Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Электроосаждение железо-молибденовых покрытий и их сульфоцианирование для упрочнения и восстановления деталей машин Гнездилова Юлия Петровна

Электроосаждение железо-молибденовых покрытий и их сульфоцианирование для упрочнения и восстановления деталей машин
<
Электроосаждение железо-молибденовых покрытий и их сульфоцианирование для упрочнения и восстановления деталей машин Электроосаждение железо-молибденовых покрытий и их сульфоцианирование для упрочнения и восстановления деталей машин Электроосаждение железо-молибденовых покрытий и их сульфоцианирование для упрочнения и восстановления деталей машин Электроосаждение железо-молибденовых покрытий и их сульфоцианирование для упрочнения и восстановления деталей машин Электроосаждение железо-молибденовых покрытий и их сульфоцианирование для упрочнения и восстановления деталей машин Электроосаждение железо-молибденовых покрытий и их сульфоцианирование для упрочнения и восстановления деталей машин Электроосаждение железо-молибденовых покрытий и их сульфоцианирование для упрочнения и восстановления деталей машин Электроосаждение железо-молибденовых покрытий и их сульфоцианирование для упрочнения и восстановления деталей машин Электроосаждение железо-молибденовых покрытий и их сульфоцианирование для упрочнения и восстановления деталей машин Электроосаждение железо-молибденовых покрытий и их сульфоцианирование для упрочнения и восстановления деталей машин Электроосаждение железо-молибденовых покрытий и их сульфоцианирование для упрочнения и восстановления деталей машин Электроосаждение железо-молибденовых покрытий и их сульфоцианирование для упрочнения и восстановления деталей машин
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Гнездилова Юлия Петровна. Электроосаждение железо-молибденовых покрытий и их сульфоцианирование для упрочнения и восстановления деталей машин : диссертация ... кандидата технических наук : 05.16.01 / Гнездилова Юлия Петровна; [Место защиты: Кур. гос. техн. ун-т].- Курск, 2008.- 189 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/491

Содержание к диссертации

Введение

Глава I. Состояние вопроса электроосаждения железа и сплавов на его основе для восстановления и упрочнения деталей машин 6

1.1. Электролитическое осаждение железа 6

1.2. Электролитическое осаждение металлов на токе переменной полярности 11

1.3. Электролитическое осаждение сплавов 16

1.4. Электроосаждение молибдена с металлами группы железа 20

1.5. Упрочнение металлов и покрытий сульфидированием и сульфоцианированием 23

1.6. Технологические схемы сульфоцианирования сталей 27

1.7. Выводы, цель и задачи исследований 33

Глава II. Общая методика исследований 35

Глава III. Исследование влияния условий электроосаждения и сульфоцианирования на структуру и фазовый состав Fe-Mo покрытий 43

3.1. Исследование качества и состава электроосажденных Fe-Mo покрытий на основе железа 43

3.2. Структура электроосажденных Fe-Mo покрытий 62

3.3. Фазовый состав электроосажденных сплавов 72

3.4. Исследование свойств сульфоцианированного Fe-Mo покрытия 80

Выводы 93

Глава IV. Исследование механических и эксплуатационных свойств Fe-Mo покрытий 95

4.1. Микротвердость железо-молибденовых покрытий 95

4.2. Внутренние напряжения в Fe-Mo покрытиях 100

4.3. Прочность сцепления железо-молибденовых покрытий со сталью

4.4. Влияние Fe-Mo покрытий на усталостную прочность и ударную вязкость стальных образцов 125

4.5. Износостойкость электроосажденных Fe-Mo покрытий 132

Выводы 141

Глава V. Производственные рекомендации по восстановлению деталей машин электролитическими железо-молибденовыми покрытиями 143

5.1. Технологический процесс восстановления и упрочнения деталей электролитическими железо-молибденовыми покрытиями 143

5.2. Корректировка электролита 145

5.3. Рекомендации по упрочнению Fe-Mo покрытий сульфоцианированием 146

5.4. Эксплуатационная проверка работоспособности деталей восстановленных сульфоцианированными железо-молибденовыми покрытиями 148

5.5. Экономическая эффективность результатов исследований 150

Выводы 160

Основные результаты и выводы 162

Библиографический список 165

Приложения 180

Введение к работе

Для технического перевооружения народного хозяйства первостепенное значение имеет развитие машиностроения, которое возможно лишь при условии постоянного совершенствования оборудования и технологии производства, поиска новых и улучшения уже известных материалов и методов их обработки.

