способ электрохимического нанесения хромалмазных покрытий

Формула изобретения

СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО НАНЕСЕНИЯ ХРОМАЛМАЗНЫХ ПОКРЫТИЙ, включающий нанесение покрытия из электролита, содержащего ультрадисперсные частицы алмаза, отличающийся тем, что в процессе осаждения покрытия периодически подвергают рентгеноструктурному анализу, при этом достижение минимально необходимой толщины регистрируют по выявлению текстуры III, а максимально достаточной при уменьшении интенсивности линии алмаза в спектре хрома до величины, соизмеримой с чувствительностью метода дифрактометрии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электрохимическому нанесению покрытий, в частности к электрохимическому хромированию, и может найти применение в различных отраслях промышленности для увеличения стойкости к истиранию деталей узлов и машин, обрабатывающего инструмента и как следствие увеличению срока их службы. Изобретение может быть наиболее эффективно использовано для нанесения хром-алмазных покрытий на трущихся деталях, имеющих большой цикл работы, например деталях двигателя внутреннего сгорания, обрабатывающего инструмента и т.д.

Известен способ электрохимического нанесения покрытий [1] предусматривающий нанесение износостойких покрытий, например, на основе никеля, осаждением их на детали узлов и механизмов машин в электролите.

Недостатком этого способа нанесения электролитических покрытий является их низкая износостойкость.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ [2] получения хром-алмазных покрытий осаждением из электролита, содержащего ультрадисперсные алмазы (УДА).

Указанный способ не обеспечивает достаточной износостойкости покрытия наносимого на детали узлов и механизмов машин, обрабатывающего инструмента, а значит и необходимого срока их службы, поскольку не содержит каких-либо критериев и зависимости, позволяющих определять оптимальные параметры толщины покрытия, необходимые и достаточные для обеспечения максимальной износостойкости без излишнего наращивания покрытия.

Цель изобретения получение хром-алмазного покрытия оптимальной толщины при максимальной износостойкости.

Цель достигается тем, что в процессе электрохимического нанесения хром-алмазного покрытия из электролита, содержащего УДА, покрытие периодически подвергают неразрушающему рентгеноструктурному анализу, при этом достижение минимально необходимой толщины регистрируют по выявлению текстуры <111> а максимально достаточной при уменьшении интенсивности линии алмаза в спектре хрома до величины соизмеримой с чувствительностью метода дифрактометрии. Оптимальную толщину покрытия при этом выбирают в пределах 5-17 мкм.

Повышение износостойкости хром-алмазного покрытия происходит как за счет изменения текстуры (измельчения микрозерен, совершенствования структуры, снижения растягивающих микронапряжений) так и за счет непосредственного включения УДА. Достижение максимальной износостойкости для деталей узлов и механизмов машин, обрабатывающего инструмента, которая обеспечивает повышение срока их службы, обуславливается правильным набором оптимальной толщины покрытия. Поскольку ошибки в этом приводят, с одной стороны, к резкому снижению износостойкости из-за недостаточной толщины покрытия, а с другой к неоправданным затратам, связанным с получением хром-алмазных покрытий, из-за излишней толщины покрытия, которое превышает достаточную для обеспечения необходимого ресурса работы деталей узлов и механизмов машин, обрабатывающего инструмента. Экспериментально выявлено, что минимально необходимая толщина хром-алмазных покрытий составляет 5 мкм, что соответствует выявлению текстуры покрытия <111>. Максимальная толщина хром-алмазных покрытий достаточная для обеспечения максимальной износостойкости составляет 17 мкм, что соответствует уменьшению интенсивности линии алмаза в спектре хрома до величины соизмеримой с чувствительностью метода дифрактометрии.

Для пояснения изобретения ниже приводятся конкретные примеры выполнения изобретения со ссылкой на экспериментальные данные, полученные лабораторным путем.

Обрабатываемую деталь из стали 12Х18Н10Т помещают в гальваническую ванну и проводят осаждение покрытия из электролита содержащего УДА. УДА соответствуют ТУ84.1124-87. Нанесение покрытия осуществляют при плотности (катодной) тока 40-60 А/дм² и температуре 50-60^оС. В процессе электрохимического нанесения хром-алмазного покрытия периодически деталь подвергают рентгеноструктурному анализу на дифрактометре "Дрон-4". При это фиксируют не только изменение текстуры хрома, но и изменения, происходящие в интенсивности линии алмаза, а также толщину покрытия. Толщину покрытия измеряют по времени нанесения покрытия по отработанной технологии и контролируют методом металлографии. Данные измерений приведены в таблице.

Как видно из полученных данных, текстуре <111> соответствует спектр в котором линия алмаза имеет максимальную интенсивность в спектре хрома. Толщина покрытия при этом составляет 5 мкм. Уменьшение интенсивности линии алмаза в спектре хрома до величины соизмеримой с чувствительностью метода дифрактометрии совпадает с толщиной покрытия 17 мкм. Дальнейшее наращивание толщины покрытия происходит, но зарегистрировать линии алмаза в спектре хрома не удается. Это позволяет сделать вывод об отсутствии УДА в слоях покрытия при толщине более 17 мкм. Аналогичные опыты были проведены на детали из латуни Л63. Результаты полностью тождественны приведенным в таблице. Отсюда можно сделать вывод о наличии определенной закономерности в формировании хром-алмазных покрытий, которая позволяет получать оптимальную толщину покрытия при максимальной износостойкости.

Предлагаемый способ электрохимического нанесения хром-алмазных покрытий по сравнению с известными способами получения износостойких покрытий позволяет получать оптимальную толщину покрытия при максимальной износостойкости. С помощью известных и общедоступных аппаратных средств способ позволяет определять минимально необходимую толщину и максимально достаточную для получения износостойкого покрытия. Способ экономически целесообразен, поскольку исключает неоправданные расходы на излишнее наращивание толщины покрытия, превышающее максимально достаточную толщину для обеспечения необходимого ресурса работы деталей узлов и механизмов машин, обрабатывающего инструмента. Способ применим в условиях действующего производства без дополнительных затрат.