Способ обработки диффузионных боридных покрытий на стальных деталях

 

Изобретение относится к машиностроению , а именно к поверхностному упрочнению деталей узлов трения машин и механизмов. Сущность изобретения состоит в том, что боридные покрытия предварительно покрывают слоем обмазки, приготовленной из цапонлака и порошка хрома, взятых при следующих соотношениях компонентов, мас.%: лак 15-30: порошок хрома 70-85, при этом толщина слоя обмазки соотносится с толщиной боридного покрытия как 0,5:1-1:1. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 23 С 8/70, 12/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4902712/02 (22) 16,01.91 (46) 07.11.92, Бюл, М 41 (71) Киевский институт инженеров гражданской авиации им.60-летия СССР (72) В.Ф.Лабунец, П.В.Назаренко, M.Н.Свирид и А.Б.Семенюк (56) Авторское свидетельство СССР

N 1726555, кл. С 23 С8/70, 1991. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ДИФФУЗИОННЫХ БОРИДНЫХ ПОКРЫТИЙ НА СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЯХ

Изобретение относится к машиностроению, а именно к поверхностному упрочнению деталей узлов трения машин и механизмов.

Известен способ обработки боридных покрытий лучом лазера, полученных на стальных деталях. Борирование проводилось на глубину 100-120 мкм. После нанесения на боридное покрытие слоя графита толщиной 0,05 мм он оплавлялся лучом лазера, и выполнял роль поглощающего вещества, целью получения композиционной борсодержащей структуры (библиографическая ссылка заявка на а.с. М 4757937/2 от

14.11.89 г).

Недостатком данного способа является низкая износостойкость и коррозионная стойкость в агрессивных средах, Цель изобретения — повышение износои коррозионностойкости боридных покрытий.

Поставленная цель достигается тем, что боридные покрытия предварительно покрывают слоем обмазки приготовленной иэ ца1

SU 1773946 А1 (57) Изобретение относится к машиностроению, а именно к поверхностному упрочнению деталей узлов трения машин и механизмов. Сущность изобретения состоит в том, что боридные покрытия предварительно покрывают слоем обмазки, приготовленной иэ цапонлака и порошка хрома, взятых при следующих соотношениях компонентов, мас.%: лак 15 — 30; порошок хрома 70-85, при этом толщина слоя обмазки соотносится с толщиной боридного покрытия как 0,5:1 — 1:1. 1 табл. понлака и порошка хрома взятых при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

Лак 15-30%

Порошок хрома 70-85% при этом толщина слоя обмазки, соотносится с толщиной боридного покрытия как

0,5:1 — 1:1.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами и таблицей:1. Было взято

10 образцов из конструкционной стали 45 борированных в порошкообразных смесях состава: 77% В4С+20% AI203+3% AIF, в течение 3 ч при температуре 950 С. В результате обработки на поверхности стали образовывалось боридное покрытие, состоящее из двух фаз: верхней фазы FeB и низшей Fe2B, На борированную поверхность наносили обмазку иэ смеси цапонлака и порошка хрома, взятых при соотношении компонентов, мас.%:ëàê 15: порошок хрома 85.

Толщина слоя обмаэки соотносились с боридным покрытием как 0,5:1. Сушка обмазки проводилась на воздухе.

1773946

Борираванные образць. с нанесенной обмазкой обрабатывали СО2-лазером по оптимальным режимам с плотностью энергии (ц от 0,6 до l,3 кВт/мм и (W) от 20 до 28 и количество воздействий (и) от 1 до 3, диаметр светового пятна от 1 до 3 мм и время воздействия луча лазера 8 мкс.

Полученные композиционные борсодержащие покрытия с распределением хрома по глубине слоя поверхности от 8 до

1 o

Испытания на износостойкость проводились на машине трения СМЦ-2 по схеме линейный контакт. Условия испытаний изменялись в широком диапазоне (P) от 2 до

10 МПа, (i/) от 0,5 до 1,5 м/с, (рН) от 1 до 13.

В качестве агрессивных сред были взяты

5 -ный р-р HCI, дистиллированная вода, 5 %-ный р-р Na0H, Для определения оптимальнь1х условий работоспособности был выбран режим испытания на износостойкость вписывающийся в дробную реплику 2/6-3 с дублированием опытов в центре и крутым восхождением, что максимально дало возможность приблизить эксперимент к оптимальному режиму работы узла трения. Для уточнения и развития представлений о трибологических возможностях покрытий в ожидаемом оптимуме использовался рототабельный план второго порядка, позволяющий с доверительной точностью охарактеризовать поверхностные характеристики трения данного покрытия в агрессивных средах. В центре оптимума производились обширные исследования с большой повторяемостью опытов, Как первичная так и последующая модели строятся по результатам эксперимента, Наибольшей износостойкостью обладали покрытия, образовавшиеся при оплавлении диффузионного боридного покрытия на глубину залегания боридных игл с внедрение хрома и переменным распределением по глубине, от 5 — 8% Cr у поверхности до 1-2% Cr на глубине 100 мкм. И состоящих из мелкодисперсных боридов, железа Fea и Fe28, бороцементита и соединения (Ft, Cr) 2В. Наличие хрома в покрытии было обнаружено с помощью растрового электронного микроскопа CAMSKAN по системе LlNK. Для получения данных покрытий мощность лазерного облучения составляла 24,5-29 Дж, плотность энергии

q=0,9-1,1 кВт/мм, количество воздействий г п=3, диаметром светового пятна 1,5 мм и временем воздействия луча 8 мкс. Наибольший эффект, по сравнением с прототипом, в кислой среде при рН=-1.

Результат испытаний;

Износ I=18 — 2, мкм/км

Коррозионная стойкость (в статике) 1,7—

1,9 ммlгод.

5 2. Взяли 10 образцов из конструкционной стали 45 обработали по режиму указанному выше, откуда на полученное покрытие нанесли обмазку,имеющую состав,мас. :

Лак 20

10 Порошок хрома 80 и нанесли на поверхность следующим соотношением с толщиной покрытия: 0,7;1. В результате испытания на трение по указанной выше методике получены следующие

15 данные:

Износ 1=22-24 мкм/км

Коррозионная стойкость (в статике) 2,1—

2,2 ммlгод.

3. Как и в предыдущих опытах была взя20 та Ст45 обработана и испытана по аналогии, за исключением состава лака и толщины нанесения:

Цапонлак 30

Порошок хрома 70

25 соотношение нанесенных слоев как 1:1. Результат испытаний имел вид:

Износ 28-30 мкм/км

Коррозионная стойкость (в статике)—

2,5 — 2,8 мм/год.

30 Анализ таблицы.

В таблице представлены результаты испытаний на износостойкость и коррозионную стойкость покрытий легированных и без добавки хрома в коррозионной среде

35 5%-ного раствора соляной кислоты в динамическом режиме и без трения, Преимущества способа перед прототипом очевидны,так как в поверхности имеется хром, активный пассиватор.

Формула изобретения

Способ обработки диффузионных боридных покрытий на стальных деталях, включающий предварительное нанесение

45 обмазки и последующее оплавление боридного покрытия лучом лазера на глубину залегания боридных игл, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости и коррозионной стойкости в агрессив50 ных средах, наносят обмазку, приготовленную из цапонлака и порошка хрома, при следующем соотношении компонентов, мас. :

Цапонлак 15-30

55 Порошок хрома 70-85 при этом толщина слоя обмазки 0,5-1.0 от толщины боридного покрытия.

1173946

Составитель Г. Лукина

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор М, Андрушенко

Редактор С. Кулакова

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

Заказ 3908 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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