Успешное решение этих задач требует дальнейшего совершенствования существующих и развития новых способов восстановления и поверхностного упрочнения деталей машин.

В настоящее время широкое распространение в ремонтном производстве получили гальваническое хромирование, осталивание, никелирование, меднение, цинкование и др. Из всех перечисленных наиболее перспективным методом восстановления изношенных деталей является электролитическое же-лезнение [1].

Наряду с положительными характеристиками (большая толщина покрытия - до 2 мм, высокая скорость осаждения — до 0,4 мм, большой диапазон микротвердости - 1000...7000 МПа и др.) электролитическое железнение, имеет и существенные недостатки: значительное содержание водорода (от 60 до 228 см водорода на каждые 100 г осажденного на катоде железа), остаточные растягивающие напряжения (до 700 МПа) и трещиноватость осадков железа, особенно при высокой его твердости. Все это приводит к тому, что усталостная прочность деталей после железнения снижается на 20...40 % [1].

Большую и важную роль в технологии машиностроения и ремонта машин играют применение качественных материалов, покрытий и различные методы их поверхностного упрочнения.

К числу наиболее эффективных технологических способов повышения износостойкости трущихся деталей следует отнести химико-термическую обработку, с помощью которой на поверхности металлов возможно создавать ряд важных свойств (высокую твердость, сопротивление износу, коррозии,

5 эрозии и др.). Поэтому применение этого вида упрочняющей технологии оказывается не только эффективным, но и часто единственно возможным средством для решения технической проблемы [2].

По принципу действия методы химико-термической обработки могут быть разделены на две категории.

Первая объединяет методы, при которых достигается повышение поверхностной твердости металлов и соответствующее повышение их стойкости против изнашивания. К ним относится цементация, азотирование, цианирование.

Вторую категорию составляют методы обработки, незначительно влияющие на изменение поверхностной твердости, а повышающие в основном износостойкость трущихся поверхностей. К этой категории относятся процессы сульфоцианирования и сульфидирования [2].

В настоящее время вопрос упрочнения сульфоцианированием электролитических покрытий изучен крайне недостаточно.

Применение упрочненных железо-молибденовых сплавов для восстановления изношенных деталей также тормозится из-за отсутствия соответствующих исследований в этой области. В связи с этим было решено провести детальное исследование технологического процесса и свойств с целью разработки рекомендаций по практическому применению его в области ремонта машин и упрочнения деталей в машиностроении.

Выполненное исследование посвящено сравнительно новому вопросу упрочнению электролитического сплава Fe-Mo сульфоцианирванием.

В работе освещается современное состояние изысканий в области создания и применения методов сульфоцианирования, рассматривается технологическая схема сульфоцианирования электроосажденных Fe-Mo покрытий. Излагаются результаты исследования в области изучения природы и механических свойств сульфоцианированного слоя.

Электролитическое осаждение металлов на токе переменной полярности

Проблему совершенствования и интенсификации процессов электрокристаллизации металлов связывают с использованием нестационарных режимов электролиза, характеризующихся непостоянством величины и направления тока во времени [25]. Применение токов сложной формы, вместо постоянного, ведет к повышению качества покрытий, высокой производительности установки, позволяет в ряде случаев улучшить протекание процессов. Перерыв тока, наложение переменного тока на постоянный, реверс тока дают возможность при постоянных условиях электролиза регулировать скорость процесса и качество катодного осадка из-за снижения диффузионных ограничений. Изменяя характер пульсаций, продолжительность периодов изменения тока во времени, можно создавать многие варианты режима электролиза и соответствующие этим режимам условия образования осадков по толщине слоя, величине кристаллов, их структуре. Процесс электрокристаллизации при этом обычно не сопровождается возникновением высоких остаточных напряжений и искажением кристаллической решетки вследствие наводораживания [26].

