RU1803480C - Способ получени композиционного покрыти на основе никел - Google Patents

Abstract

Использование: в машиностроении и. других област х техники дл  защиты от высокотемпературного окислени  и разрушени . Сущность изобретени : провод т гальваническое приращивание никелем крупнозернистых частиц дисперсного материала ( 50 мкм ) путем погружени  издели  в насыпную массу, погруженную в электролит никелировани . В качестве крупнозернистого дисперсного материала используют смесь частиц алюмини  и вольфрама при их объемном соотношении 70- 80 30-20,Частицы алюмини  предварительно обрабатывают в растворе, содержащем 300-320 г/л серной кислоты. В электролит никелировани  дополнительно ввод т ультрадисперсные ( 5 мкм) частицы вольфрама в количестве 15-20 г/л. Полученные покрыти  подвергают отжигу на воздухе при 190-230°С. 1 табл. со с

Description

Изобретение относитс  к гальваносте- гии и может получить применение в машиностроении и авиастроении при нанесении термостойких композиционных покрытий на детали из тугоплавких металлов и сплавов дл  защиты от высокотемпературного окислени  и разрушени .

Цель изобретени -- повышение жаростойкости и жаропрочности гальванокомпозиционных покрытий.

Это достигаетс  тем, что приращение зерен осуществл ют из смеси дисперсных частиц алюмини  и вольфрама при объем- ном соотношении 70- -80:30 20%, причем зерна алюмини  предварительно обрабатывают в растворе серной кислоты (300-ЗБО г/л) и затем подвергают отжигу в среде воздуха при температуре 190-230°С и в электролит никелировани  дополнительно ввод т ультрадисперсные ( 5 мкм) частицы вольфрама в количестве 15-20 г/л.

Способ осуществл ют следующим образом при нанесении покрытий на издели , например, из ниобиевого сплава 5ВМЦ(ос- н о иные операции):

1. Пескоструйна  обработка.

2. Обезжиривание.

3. Химическое травление в гор чем растворе КО I.

4. Химическое травление в растворе смеси азотио-плавиковой кислот.

5. Химическа  активаци  в концентрированной сол ной кислоте.

6. Электрохимическа  активаци  (предварительное никелирование) в кислом растворе хлорида никел .

00

о

00

N

00

о

7, Нанесение композиционного покрыи  из электролита,г/л:

Никель сульфаминовокислый 550-650 Никель хлористый12-15 Кислота борна  30-35 Прогресс 0,1-0,15 Ультрадисперсный порошок вольфрама ( 5 мкм) 15-20 при рН 3,2-3,5 температуре 50-60°С

а) путем приращивани  из однородной асыпной массы смеси дисперсных частиц люмини  и вольфрама размером 60-120 мкм при соотношении 70-80:30-20% в спокойном электролите и плотности тока 1,5- ,0 А/дм2

в течение1.5-2 ч

Дл  приращени  используют мешочек из фильтровальной ткани (лавсан, б зь), в который помещают соответственно подгоовленный дисперсный материал. Мешочек дисперсной массой погружают а электролит таким образом, чтобы верхний буртик мешочка располагалс  выше уровн  электролита . Покрываемое изделие помещают полностью в насыпную массу порошка, прием толщину сло  последнего (между покрываемой оверхностью и фильтрующей стенкой мешочка) елесообразно поддерживать в пределах 1-3 мм,,

Перед смешением дисперсных частиц порошка алюмини  подвергают обработке по следующей схеме:

- обезжиривание погружением в ацетоне;

- сушка на воздухе;

- обработка погружением и перемешиванием в растворе серной кислоты (300-320 г/л) при 18-25°С в течение 25-30 с;

- промывка в проточной воде;

- отжиг в среде воздуха при 190-230°С в течение 30-40 мин.

б) заращивание при перемешивании электролита и одновременном соосажде- нии с никелем ультрадисперсной фазы вольфрама

плотности тока3-5 А/дм до полного перекрыти  приращенного сло  крупнозернистых частиц.

8. Отжиг в разреженной среде (10 - Па) в три стадии:

300-350°С1-1,5 ч

900-950°С3-3.5 ч

1050-1150°С2-2,5 ч при скорости подъема температуры не более 150°/ч и охлаждении с печью.

На первой стадии достигаетс  достаточно полное удаление атомарного водорода. При повышении температуры алюминий начинает взаимодействовать с матричным металлом за счет диффузии атомов

сопр женных фаз и образовани  интерметаллических соединений. Этот процесс интенсивно протекает при температуре 900-950°С, вызыва  частичное растворение

ультрадисперсной фазы вольфрама в никелевой матрице, на последней стадии диффузионные процессы захватывают полностью дисперсную фазу вольфрама с образованием твердого раствора вольфрама в никеле и

соответствующих алюминидов. Примеры применени : 1. По прототипу:

1.1. - путем приращивани  и заращйва- ни  частиц алюмини  никелем;

1.2. - путем приращени  и заращивани- ем никелем сло  из смеси частиц алюмини  и вольфрама в соотношении 75:25%.

2. По предлагаемому способу согласно табл.1.

