Состав для электролитического боросульфокарбонитрирования режущего инструмента

Авторы патента:

C25D9/10 - нанесение покрытий на железо или сталь

Изобретение относится к химико-термической обработке, преимущественно к боросульфокарбонитрированию в электролитной плазме режущего инструмента. Электролит содержит, мас.%: тиосульфат натрия 10-15, хлористый аммоний 14-16, карбамид 10-15, бура 10-15, сода 8-10, вода - остальное. Технический результат - повышение износостойкости и задиростойкости рабочих поверхностей режущего инструмента.

Изобретение относится к химико-термической обработке, преимущественно к боросульфокарбонитрированию в электролитной плазме режущего инструмента.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является состав для электролитного сульфидирования. Это водный раствор, содержащий компоненты при следующем их соотношении, мас.%: тиосульфат натрия 10-15%, хлористый аммоний 14-16% и остальное вода (см. а.с. СССР 931801 "Состав для электролитического сульфидирования").

Термообработанная и заточенная деталь - катод закрепляется в зажим с одновременным обеспечением электрического контакта с отрицательным полюсом источника тока и погружается в электролит вышеуказанного состава. При подаче напряжения V=120-160 В, силе тока J=36-80 А, плотности тока I=1,8-2,8 А/см² за

=60-120 с формируется диффузионный слой толщиной

=0,06-0,1 мм.

Недостаток данного состава состоит в том, что на диффузионной поверхности детали образуется мягкая сульфидная фаза, играющая роль твердой смазки, которая обладает высокой задиростойкостью, но низкой износостойкостью.

Задачей настоящего изобретения является создание на рабочих поверхностях режущего инструмента, диффузионных слоев с высокой износостойкостью и задиростойкостью.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение износостойкости и задиростойкости поверхностных слоев режущего инструмента.

Поставленная задача достигается тем, что состав для электролитического боросульфокарбонитрирования режущего инструмента включает насыщение в электролите, содержащий тиосульфат натрия, хлористый аммоний и воду, дополнительно содержит карбамид, буру и соду при следующем соотношении компонентов, мас.%: Тиосульфат натрия - 10 - 15 Хлористый аммоний - 14 - 16 Карбамид - 10 - 15 Бура - 10 - 15 Сода - 8 - 10 Вода - Остальное Для боросульфокарбонитрирования режущий инструмент погружается в электролит, состоящий из вышеуказанных компонентов. Обработку проводили по режиму V= 120-160 В, силе тока J=36-80 А, плотности тока I=1,8-2,8 А/см² в течение

=1,5-2,0 мин. Толщина диффузионного слоя при этом составляет

=0,04-0,1 мм.

Применение хлористого аммония в количестве 14-16% обеспечивает необходимую электропроводность и вследствие высокого выхода газообразующих продуктов при электролизе позволяет формировать газоплазменную оболочку на поверхности инструмента при пониженных напряжениях. Введение в состав электролита буры ухудшает его электропроводность, но добавка в этот состав соды в количестве 8-10 % обеспечивает необходимую электропроводность. Мгновенный нагрев локальных участков обеспечивает очистку поверхности от окислов и ускоренную диффузию серы, азота, углерода и бора.

После такой обработки на многокомпонентных диффузионных слоях образуются сульфиды железа, карбонитриды и мельчайшие прерывистые бориды железа, обладающие высокой микротвердостью. Сочетание комплекса свойств сульфидов, карбонитридов и боридов сопровождается повышением задиростойкости и износостойкости диффузионных слоев.

Пример 1. Термообработанный и заточенный образец из стали Р6М5 - катод закрепляется в зажим с одновременным обеспечением электрического контакта с отрицательным полюсом источника тока и погружается на глубину 15 мм в проточный электролит, соответствующий составу, мас.%: Тиосульфат натрия - 10 Хлористый аммоний - 14
Карбамид - 10
Бура - 10
Сода - 8
Вода - Остальное
При подаче напряжения V=120 В, плотности тока I=1,8 А/см², времени выдержки

=60 с формируется слой толщиной

=0,04 мм.

