эти изделия и покры- тия прикрепляются
Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано в инструментальном производстве для оснащения лезвийных инструментов, работающих в условиях непрерывного и прерывистого резания закаленных сталей, чугунов, твердых сплавов и др

Изобретение относится к получению металлополимерных покрытий и может быть использовано при создании защитных и антифрикционных покрытий на металлических изделиях

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к способам получения составных сложнопрофильных изделий, содержащих детали из порошкового материала
Наверх