Сравнительные испытани  покрытий, полученных по указанным примерам применени  на детал х крепежа (болты) из спл; 5ВМЦ толщиной 100 ± 20 мкм, проводились в струе очищенного сжатого воздуха при давлении 0,4 МПа и температуре 1200± 10°С в течение 1000с. Жаростойкость определ лась по состо нию покрыти  после испытаний визуальным осмотром. Дл  определени  жаропрочности медные образцы с покрытием

подвергались испытанию на раст жение на машине РВМШ при 920 ± 10°С и скорости активного захвата 2 мм/мин.

Анализ результатов испытаний (см. таблицу ) свидетельствуете том, что предлагаёмый способ в заданных пределах значений его параметров обеспечивает значительно более высокие эксплуатационные характеристики по сравнению с известными. Это достигаетс  за счет одновременного сочетани  в получаемых покрыти х высокой жаростойкости и жаропрочности, что  вл етс  решающим фактором обеспечени  повышенной их защитной способности при длительном воздействии высоких температур в

окислительных средах. Эффективное сочетание указанных свойств в данном случае становитс  возможным благодар  оптимальному соотношению компонентов дисперсной фазы в рассматриваемой системе и

способу воздействи  на нее, в частности путем предшествующей химической и термической подготовки дисперсных частиц алюмини . Положительна  роль последнего св зана с уплотнением поверхностной оксидной пленки на частицах алюмини , что обеспечивает их стойкость в процессе электролиза .

Глубокий отжиг покрыти  способствует существенным качественным изменени м

фазового состава, который в итоге может быть представлен системой, состо щей из твердого раствора вольфрам.а в никеле, алюминидов никел  и вольфрама, а также дисперсной фазы смеси частиц оксида алюмини  и вольфрама. Точный анализ такой системы  вл етс  затруднительным, поэтому в данном случае можно говорить лишь о примерном массовом соотношении указанных компонентов системы: Ni-W 45-55%, смесь интерметаллидов типа NIAI, WAI 40- 35%, алюмини  3-2% и дисперсной фазы в виде смеси и W 12-18%.

Защитна  способность покрытий (см. табл.2), получаемых по данному способу, заметно понижаетс  при отсутствии требуемого дл  соответствующих условий эксплуатации дисбалланса указанных свойств покрыти . Так. при повышенном содержании вольфрама в суспензии дл  приращени , что предопредел ет неизбежное увеличение жаропрочности материала покрыти , защитна  способность последнего понижаетс . Очевидно, это происходит вследствие одновременного уменьшени  его жаростойкости, обусловленного веро тными локальными отклонени ми соотношени  концентрации компонентов дисперсной фазы, неоднородностью структуры , повышенным содержанием вольфрама в поверхностном слое покрыти  при пониженном содержании алюминидов и др. Аналогичный эффект имеет место при обратном соотношении концентрации дисперсных частиц в покрытии, то есть в тех случа х, когда следует ожидать снижени  жаропрочности покрыти .

Резкое снижение защитных свойств покрыти  происходит при отсутствии предшествующей обработки алюминиевого порошка, что следует объ снить неудовлетворительной соосаждаемостью неотожженных дисперсных частиц алюмини  с никелем в процессе электролиза, нарушением стабильности катодного процесса, вследствие частичного их растворени  в прикатодном слое электролита с образованием соответствующих гидратов окиси. Последнее усиливает эффект экранировани  поверхности-катода и защелачивани  прилегающего сло  электролита, что приводит

к образованию гидрата окиси никел  и ухуд- . шенмю качества выдел ющегос  осадка. Вызванные этими  влени ми отклонени  качества (локальное образование гидратов в приращенном слое дисперсных частиц) отчетливо обнаруживаютс  при визуальном осмотре даже невооруженным глазом. В итоге это приводит к ухудшению эсплуата- ционных характеристик покрытий.

0 Изобретение не требует существенных издержек производства дл  своей реализации и может быть освоено в услови х действующих гальванических производств машиностроительных предпри тий. Его

5 применение распростран етс  на широкий диапазон концентраций частиц в смес х приращиваемой дисперсной фазы, а также на комбинации приращиваемых дисперсных частиц алюмини  с частицами различ0 ной природы, что позвол ет варьировать выбором условий и параметров эксплуатации получаемых покрытий.

Экономический эффект от использовани  предлагаемого способа зависит от сто5 имости соответствующего узла или агрегата и определ етс  исход  из степени повышени  их долговечности, надежности и удешевлени  технологии нанесени  соответствующих покрытий.

Claims (1)

1. 0Формула изобретени 

   Способ получени  композиционного покрыти  на основе никел , включающий гальваническое приращивание никел  крупнозернистых частиц дисперсного мате5 риала ( 50мкм) путем погружени  издели  в насып ную массу, помещенную в электролит никелировани , и последующее гальваническое заращивание никелем, о т л и.ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  жаростойкости

   0 и жаропрочности покрытий, в качестве крупнозернистого дисперсного материала используют смесь частиц алюмини  и вольфрама при их объемном соотношении (70-80)-(30-20), причем частицы алюмини 

   5 предварительно обрабатывают в растворе, содержащем 300-320 г/л серной кислоты, подвергают отжиму на воздухе при 190- 230°С и в электролит никелировани  дополнительно ввод тультрадисперсные( 5 мкм)

   0 частицы вольфрама в количестве 15-20 г/л.

   Т а б л и ц а 1

   Приращивание из смеси дисперсных частиц алюмини  и вольфрама при объемном соотношении , %

   Таблица2