Пример 2. Термообработанный и шлифованный образец из быстрорежущей стали Р6М5 - катод закрепляется аналогично примеру 1 и погружается на глубину 15 мм в проточный электролит, соответствующий составу, мас.%:
Тиосульфат натрия - 12
Хлористый аммоний - 15
Карбамид - 12
Бура - 12
Сода - 9
Вода - Остальное
При подаче напряжения V=130 В, плотности тока I=2,4 А/см² в течение

=90 с формируется диффузионный слой толщиной

=0,07 мм.

Пример 3. Термообработанный и шлифованный образец из быстрорежущей стали Р6М5 - катод закрепляется аналогично примеру 1 и погружается на глубину 15 мм в проточный электролит, соответствующий составу, мас.%:
Тиосульфат натрия - 10
Хлористый аммоний - 14
Карбамид - 15
Бура - 15
Сода - 10
Вода - Остальное
При подаче напряжения V=150 В, плотности тока I=2,8 А/см² в течение

= 100 с формируется диффузионный слой толщиной

=0,085 мм.

Пример 4. Термообработанный и шлифованный образец из быстрорежущей стали Р6М5 - катод закрепляется аналогично примеру 1 и погружается на глубину 15 мм в проточный электролит, соответствующий составу, мас.%:
Тиосульфат натрия - 15
Хлористый аммоний - 16
Карбамид - 15
Бура - 15
Сода - 10
Вода - Остальное
При подаче напряжения V=150 В, плотности тока I=2,8 А/см в течение

=100 с формируется диффузионный слой толщиной

=0,1 мм.

При низких значениях подаваемого напряжения (ниже 120 В) происходит срыв плазменной оболочки, а при повышении (выше 160 В) происходит перегрев поверхностных слоев образца, сопровождающийся понижением твердости диффузионного слоя.

Применение предлагаемого состава позволяет получать диффузионный слой на инструменте с высоким комплексом свойств: микротвердости (износостойкости) и задиростойкости.

Стойкость режущего инструмента после такой обработки повышается в 1,8-2,5 раза по сравнению с инструментами, обработанными известным составом, в зависимости от типа инструмента, режимов резания и обрабатываемого материала.

Формула изобретения

Состав для электролитического боросульфокарбонитрирования режущего инструмента, содержащий тиосульфат натрия, хлористый аммоний и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит карбамид, буру и соду при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Тиосульфат натрия - 10 - 15
Хлористый аммоний - 14 - 16
Карбамид - 10 - 15
Бура - 10 - 15
Сода - 8 - 10
Вода - Остальноен

Изобретение относится к защите металлов от коррозии и может найти применение в автомобильной, машиностроительной и других отраслях промышленности

Патент 311981 // 311981

Способ ферросульфидирования стальных деталей // 93596

Способ ферросульфидирозания стальных деталей // 91574

Способ химико-термической обработки внутренней поверхности труб в расплаве цианатов и устройство для его осуществления // 2152453

Изобретение относится к области химико-термической обработки, а именно к процессам обработки в активных расплавах солей

Способ обработки деталей из порошковой быстрорежущей стали // 1748946

Изобретение относится к порошковой металлургии и может применяться для термической обработки инструмента, работающего в условиях высоких контактных нагрузок

Способ азотирования стальных изделий // 1595938

Изобретение относится к химико-термической обработке в газовых средах и может быть использовано в машиностроении

Состав для жидкостной нитроцементации стальных изделий // 1448750

Изобретение относится к машиностроению, а именно к химико-термической обработке, и может быть использовано для поверхностного упрочнения стальных изделий, работающих в условиях контактных нагрузок, трения и износа

Способ химико-термической обработки стальных изделий в газообразных средах // 1420992

Изобретение относится к области металлургии, в частности к химико-термической обработке в газообразных средах, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения деталей машин и инструмента