Показатели режима электролиза тесно связаны между собой. Для получения покрытий высокого качества требуется соблюдение определенного температурного режима. При повышении температуры возрастает скорость диффузии, уменьшается перенапряжение, необходимое для выделения металла, и осадки получаются более грубокристаллическими [27]. Вместе с тем, при повышенной температуре можно применять более высокие плотности тока и соответственно увеличивать скорости процесса электроосаждения.

Для каждого гальванического процесса существует своя оптимальная катодная плотность тока, при которой получаются наиболее доброкачественные покрытия. Такой оптимальной плотности тока отвечает некоторая постоянная концентрация катионов в слое электролита, прилегающем к поверхности катода. Если же катодное осаждение металла, спустя неопределенное время, прекратить и заменить его анодным растворением, приэлектродный слой электролита начинает обогащаться катионами металла. Очевидно, что в этих условиях электролиза катодная плотность тока может быть выбрана значительно более высокой, чем при стационарном ведении процесса на постоянном токе [28].

Улучшению свойств осадков, полученных при осаждении на нестационарных режимах, способствует анодная часть периода. Выборочное растворение металла покрытия, то есть предпочтительное растворение микровыступов, обуславливает получение особенно гладких, плотных, а иногда блестящих покрытий [29]. Степень блеска поверхности покрытия при этом зависит от характера применяемого тока.

Положительное влияние оказывает ток переменной полярности и на процесс растворения анодов [30], предотвращая их пассирование при повышенных плотностях тока. Это явление объясняется тем, что накапливающиеся у поверхности анода катионы металла частично разряжаются на электроде во время анодного полупериода. В результате чего концентрация катионов в при-электродном слое электролита не достигает величины, при которой на аноде образуются продукты, неуспевающие раствориться в электролите и способствующие пассивации анодов. Кроме того, периодическая катодная поляризация анодов вызывает восстановление пассивной пленки на металле, которая возникает при анодной поляризации электрода повышенной плотности тока [14].

Покрытия, получаемые на токе переменной полярности, отличаются от покрытий, полученных на постоянном токе, микроструктурой, пористостью, чистотой поверхности и механическими свойствами. Простые хромовые покрытия, получаемые на токе переменной полярности, осаждаются настолько гладкими, что в ряде случаев необходимость последующей механической обработки деталей исключается.

Железные, никелевые и хромовые покрытия осаждаются на постоянном токе со значительными внутренними растягивающими напряжениями. Растягивающие напряжения покрытий снижают усталостную прочность деталей. Поэтому детали, работающие при знакопеременных нагрузках, часто не рекомендуют восстанавливать или защищать от коррозии с помощью указанных покрытий. Возможность получения этих покрытий на токе переменной полярности со сниженными внутренними напряжениями расширяет область их применения в ремонтном производстве и машиностроении.

Из различных токов сложной формы для применения в ремонтном производстве наиболее приемлемым является асимметричный переменный ток промышленной частоты, для получения которого требуется электротехническое оборудование: понижающий трансформатор, полупроводниковые вентили, реостаты и измерительные приборы [14].

Асимметричный переменный ток промышленной частоты для электролиза может быть получен разными способами. Наиболее простой и надежной является схема источника асимметричного тока с двумя, встречно включенными, вентилями [31]. Схема позволяет разделить диодами токи противоположных направлений и регулировать амплитуду полупериодов с помощью реостатов.

Несмотря на то, что осаждение металла на асимметричном токе протекает со скоростью, отвечающей среднему значению плотности тока, которое всегда меньше плотности тока прямого направления, скорость наращивания покрытия при таком способе ведения процесса выше, чем на постоянном токе [129]. Это является следствием того, что плотность тока прямого направления может быть значительно больше плотности постоянного тока.

Во время прохождения асимметричного тока через гальваническую ванну электрод, который в течение данного полупериода покрывается металлом, является катодом, а другой — анодом.

Количество металла, осаждающегося на образце во время катодных полупериодов, пропорционально среднему за период значению катодного тока.

