Состав для фрикционно-механического нанесения покрытий
Изобретение относится к области нанесения покрытий фрикционно-механическими способами. Состав технологической среды для фрикционно-механического нанесения покрытий натирающим инструментом из меди или медных сплавов содержит следующие компоненты, мас.%: хлорид меди 0,5-1,5, хлорид олова 0,3-1,5, хлорид хрома 0,3-1,5, изопропиловый спирт 3-5, мочевина 3-5, глюкоза 3-5, глицерин 30-40, вода остальное. Повышаются антифрикционные, противоизносные свойства наносимого покрытия и повышается производительность процесса его нанесения. 1 табл.
Изобретение относится к области нанесения покрытий фрикционно-механическими способами.
Известна поверхностно-активная среда для нанесения натиранием покрытий из меди и медных сплавов, включающая хлорид олова или хлорид цинка, глюкозу, глицерин и воду. Недостатком данной среды являются недостаточные прочностные и антифрикционные свойства получаемых покрытий [1].
Известна технологическая среда, содержащая соляную кислоту, соли никеля, олова и меди, глюкозу, глицерин и воду, служащую для повышения износостойкости поверхности катания колесной пары железнодорожного транспорта за счет нанесения на них антифрикционных медьсодержащих покрытий. Недостатком известного состава является наличие в среде соляной кислоты, что требует соблюдение повышенных мер безопасности при ее использовании. Соляная кислота оказывает коррозионное влияние на нанесенное покрытие, что требует проведение дополнительных операций по очистке и консервации обработанных деталей, а также приводит к снижению антифрикционных и противоизносных свойств полученных покрытий [2].
Задачей изобретения является повышение антифрикционных, противоизносных свойств получаемых покрытий и повышение производительности процесса нанесения за счет исключения дополнительных технологических операций.
Указанная задача достигается за счет того, что состав для фрикционно-механического нанесения покрытий из меди и медных сплавов, включающий соли меди и олова, глюкозу, глицерин и воду, отличается тем, что дополнительно содержит изопропиловый спирт и мочевину, а вместо солей никеля - хлориды хрома, в следующем соотношении компонентов, мас.%:
| хлорид меди | 0,5...1,5 |
| хлорид олова | 0,3...1,5 |
| хлорид хрома | 0,3...1,5 |
| изопропиловый спирт | 3...5 |
| мочевина | 3...5 |
| глюкоза | 3...5 |
| глицерин | 30...40 |
| вода | Остальное |
Процесс нанесения покрытий осуществляется за счет явления переноса и (или) восстановления металла при трении в присутствии технологической среды, содержащей соли металла покрытий. В качестве материала натирающего инструмента используется медь или медные сплавы, составляющие основу покрытия, а восстановление и осаждение содержащихся в составе солей пластичных металлов позволяет получить более равномерное покрытие с высокими антифрикционными и антиизносными свойствами.
Данный состав может также применяться для нанесения покрытий немедьсодержащим, а также неметаллическим рабочим инструментом только за счет восстановления солей, содержащихся в данном составе.
Нанесение покрытий осуществляется при скорости скольжения натирающего инструмента 0,3...0,5 м/с. Уменьшение скорости обработки снижает производительность процесса, а увеличение ведет к снижению качества покрытия и в последующем противозадирных свойств. Удельное давление натирающего инструмента, обеспечивающее формирование равномерного покрытия ярко-желтого цвета, находится в пределах 3...10 МПа. Обработка на данных режимах позволяет за 2...3 прохода инструмента получать покрытия с параметром поверхности, равным исходной шероховатости.
Образцы состава для фрикционно-механического нанесения покрытий оценивали лабораторными методами на машине трения АЕ-5 по схеме "диск-пальцы". Испытательные образцы изготовляли из стали 45 ГОСТ 1050-90. Шероховатость поверхности оценивали профилографом-профилометром ВЭИ-201 завода "Калибр". Антифрикционные свойства оценивали по значению коэффициента трения в конце 3-часовых испытания, который регистрировался на ленте потенциометра КСП. Износ образцов оценивали в конце испытаний весовым методом на аналитических весах ВЛА-200. Равномерность покрытия оценивали визуально, используя лупу четырехкратного увеличения. Испытания покрытий проводили на нагрузке 10 МПа, скорости скольжения 6,4 м/с и капельной смазке моторным маслом М-10-Г2 в объеме 0,085 мл/с.
Покрытия наносили, используя состав прототипа и состав, предлагаемый авторами, соотношение компонентов которых выражается в мас.%:
прототип
| соляная кислота | 2,0 |
| хлорид никеля | 4,0 |
| хлорид меди | 4,0 |
| хлорид олова | 4,0 |
| глюкоза | 7,0 |
| глицерин | 45,0 |
| вода | Остальное |
Вариант
| хлорид меди | 1,0 |
| хлорид олова | 1,0 |
| хлорид хрома | 1,0 |
| изоприловый спирт | 4,0 |
| мочевина | 5,0 |
| глюкоза | 4,0 |
| глицерин | 35,0 |
| вода | Остальное |
Все покрытия наносили натирающим инструментом, изготовленным из латуни Л63 прутком диаметром 5 мм; скорость нанесения 0,25 м/с, удельное давление 5 МПа, число проходов равно 2.
Результаты лабораторных триботехнических исследований представлены в таблице.
Также установлено, что покрытия, полученные с использованием предлагаемых составов, по сравнению с покрытием, полученным при использовании известных ранее составов и сред: 1) обладают более высокими и антифрикционными свойствами; 2) более равномерные, 3) имеют шероховатость, аналогичную шероховатости исходной поверхности, 4) не требуют дополнительной очистки (мойки) и консервации (защиты).
| Результаты лабораторных триботехнических испытаний | ||
| Коэффициент трения | Износ, мг | |
| Прототип | 0,042 | 22,3 |
| Разработанный вариант | 0,025 | 9,0 |
Анализ результатов испытаний показывает, что покрытия, полученные с использованием предлагаемого состава, обладают лучшими антиффикционными и противоизносными свойствами по сравнению с покрытиями, полученными с использованием ранее известных сред.
Источники информации
1. Состав для фрикционно-механического нанесения покрытий. Патент РФ 2004622. Бюл. №45-46. 1993.
2. Способ повышения износостойкости поверхности катания колесной пары. Патент РФ 2112663. Бюл. №16. 1998.
Состав технологической среды для фрикционно-механического нанесения покрытий натирающим инструментом из меди или медных сплавов, содержащий соли меди и олова, глюкозу, глицерин и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит хлорид хрома и изопропиловый спирт при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| хлорид меди | 0,5-1,5 |
| хлорид олова | 0,3-1,5 |
| хлорид хрома | 0,3-1,5 |
| изопропиловый спирт | 3-5 |
| мочевина | 3-5 |
| глюкоза | 3-5 |
| глицерин | 30-40 |
| вода | остальное |
