Способ термической обработки деталей с гальваническим никелевым покрытием

 

Изобретение относится к области термической обработки деталей с гальваническим никелевым покрытием, преимущественно выполненных из дисперсионно-твердеющего сплава. Способ термической обработки включает нагрев деталей до заданной температуры со скоростью не более 200^oС/ч, первую изотермическую выдержку при температуре 150-200^oС в течение 60-90 мин, последующий нагрев, вторую изотермическую выдержку при температуре фазовых превращений в сплаве 810-875^oС в течение 60-90 мин и охлаждение. 1 з. п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области термической обработки деталей с гальваническим никелевым покрытием, преимущественно выполненных из дисперсионно-твердеющего сплава.

Известен способ термической обработки деталей с никелевым покрытием с добавками фосфора, включающий бесступенчатый нагрев до температуры 650-800^oС и заданную выдержку, что позволило повысить адгезионную прочность покрытия (Гальванотехника, Справочник под ред. А.М. Гинберган и др. М. Металлургия, 1987, с. 381).

Использование данного способа не позволило достичь качественного сцепления покрытия с подложкой и обеспечить его плотность, поскольку не обеспечило удаления с ее поверхности органических веществ и водорода.

Известен способ термической обработки деталей с гальваническим никелевым покрытием, включающий нагрев деталей в печи со скоростью не более 200^oС/ч с несколькими изотермическими выдержками, причем первую изотермическую выдержку проводили при температуре 150-200^oС, а последнюю не выше 600^oС (авт. св. СССР N 1474182, кл. С 25 Д 5/50, 1989).

Использование известного способа из-за низкой температуры последней изотермической выдержки не позволило получить качественное адгезионное сцепление покрытия с подложкой, выполненной из претерпевающих фазовые изменения сплавов, например, дисперсионно-твердеющего сплава на никелевой основе.

Заявленный способ предназначен для термообработки деталей из дисперсионно-твердеющих сплавов, содержащих такие элементы, как Ni, Al, Ti, Mo, Fe, W и другие упрочнители. При нагреве в таких сплавах выделяется избыточная -фаза, в состав которой входят указанные упрочнители, причем на поверхностях и границах зерен плотность этой фазы выше, чем в объеме детали. В интервале температур 775-875^oС -фаза начинает растворяться и легирующие элементы переходят в твердый раствор. В процессе растворения -фазы происходит интенсивная диффузия элементов в никелевое покрытие и диффузия никеля из покрытия в "разрыхленную" поверхность сплава подложки.

Задача изобретения создание технологии термической обработки деталей из дисперсионно-твердеющих сплавов с гальваническим никелевым покрытием, обладающим высокой адгезионной прочностью с подложкой и его плотностью по всей поверхности.

Задача решена за счет того, что в процессе нагрева деталей с гальваническим никелевым покрытием проводят две изотермические выдержки, причем первую проводят при температуре 150-200^oС, обеспечивающей ламинарный поток удаляемых газов из покрытия и подложки, а вторую при температуре максимальных фазовых превращений в сплаве подложки 810-875^oС. Первую и вторую выдержку проводят в течение 60-90 мин.

Технический результат повышение адгезионной прочности покрытия с подложкой и его плотности за счет исключения образования газовых включений в виде хлопунов.

Способ осуществляют следующим образом.

Поверхность деталей из дисперсионно-твердеющего сплава на никелевой основе, например марок ЭП-202, ЭК-61, ЭП-741 и др. под гальваническое никелевое покрытие обезжиривали в хладоне, подвергали травлению и катодному декантированию. Затем наносили никелевое покрытие, например в сульфатном электролите. Толщина покрытия составляла порядка 40-50 мкм. Детали с нанесенным никелевым покрытием промывали в воде, а затем термообрабатывали в вакуумной печи с разрежением 110^-4 мм рт.ст. Нагрев до заданной температуры проводили со скоростью не более 200^oС/ч. Медленный нагрев способствует равномерному нагреву деталей и более плавному процессу их дегазации.

В процессе нагрева проводили две изотермические выдержки. При первой выдержке необходимо создание спокойного ламинарного потока удаляемых газов, чтобы не вызвать образования хлопунов. Первую выдержку проводили при температуре 150-200^oС в течение 60-90 мин. При выдержке ниже 150^oС органические вещества и водород практически не удаляются с поверхности подложки. При выдержке, превышающей 200^oС, на поверхности покрытия появляются хлопуны ввиду интенсивной возгонки органических веществ и выделения водорода из металла. Вторую выдержку проводили при температуре максимальных фазовых превращений в сплаве подложки 810-875^oС. При этой температуре происходит взаимная диффузия никеля из покрытия в подложку и элементов-упрочнителей из подложки в никелевое покрытие. Быстрому процессу диффузии способствуют фазовые превращения в подложке, поскольку в этом интервале температур наблюдается растворение фаз и переход элементов-упрочнителей в твердый раствор матрицы, что способствует повышению прочности сцепления покрытия с подложкой. Время второй изотермической выдержки составило 60-90 мин. При этой выдержке наблюдалась самодиффузия никеля в покрытии к, как следствие, его уплотнение.

Время первой и второй изотермических выдержек определялось экспериментально исходя из технологических особенностей термообработки, поскольку оно не влияет на процессы, протекающие в сплавах.

Выбор интервала температур второй изотермической выдержки обусловлен следующими соображениями. Нагрев ниже 810^oС не обеспечивает прочного сцепления покрытия с подложкой из-за недостаточной диффузионной подвижности элементов-упрочнителей, поскольку они существуют в матрице твердого раствора в химически связанном состоянии. Нагрев выше 875^oС приводит к деформации деталей с потерей их конструктивных размеров.

После окончания второй изотермической выдержки детали охлаждали до 150^oС с печью.

Контроль опытных образцов подтвердил увеличение прочности адгезионного сцепления покрытия с подложкой и его плотности. Результаты проведенных экспериментов представлены в таблице. Адгезионную прочность покрытия определяли по отслаиванию покрытия от подложки при ее загибе. Плотность покрытия оценивали по результатам изменения толщины покрытия.

Анализ результатов экспериментов показал, что образцы 10, 11, 12, прошедшие двухступенчатую термообработку при температуре изотермической выдержки, равной 810-875^oС, имели увеличение адгезионной прочности и плотности никелевого покрытия.

Формула изобретения

1. Способ термической обработки деталей с гальваническим никелевым покрытием, преимущественно деталей из дисперсионно-твердеющего сплава на никелевой основе, включающий нагрев деталей до заданной температуры со скоростью не более 200 град./ч, первую изотермическую выдержку при 150 - 200^oС, последующий нагрев, вторую изотермическую выдержку и охлаждение, отличающийся тем, что вторую изотермическую выдержку осуществляют при температуре фазовых превращений в сплаве 810 875^oC.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первую и вторую изотермические выдержки проводят в течение 60 90 мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1