Если в цепь переменного тока измеритель магнитоэлектрической системы включен по схеме получения асимметричного тока, то через измеритель в течение периода проходит только одна полуволна тока. Вторая полуволна тока проходит в обратном направлении по параллельной ветви, в которую включен диод.

Структура электроосажденных Fe-Mo покрытий

Структура электролитических Fe-Mo покрытий на основе железа определяется режимами электролиза, так же как и структура чистых железных осадков. Кроме того на характер структуры оказывает заметное влияние природа легирующих элементов, вводимых в электролитические осадки [90].

Особенности структуры легированных железных осадков связаны со спецификой их роста при электрокристаллизации. К таким особенностям относятся: неоднородность структуры покрытий по их толщине, высокие дисперсность и плотность дефектов кристаллического строения, неравновесность структуры, проявляющаяся в высоких внутренних напряжениях и в присутствии в покрытии термодинамически неравновесных фаз. Именно эти факторы обусловливают специфические свойства электролитических покрытий [90].

Исследования структуры легированных покрытий по толщине показывают, что слои осажденного металла, прилегающие к подложке, характеризуются высокой дисперсностью и дефектностью, сильной разориентировкой кристаллов, значительными внутренними напряжениями. По мере роста осадка размеры составляющих его зерен постепенно увеличиваются, а затем стабилизируются, плотность дефектов кристаллической решетки и величина внутренних напряжений снижается (рис. 3.12).

С увеличением поляризации катода при электроосаждении железных сплавов усиливается фрагментация зерен, возрастает угол разориентировки между субзернами и увеличивается плотность структурных дефектов, главным образом, дислокаций. Подобное влияние на тонкую структуру сплавов оказывает и увеличение степени легирования основного металла вторым компонентом [91]. В зависимости от величины угла разориентировки субзерен их границы, как и в чистом железе [92], могут быть различного типа: наклонные стенки, состоящие из параллельных дислокаций, сетки кручения, образованные винтовыми дислокациями, и неправильные сетки, состоящие из плотных сплетений дислокации. Обычно в объеме субзерен плотность дислокации на 5...6 порядков ниже, чем в их границах.

Однако при электрокристаллизации сплавов железа степень легирования не является определяющим фактором изменения субструктуры осадков. На характер субструктуры более существенное влияние оказывают условия электролиза. Тем не менее, плотность дислокаций в сплавах примерно на порядок выше, чем в осадках металла-растворителя, полученных при аналогичных условиях электролиза.

Границы зерен в покрытиях являются высокоугловыми и имеют недислокационное строение, угол разориентировки зерен больше 20. Это дает основание предполагать, что зерна зарождаются на полностью запассивируемых участках подложки и растут независимо друг от друга.

Наиболее важной характеристикой структуры электролитических покрытий является дисперсность [139], которая определяется размером зерен или кристаллитов. При классификации покрытий по абсолютному размеру их структурных элементов обычно пользуются следующей градацией структур: крупно-, средне-и мелкозернистые. Под мелкозернистыми понимают структуры с размером кристаллитов 10"5 и менее, средиезернистыми 10" ...10"3 и крупнозернистыми 10"3... 10"2 см [93]. Во многих случаях кристаллизуются покрытия с размером зерен менее 100 нм. Такие покрытия относятся к ультрадисперсным материалам, которые занимают промежуточное положение между поликристаллическими и аморфными [47].

Как известно [94], дисперсность электролитических покрытий зависит от условий электролиза и определяется соотношением скоростей зарождения и роста кристаллитов. В тех случаях, когда скорость образования зародышей превалирует над скоростью их роста, на катоде формируются мелкокристаллические и ультрадисперсные осадки.

Повышение плотности тока приводит к росту поляризации катода, при этом в большинстве случаев увеличивается содержание в сплаве более электроотрицательного компонента и дисперсность получаемых осадков. При низких плотностях тока разряд ионов происходит медленно, и скорость роста уже возникших зародышей превышает скорость образования новых центров кристаллизации. В этих условиях формируются крупнозернистые осадки.

