Введение к работе
В связи с ужесточением природоохранного законодательства и повы-ения требований к охране труда назрела острая необходимость замены опас-ых для окружающей среды стандартных ванн хромирования на безопасные ектролиты на основе трёхвалентного хрома, что является одной из приори-етных задач современной гальванотехники. Актуальность проблемы и перс-ективность разработок конкурентоспособных процессов «трёхвалентного» ромирования, обеспечивающих снижение класса экологической опасности роцесса с 1-го на 2-ой, обусловлена требованиями директивы Евросоюза RoHS), ограничивающей использование токсичных канцерогенных соедине-ий шестивалентного хрома.
В связи с этим в последние десятилетия, когда особенно остро встал опрос защиты окружающей среды, и экологическая проблема приняла обще-ировое значение, начались интенсивные поиски технологии, альтернативной чассическому хромированию в шестивалентных электролитах.
Исследование закономерностей процесса хромирования в электроли-ах, содержащих трёхвалентные соли хрома и наноразмерные частицы окси-ов металлов, обеспечивающего снижение класса экологической опасности роцесса с 1-го на 2-ой и повышение уровня служебных характеристик «трёх-алентного» хромового покрытия по сравнению с характеристиками стан-артного хромового покрытия.
Для достижения данной цели в работе были поставлены следующие адачи:
— разработка состава электролита и режимов осаждения «трёхвалент-ого» хрома в присутствии наноразмерных частиц оксидов металлов, обеспе-
4 чивающих ведение процесса хромирования без разделения анодного и к тодного пространств;
исследование влияния состава электролита хромирования, реж мов осаждения покрытия и его легирования на физико-химические характ ристики «трёхвалентного» хромового покрытия и механические свойст хромированной стали;
исследование функциональной роли наноразмерных частиц, с держащихся в электролите, в формировании «трёхвалентного» хромово покрытия;
оптимизация состава электролита и режимов осаждения «трёхв лентного» хромового покрытия с целью получения заранее заданных е свойств.
Предложен механизм осаждения хромовых покрытий в электрол тах, содержащих трёхвалентные соли хрома и наноразмерные частицы, проведением электролиза без разделения анодного и катодного пр странств.
Установлено, что наночастицы (АЬОз или Zr02), содержащиеся трёхвалентном электролите хромирования не внедряются в покрытие, а в ступают в роли средств доставки ионов хрома к покрываемой поверхности
Разработаны математические модели, описывающие изменен характеристик «трёхвалентного» хромового покрытия в зависимости значений параметров технологического процесса.
Установлено, что природа и характеристики наночастиц, ввод мых в оксалатно-сульфатный электролит хромирования (дисперсност удельная поверхность), определяют их адсорбционную способность и с диментационную устойчивость в электролите, что оказывает решающ влияние на качество хромового покрытия.
5 5. Подана заявка на патент № 7709 от 14.10. 2009 г. «Электролит ромирования» (2009139784).
1. Разработан технологический процесс осаждения беспористого из
носостойкого «трёхвалентного» хромового покрытия, снижающего класс эко-
огической опасности процесса хромирования с 1-го на 2-ой.
Введение в электролит хромирования наночастиц оксидов металлов и соединений молибдена и ванадия обеспечило получение нового уровня свойств осаждаемых покрытий, превышающих характеристики стандартных хромовых покрытий по микротвёрдости, износо- и коррозионной стойкости.
Технология осаждения «трёхвалентного» хромового покрытия в электролитах, содержащих наноразмерные частицы оксида циркония, позволяет получать покрытия с заранее заданными свойствами, которые рассчитываются по разработанным уравнениям регрессии.
Введение в состав разработанного хромового покрытия молибдена и ванадия приводит к снижению в нём внутренних напряжений растяжения в 8-10 раз и уменьшает трещиноватость покрытий.
Разработана отраслевая нормативная документация:
ТР 1.2.1921-2006 «Осаждение хромовых покрытий из электролитов, содержащих соли трёхвалентного хрома и нанопорошок оксида алюминия», ТИ 1.595-590-60-2008 «Осаждение хромовых покрытий из электролитов, содержащих соли трёхвалентного хрома, нанопорошки и соли легирующих элементов», ТР 1.2.2100-2009 «Осаждение беспористого износостойкого покрытия Сг(Ш)»
ВНЕДРЕНИЕ РАБОТЫ Разработанное покрытие внедрено
- в производстве пресс-форм на ООО «Авиакам» г. Ульяновск, -в производстве шиберов на ЗАО «Кэптив Нефтемаш» г. Самара.
Результаты исследований закономерностей осаждения хрома электролите, содержащем соединения трёхвалентного хрома, нанопороші оксидов металлов (АЦОз, ZrC^) и соли легирующих элементов (Мо, V).
Математические модели, описывающие служебные характерне тики хромового покрытия в зависимости от состава электролита и режимо осаждения.
Результаты исследований физико-химических и механическі свойств хромовых покрытий, получаемых в электролитах, содержащих сое динения трёхвалентного хрома, нанопорошки и соли легирующих элеме тов (Мо, V).
Результаты исследований влияния процесса хромирования н комплекс служебных характеристик конструкционной стали ЗОХГСА.
ДОСТОВЕРНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ Обеспечивается применением статистических методов обработі экспериментальных данных (отклонение расчётных значений функций от лика от экспериментальных данных не превышает 3,2 %), воспроизвод мостью получаемых результатов, а также использованием аттестованнь измерительных средств и апробированных методик, современного про раммного обеспечения и средств вычислительной техники.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ Основные результаты диссертационной работы докладывались обсуждались: - на 4-ой Международной конференции «Покрытия и обр ботка поверхности: качество, эффективность, конкурентоспособность г. Москва, 2007 г.; - на Международной научно-технической конференци «Актуальные вопросы авиационного материаловедения», г. Москва, 2007 : - на отраслевой научно-технической конференции, посвященной 25-лети
7 льяновского научно-технологического центра филиала ФГУП ВИАМ Структура, свойства авиационных материалов и технологии их производст-а», г. Ульяновск, 2008 г.; - на VII научной конференции по гидроавиации Гидроавиасалон-2008», г. Геленджик, 2008 г.; - на 6-ой, 7-ой Международной онференции «Покрытия и обработка поверхности: последние достижения в ехнологиях и оборудовании», г. Москва, 2009, 2010 г.; - на Всероссийской аучно-технической конференции «Наследие А.Н. Туполева развивается и оплощается в жизнь», г. Ульяновск, 2009 г.; - на Международной научно-ехнической конференции «Проблемы и перспективы развития двигателе-троения», г. Самара 2009 г.
По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе 5 статей в ецензируемых журналах, рекомендованных ВАК.
ОБЪЁМ РАБОТЫ
Диссертация состоит из введения, семи глав с выводами, общих выво-ов, списка литературы из 169 наименований, содержит 59 рисунков, 5 таблиц. Общий объём диссертации 157 страницы.
