Pierwszenstwo: 12.VIII.1967 (P. 122 164) Opublikowano: 20.11.1974 69066 KI. 48a,H/00 MKP C23b 11/00 UKD Wlasciciel patentu: Centre Stephanois de Recherche Mecaniaue, Hydro- mecaniaue et Frottement, Saint-Etienne (Francja) Sposób obróbki galwanicznej powierzchni przedmiotów metalowych Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki galwanicznej powierzchni przedmiotów metalo¬ wych, majacy na celu zwiekszenie odpornosci na scieranie.Znane sa sposoby obróbki powierzchniowej przedmiotów metalowych polegajace na naklada¬ niu powlok niemetalicznych. Powloki fosforano¬ we, na przyklad nakladane na przedmioty meta¬ lowe w temperaturze 80—95°C nie zwiekszaja od¬ pornosci na scieranie, a przeciwnie na skutek tar¬ cia, powloka ta zostaje zuzyta. Podczas azotowa¬ nia stosuje sie temperature 500 do 600°C, przy czym przedmioty ogrzewa sie w atmosferze su¬ chego gazowego amoniaku, który ulega rozklado¬ wi na azot i wodór. Powstaly azot atomowy jest bardzo aktywny i latwo laczy sie ze skladnikami stopów tworzac azotki rozproszone w materiale pokrywanym. Stosowanie tak wysokiej tempera¬ tury powoduje jednak pogorszenie wlasnosci me¬ chanicznych obrabianych przedmiotów.Ponadto znane jest, pokrywanie powierzchni me¬ talowych przez smarowanie, na przyklad dwusiarcz¬ kiem molibdenu, które równiez musi byc prze¬ prowadzane w wysokiej temperaturze.Celem wynalazku jest wyeliminowanie niedo¬ godnosci wyzej wymienionych sposobów.Cel ten osiagnieto przez opracowanie sposobu wedlug wynalazku, który polega na poddawaniu elektrolizie przedmiotów metalowych stanowiacych ancde w kapieli stopionej soli rodankowej o tem- 10 15 20 25 peraturze 150 do 200°C, stanowiacej zwlaszcza mieszanine eutektyczna o skladzie 25% rodanku sodowego i 75% rodanku potasowego.Uzyskuje sie w ten sposób nasycenie powierz¬ chniowe przedmiotów metalowych siarka, zwlaszcza w postaci siarczków. Nasycenie to w powaznym stopniu powoduje zmniejszenie wspólczynnika tar¬ cia.Poza tym stosowana mieszanina eutektyczna ro¬ danków sodu i potasu wykazujaca wlasciwosc topnienia w temperaturze 125°C pozwala na pro¬ wadzenie obróbki w stosunkowo niskiej tempe¬ raturze 150—200°C, a wiec wygodnej i mniej u- ciazliwej.Do kapieli stopionych soli rodanków wedlug wynalazku dodaje sie ponadto zelazicyjanku, ze- lazocyjanku lub ich mieszaniny w ilosci, najlepiej 0,9% zelazicyjanku i 0,1% zelazocyjanku. Dodatek ten ulatwia obróbke powierzchni zlozonych ele¬ mentów metalowych.Poza tym obróbke powierzchniowa ulepsza sie stosujac tygiel jako katode i przedmuchujac ka¬ piel stopionych soli, gazem obojetnym, na przy¬ klad azotem lub gazem redukujacym, na przyklad wodorem.Sposób wedlug wynalazku pozwala na obróbke wszystkich elementów medalowych, a zwlaszcza takich, których powierzchnia zawiera stosunkowo duzo zelaza lub niklu. Uzyskuje sie szczególnie dobre wyniki przy obróbce elementów stalowych, 69 0663 69 066 4 jesli byly one poprzednio naweglane, hartowane lub azotowane.Znaczna poprawe wlasciwosci powierzchniowych uzyskuje sie przy obróbce elementów z róznych metali poddajac je uprzednio procesowej galwa- nizacji w celu wytworzenia na powierzchni tych elementów cienkiej powloki z zelaza lub niklu.Po przeprowadzeniu obróbki sposobem wedlug wynalazku, na powierzchnie elementów metalo¬ wych moze byc jeszcze naniesiona, znanym sposo¬ bem, warstwa stalego smaru takiego, jak dwu¬ siarczek molibdenu, dwusiarczek wolframu, dwu¬ siarczek cyrkonu, dwuselenek niobu, dwusiarczek cyny i tym podobne dwusiarczki.Rozwiazanie wedlug wynalazku jest przedsta¬ wione przykladowo na rysunku, pokazujacym schematycznie urzadzenie do przeprowadzania spo¬ sobu wedlug wynalazku, przy czym fig. 1 poka¬ zuje to urzadzenie w widoku z boku, a fig. 2 — w widoku z góry.Obrabiany element metalowy 10 zanurzony jest w tyglu 11, zawierajacym kapiel 12 stopionych soli. Element 10 