Повышение температуры электролита уменьшает поляризацию катода, способствуя увеличению содержания в сплаве электроположительного компонента и получению крупнокристаллических осадков. Чем выше температура электролита, тем крупнее становятся кристаллиты сплавов и тем больше разброс их по размерам. Данная зависимость характерна для многих сплавов, в частности, она установлена и для сплава Fe-Mo [95, 96, 97].

Уменьшение концентрации и кислотности электролита, введение поверх-ностноактивных веществ в большинстве случаев приводит к измельчению размеров кристаллитов. Особенно чувствителен к кислотности электролита процесс формирования структуры сплавов металлов подгруппы железа.

Между тем, дисперсность электролитических сплавов в зависимости от химического состава и условий электролиза систематически не изучалась. Имеющиеся в литературе данные по дисперсности сплавов в основном получены с помощью рентгеноструктурного анализа. Однако этим методом определяют не величину зерен, а средний размер областей кристаллитов, в пределах которых атомные плоскости параллельны.

Отсутствие сведений о размерах кристаллитов электролитических сплавов связано, прежде всего, со сложностью и разнообразием их фазового строения, часто не соответствующего термодинамически равновесному, наличием в них значительного количества неметаллических включений, неоднородностью состава и структуры. Кроме того, во многих случаях размеры структурных элементов (зерен) попадают в диапазон 0Д...1 мкм, который находится за пределами наблюдения и световой, и просвечивающей электронной микроскопии [91].

Внутренние напряжения в Fe-Mo покрытиях

Внутренние напряжения присущи в той или иной мере всем электрооса-жденным металлам. Изучение внутренних напряжений в электролитических осадках имеет большое практическое значение, так как под их влиянием происходит растрескивание и отслоение осадков, снижение усталостной прочности и другие явления [6].

Существуют различные точки зрения на механизм возникновения внутренних напряжений в электролитических осадках. Предполагают [116], что собственные напряжения первого рода могут возникать под действием растворенного в осажденном металле водорода, вследствие разложения неустойчивых гидридов металла и возможного сокращения объема, а также вследствие посторонних включений крупных частиц. Считают, что причиной возникновения внутренних напряжений является образование в покрытиях различного количества гидридов, последующего их распада и, связанных с ними, объемными изменениями. Распад гидрида сопровождается некоторой усадкой, вызывающей появление трещин в том случае, если возникающие напряжения превышают пределы пластической деформации. Некоторые исследователи основываются на одной какой-либо причине возникновения внутренних напряжений, но большинство исследователей утверждают, что внутренние напряжения возникают в результате одновременного влияния ряда факторов.

Для исследования внутренних напряжений в электролитических осадках нами использован метод растяжения-сжатия ленточного катода. Условия осаждения покрытий остаются постоянными в течение опыта, а результаты измерений легко поддаются математической обработке. Величина относительной ошибки зависит от внутренних напряжений в покрытии, так как с уменьшением внутренних напряжений, при прочих равных условиях, величина катода уменьшается, а А/ остается неизменным и, следовательно, возрастает относительная ошибка при неизменной абсолютной.

Измерение внутренних напряжений в электроосажденном легированном железе проводилось на установке, изображенной на рисунке 4.3 [40], в которой ленточный катод свободно деформировался в процессе осаждения на него покрытия. В качестве катода использовалась пластина из полосовой стали 45 толщиной 0,2 мм, шириной 10 мм и длиной 80 мм. Катод закреплялся в нижней части съемного элемента электролитической ячейки с помощью прижимной планки. К месту закрепления подводился провод от источника асимметричного тока. В верхней части к ленточному катоду крепилась медная проволока толщиной 0,12 мм. Проволока являлась связующим элементом между ленточным катодом и грузом. Перед включением тока проволока укладывалась на блоки натяжного устройства. Электролитическая ячейка устанавливалась на подвижный столик микротвердомера ПМТ-3, микроскоп прибора поднимался на необходимую высоту и электролитическая ячейка располагалась в таком положении, при котором часть проволоки попадала в зону видимости микроскопа.

После начала электролиза через определенные промежутки времени производился отсчет деформации катода по перемещению медной проволоки. Наличие в приборе ПМТ-3 окулярного микрометра позволяло производить измерения с точностью до 0,3 мкм.