Способ упрочнения стальных изделий // 1151590

Способ высокотемпературной нитроцементации // 1148896

Способ обработки инструмента // 899682

Расплав для цианирования // 299571

Способ химико-термической обработки стали // 298702

Способ изготовления мелкоразмерного режущего инструмента из быстрорежущей стали // 2556261

Изобретение относится к области производства мелкоразмерного режущего инструмента диаметром до 6 мм из быстрорежущей стали и может быть использовано при производстве режущего инструмента, который работает с малым запасом прочности, близким к 1. Проводят термическую обработку заготовки до получения твердости 53-57 HRCэ, затем осуществляют формообразование профиля инструмента и проводят последующую жидкостную карбонитрацию его поверхностного слоя в среде циановокислого калия и поташа при температуре 560°С до получения инструментом твердости 70-74 HRCэ. Обеспечивается повышение эксплуатационной стойкости и надежность изготавливаемого инструмента на основании оптимизации показателей прочности, твердости и эффективности его производства.

Способ электролизного борирования стальных изделий в расплаве, содержащем оксид бора // 2478737

Изобретение относится к области химико-термической обработки металлов и сплавов, в частности к диффузионному борированию стальных изделий в солевом расплаве

Способ электрохимического чернения стали // 2559610

Изобретение относится к области нанесения защитно-декоративных покрытий и может быть использовано для декорирования и защиты от коррозии стальных деталей и изделий, в частности покрытие может быть использовано для декоративной отделки художественных изделий полученных методами ковки, чеканки, литья. Способ позволяет осуществлять чернение как в стационарных ваннах, так и методом электронатирания. Для электроосаждения таких покрытий предлагается электролит, содержащий следующие компоненты, г/л: хлористый натрий 250-300, сахар 100-200, синтанол ДС-10 1-3. Электроосаждение черного покрытия осуществляют, используя переменный электрический ток. Плотность тока в стационарной гальванической ванне 0,6-1,0 А/см2, а при использовании метода электронатирания 3-6 А/см2. Для электронатирания используют электрод-инструмент из хромированной стали с кримпленовой тканью и с полостью для электролита. Технический результат: увеличение скорости обработки, повышение производительности оборудования, увеличение коррозионной стойкости стали, возможность обработки изделий и деталей различных размеров при использовании экологически чистых веществ. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 4 пр.

Способ и устройство для азотирования текстурированного листа из электротехнической стали // 2620403

Изобретение относится к способам непрерывного азотирования текстурированной полосы из электротехнической стали, проводимым после холодной прокатки и перед вторичным рекристаллизационным отжигом, и устройствам для осуществления упомянутых способов. Осуществляют погружение полосы в течение времени от 5 с до 1000 с или от 3 с до 300 с в ванну с солевым расплавом с регулированием нагрева ванны от 400°С до 700°С при поддержании заданной температуры. Упомянутое устройство содержит контейнер для содержания ванны с солевым расплавом, устройство регулирования температуры для нагрева упомянутой ванны с солевым расплавом до заданной температуры и поддержания упомянутой ванны с солевым расплавом при заданной температуре и по меньшей мере один направляющий ролик для поддержания указанной полосы, проходящей внутри ванны с упомянутым солевым расплавом. В другом варианте устройство содержит контейнер для содержания ванны с солевым расплавом, устройство регулирования температуры для нагрева упомянутой ванны с солевым расплавом до заданной температуры и поддержания ванны с солевым расплавом при заданной температуре, направляющий ролик для поддержания полосы, проходящей внутри упомянутой ванны с солевым расплавом, и по меньшей мере один противоэлектрод, между которым и упомянутой полосой приложено напряжение для проведения электролитического азотирования указанной полосы. Обеспечивается получение постоянных магнитных свойств и упрочнение поверхностных слоев текстурированного листа из электротехнической стали. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 7 ил., 2 табл., 2 пр.