polaczony jest z zaciskiem do¬ datnim 13 zródla pradu elektrycznego 14, podczas gdy tygiel 11 polaczony jest z zaciskiem ujemnym 15.Pomiary zostaly wykonane wedlug tak zwanej metody Faville'a. W mysl tej metody (fig. 2) ele¬ ment 10A zostaje scisniety miedzy dwiema szcze¬ kami 16 i 17 w ksztalcie litery V. Próbke 10A obraca sie z predkoscia 350 obr/min. Na szczeki zaciskajace 16 i 17 wywiera sie nacisk z sila wzrastajaca o 5 kg/sek.Przyklad I. W kapieli soli stopionych za¬ wierajacej 25% wagowych rodanku sodowego i 75% rodanku potasowego utrzymywanych w tem¬ peraturze 190°C zanurza sie cylindryczna próbke na tarcie o srednicy 6,5 mm i 40 mm dlugosci ze stali naweglanej i hartowanej o twardosci 63 RC.Element zanurzony w kapieli stopionych soli zo¬ staje przylaczony do zacisku dodatniego zródla pradu, a tygiel zawierajacy kapiel — do zacisku ujemnego. Elektrolize prowadzi sie w ciagu 15 mi¬ nut przy gestosci 2,5 amperów na dm2 przy na¬ pieciu wystepujacym miedzy anoda i katoda od 0,8 do 2 woltów. Element po obróbce plucze sie w wodzie biezacej w ciagu dwóch godzin w celu rozpuszczenia zaschnietych soli z kapieli. Pózniej element szczotkuje sie metalowa szczotka i pod¬ daje próbie Faville'a: umieszcza sie go miedzy dwiema szczekami w ksztalcie litery V o kacie 90°, ze stali naweglanej i nie hartowanej i obraca z predkoscia 350 obr/min. przy wywieraniu na szczeki sily nacisku zwiekszajacej sie o 5 kg/sek.Próbe konczy sie przy zatarciu lub w chwili gdy pelzanie materialu próbki, która sie rozgrzewa, kompensuje zblizenie szczek. Wskaznik jakosci okreslany jest wartoscia S0*f dt, gdzie t jest cza¬ sem trwania próby.Podczas gdy próbka nie poddawana obróbce za¬ ciera sie przewaznie w pierwszych sekundach próby, próbka po obróbce w kapieli pozostaje bez zatarcia do 75 sek. Wskaznik jakosci przekracza 30 000 kg/sek.Przy badaniu na dyfrakcje elektroniczna stwier¬ dzono na powierzchni obrobionego elementu obec¬ nosc siarczku zelazowego na glebokosci okolo 15 mikronów. Obecnosc tego siarczku spowodowala zmniejszenie wspólczynnika tarcia. 5 Przyklad II: Do kapieli zawierajacej sto¬ pione sole radankowe dodaje sie 0,1% zelazocyjan- ku potasu i 0,9% zelazicyjanku potasu. W kapieli tej poddaje sie obróbce elektrolitycznej pradem o gestosci 1,5 amp/dm2 w ciagu 15 minut kola ze- 10 bate o srednicy kola podzialowego 180 mm i mo¬ dule 12. Uzyskano znaczne zmniejszenie dla tych elementów wspólczynnika tarcia.Przyklad III: W kapieli soli stopionych o skladzie jak w przykladzie II poddano obróbce 15 próbke ze stali uprzednio azotowanej na glebo¬ kosci 0,5 mm. Obróbke elektrolityczna przepro¬ wadzono w warunkach jak w przykladach I i II uzyskujac w wyniku potrojenie wskaznika jakosci wedlug próby Faville'a. 20 Przyklad IV: Dla polepszenia stanu po¬ wierzchni podczas obnizania róznicy potencjalów miedzy anoda i katoda wdmuchuje sie do tygla od dolu mieszanke azotu i wodoru, zawierajaca 60% objetosciowo azotu i 40% wodoru. Podczas obra- 25 biania próbki wedlug Faville'a w kapieli o wadze 2 kg, w tyglu o srednicy 100 mm przy gestosci pradu 2,5 amperów/dm2, róznica potencjalów mie¬ dzy anoda i katoda spada z 1,2 do 1 wolta wów¬ czas, gdy przedmuchuje sie przez tygiel 1 litr mieszanki gazowej na minute.Przyklad V. Element stalowy naweglony, hartowany, poddany obróbce jak w przykladzie I posiada na powierzchni nieregularnosci, pochodza¬ ce prawdopodobnie z miejscowych róznic poten¬ cjalu. Chropowatosc powierzchni elementu po¬ wieksza sie wskutek obróbki elektrolitycznej: zamienia sie oma z 0,75^ do 0,125[a oraz z 0,625|jl do 0,75^1. 40 Jezeli przed elektroliza element stalowy pokry¬ je sie powloka elektrolityczna z zelaza lub stopu zawierajacego ponad 50% zelaza na grubosc 3 do 4[i, to ostateczna chropowatosc po obróbce elek¬ trolitycznej w kapieli stopionych rodanków wy- 45 niesie tylko 0,25^ do 0,3^. PL PL