С увеличением плотности тока внутренние напряжения в сплавах увеличиваются, достигая 350 МПа (рис. 4.4). При достижении плотности тока 50 А/дм наблюдалось снижение интенсивности нарастания внутренних напряжений и постепенное их уменьшение при плотности тока более 60 А/дм . Однако это объясняется не характером изменения внутренних напряжений, а уменьшением прочности сцепления покрытий с основным металлом при плотности тока, превышающей 50 А/дм2, и значительным ухудшением качества покрытий. Исходя из этих соображений, катодная плотность тока может быть рекомендована не выше 40...45 А/дм .

При повышении плотности тока растет скорость образования центров кристаллизации, увеличивается концентрация дефектов, что увеличивает, в свою очередь, напряженное состояние отдельных зерен и всего покрытия. Кроме того, с увеличением плотности тока увеличивается скорость образования гидроокиси и включение ее в осадок, что также приводит к повышению внутренних напряжений. При этом наблюдается растрескивание покрытия [86].

При увеличении концентрации молибдата аммония внутренние напряжения увеличиваются, но в дальнейшем проходят через максимум. С самыми высокими внутренними напряжениями равными 378 МПа, осаждаются первые слои покрытий. При толщине покрытия в 10 мкм кристаллизационные напряжения уменьшались до 250 МПа, а при 20 мкм — до 184 МПа и в дальнейшем оставались постоянными. Очевидно, основной металл при толщине покрытия 20 мкм уже не оказывает действия на уровень внутренних напряжений железо-молибденовых сплавов.

Основная причина увеличения внутренних напряжений с ростом концентрации молибдата аммония связана с включением в кристаллическую решетку железа атомов молибдена, что приводит к дополнительному искажению кристаллической решетки железа [40].

С увеличением содержания хлорида железа в электролите внутренние напряжения в сплавах снижаются. Аналогичная зависимость отмечается и при исследовании внутренних напряжений электролитического чистого железа [117, 127]. Основной причиной снижения внутренних напряжений в покрытиях при увеличении концентрации хлорида железа следует считать изменение поляризации электрода. С уменьшением концентрации ионов выделяемого металла увеличивается поляризация катода, скорость образования новых зародышей кристаллов возрастает, а осадок становится более мелкозернистым. Исследования А.Т. Ваграмяна [118, 128] показали, что по мере разбавления раствора число образующихся кристаллов возрастает. Автор делает вывод, что причиной этого явления является увеличение активности поверхности катода в связи с уменьшением в электролите пассиваторов.

Корректировка электролита

Электролит следует периодически контролировать на содержание в нем молибдата аммония и хлорида железа, а также поддерживать заданную кислотность.

Нами установлено, что молибдат аммония для поддержания его оптимальной концентрации в электролите следует добавлять из расчета 0,7г на 1А-ч/л пропущенного через электролит электричества. При протекании через электролит 1000 А-ч/л целесообразно уточнять его концентрацию проведением химического анализа.

Для осуществления контроля электролита на содержание в нем хлорида железа можно воспользоваться зависимостью между плотностью электролита и концентрацией в нем хлорида железа [4].

Новым является то, что сульфоцианированию подвергается электрооса жденный слой железо-молибденового покрытия. Температуру сульфоциани рования изменяли в пределах 823...873 К, длительность процесса составляла 1.. .4 часов. При данной температуре и длительности процесса образуется мак симальная величина карбонитридного слоя, достигая 0,4 мм. Для сульфоциа нирования использовали пасту следующего состава (мас.%): желтая кровяная соль около 40 %; серный колчедан до 20 %; шамот 5...8 %; сажа до 32 %. Дан ное содержание компонентов в пасте обеспечивает максимально возможную толщину как карбонитридной зоны, так и всего диффузного слоя, включающе го зону карбонитридов и зону твердого раствора. Упрочненное электролитиче ское железо-молибденовое покрытие имело микротвердость 11000...12000 МПа. Данное увеличение микротвердости объясняется тем, что наряду с карбонитридами железа в покрытии образуются карбонитриды мо либдена, которые обладают высокой микротвердостью и износостойкостью. Данный способ включает в себя следующие операции.

Для получения пасты хорошо перемешенные компоненты, находящиеся в порошкообразном состоянии, разводятся крахмальным клейстером до консистенции густой сметаны. Детали, восстановленные электролитическим железо-молибденовым покрытием, погружают в сосуд с пастой, в результате чего на поверхности детали остается слой пасты толщиной 1,5...2 мм. После сушки при 333...353 К детали с сухим слоем пасты упаковывают в контейнер для сульфоцианирования. Для засыпки деталей применяется нейтральный порошковый наполнитель, назначение которого - плотная изоляция деталей друг от друга, а также от стенок, дна и крышки контейнера. Наполнителем служит смесь следующего состава (мас.%): кварцевый песок 70; сажа 20; древесно-угольная зола 10. Наполнитель выполняет роль песочного затвора, удерживающего продукты распада K Fe{CN)Q у сульфоцианируемой поверхности, а также препятствующего их выходу из контейнера. Закрытый крышкой контейнер вместе с деталями, упакованными для сульфоцианирования, помещают в электропечь, разогретую до температуры сульфоцианирования. После про 148 грева контейнера до 823...873 К и выдержки при этой температуре контейнер извлекают из печи, снимают с него крышку и высыпают содержимое на решетку. Наполнитель просыпается вниз через отверстия, а детали остаются на решетке. Их вместе с решеткой по возможности быстро погружают в емкость с холодной водой с целью закалки планированных слоев.

На основании проведенных исследований рациональными условиями являются следующие: известное электроосаждение железо-молибденового покрытия на переменном асимметричном токе, сульфоцианирование в пасте следующего состава (мас.%): желтая кровяная соль 40; серный колчедан 20; шамот 8; сажа до 32. Сульфоцианирование протекает при температуре 823...873 К. Время процесса сульфоцианирования длится 4 часа. Глубина кар-бонитридного слоя достигает толщины электроосажденного покрытия (0,3...0,4 мм) при микротвердости до 12000 МПа.

Предлагаемый способ экономически эффективен. Покрытия обладают высокой микротвердостью, по износостойкости превышают показатели сплава Fe-Mo в 2,5...3 раза, что позволяет их использовать для восстановления и упрочнения поверхностей деталей машин при их восстановлении на сервисных предприятиях.

Технология сульфоцианирования железо-молибденовых покрытий внедрена при восстановлении стержней клапанов автомобилей ЗИЛ-130 на Рыль-ском АРЗ и в Краснополянском РТП Курской области.

Эксплуатационная проверка работоспособности деталей восстановленных сулъфоцианированными железо-молибденовыми покрытиями

Окончательное решение о возможности применения сульфоцианирован-ного электроосажденного железо-молибденового сплава для восстановления и упрочнения изношенных деталей нами может быть принято при проверке их работоспособности в реальных условиях эксплуатации [140, 141]. Эксплуатационной проверке были подвергнуты восстановленные толкатели клапанов, впускные клапаны и распределительные валы двигателя автомобиля ЗИЛ-130.

Восстановление указанных деталей проводилось согласно ранее приведенному технологическому процессу. Электроосаждение проходило в гальванических ваннах в условиях промышленного производства. Детали погружались в ванну при помощи специальных подвесных приспособлений.

Для получения сравнительных результатов испытанию подвергались как восстановленные детали, так и новые. Толщина покрытия составляла от 0,22 до 0,3 мм и наносилась такой, чтобы после механической обработки можно было получить номинальные размеры деталей. Перед восстановлением детали шлифовались на станке до полного удаления следов износа. Перед постановкой деталей на машины проводилось их микрометриро-вание с предельной погрешностью измерения микрометра — 1 мкм. За 1 год и 10 месяцев эксплуатации автомобили с экспериментальными деталями прошли от 31 до 46 тысяч км. Снятия опытных деталей с автомобилей по причине их недоброкачественности за весь период эксплуатации не наблюдалось.

Похожие диссертации на Электроосаждение железо-молибденовых покрытий и их сульфоцианирование для упрочнения и восстановления деталей машин