RU2416679C2 - Method of forming wear resistant galvanic metal coatings - Google Patents
Method of forming wear resistant galvanic metal coatings Download PDFInfo
- Publication number
- RU2416679C2 RU2416679C2 RU2009114009/02A RU2009114009A RU2416679C2 RU 2416679 C2 RU2416679 C2 RU 2416679C2 RU 2009114009/02 A RU2009114009/02 A RU 2009114009/02A RU 2009114009 A RU2009114009 A RU 2009114009A RU 2416679 C2 RU2416679 C2 RU 2416679C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coating
- hardness
- coatings
- galvanic
- wear resistant
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к восстановлению изношенных деталей машин и механизмов путем нанесения на их поверхность гальванических железных покрытий, обладающих повышенной износостойкостью.The invention relates to the restoration of worn parts of machines and mechanisms by applying to their surface galvanic iron coatings with high wear resistance.
Известен способ нанесения на поверхность изношенных деталей гальванических железных покрытий с целью восстановления их геометрических размеров и упрочнения истираемой во время работы поверхности [1]. При этом восстанавливаемая деталь и растворимый анод, изготовленный из низкоуглеродистой стали, помещаются в раствор электролита, содержащего соли железа, натрия виннокислого, серную и соляную кислоты, и подключаются к источнику тока. Электролиз ведется при постоянной плотности тока до получения требуемой толщины покрытия. При плотности катодного тока 60-100 А/дм2 покрытия имеют твердость 50-60 HRC и высокую износостойкость, сравнимую с износостойкостью закаленной углеродистой стали.A known method of applying to the surface of worn parts of galvanic iron coatings with the aim of restoring their geometric dimensions and hardening the surface to be abraded during operation [1]. In this case, the restored part and the soluble anode made of low-carbon steel are placed in an electrolyte solution containing salts of iron, sodium tartaric acid, sulfuric and hydrochloric acids, and connected to a current source. Electrolysis is carried out at a constant current density until the desired coating thickness is obtained. At a cathode current density of 60-100 A / dm 2, the coatings have a hardness of 50-60 HRC and high wear resistance comparable to that of hardened carbon steel.
Недостатком этого способа является высокая хрупкость покрытия, что приводит к его разрушению в процессе эксплуатации.The disadvantage of this method is the high fragility of the coating, which leads to its destruction during operation.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ формирования износостойких композиционных гальванических железных покрытий, получаемых из электролитов-суспензий в процессе гетероадагуляции частиц дисперсной фазы на катоде с последующим их заращиванием электроосажденным металлом-матрицей [2]. В качестве частиц дисперсной фазы, в частности, используют карбиды, оксиды, бориды, нитриды, обладающие высокой твердостью по сравнению с металлической матрицей гальванического покрытия. Максимальная износостойкость композиционных покрытий достигается при отношении твердости частиц дисперсной фазы к твердости материала металлической матрицы, лежащем в интервале от 4 до 8. Размер дисперсных частиц должен соответствовать оптимальной площади контакта, необходимой в процессе приработки трущихся поверхностей. В зависимости от назначения восстанавливаемой детали он составляет 10-30 мкм [2].Closest to the proposed method is a method of forming wear-resistant composite galvanic iron coatings obtained from suspension electrolytes in the process of heteroadagration of particles of the dispersed phase at the cathode, followed by their overgrowing with an electrodeposit metal matrix [2]. Particles of the dispersed phase, in particular, are carbides, oxides, borides, nitrides having high hardness in comparison with the metal matrix of the electroplated coating. The maximum wear resistance of composite coatings is achieved when the ratio of the hardness of the particles of the dispersed phase to the hardness of the material of the metal matrix, lying in the range from 4 to 8. The size of the dispersed particles should correspond to the optimal contact area required during running-in of rubbing surfaces. Depending on the purpose of the restored part, it is 10-30 microns [2].
Недостатками этого способа являются:The disadvantages of this method are:
- трудность получения покрытий с заданной концентрацией дисперсной фазы;- the difficulty of obtaining coatings with a given concentration of the dispersed phase;
- отсутствие химических связей между металлической матрицей и частицами дисперсной фазы, что в ряде случаев приводит к выкрашиванию дисперсных включений.- the absence of chemical bonds between the metal matrix and particles of the dispersed phase, which in some cases leads to chipping of dispersed inclusions.
Задача изобретения - создание структурной гетерогенности химически однородного материала гальванического покрытия для последующего формирования аналога матрицы невысокой твердости с твердыми включениями.The objective of the invention is the creation of structural heterogeneity of a chemically homogeneous galvanic coating material for the subsequent formation of an analogue of a matrix of low hardness with solid inclusions.
Технический результат - повышение износостойкости покрытий.The technical result is an increase in the wear resistance of coatings.
Результат достигается тем, что на поверхность детали наносят гальваническое покрытие из раствора электролита, содержащего соль железа, серную и соляную кислоты, а далее последовательно формируют слои железа толщиной 10-30 мкм, отношение твердостей которых составляет 4-8.The result is achieved by the fact that a galvanic coating is applied to the surface of the part from an electrolyte solution containing an iron salt, sulfuric and hydrochloric acids, and then iron layers 10-30 microns thick, the hardness ratio of which is 4-8, are subsequently formed.
Покрытие наносят из электролита железнения следующего состава:The coating is applied from an iron electrolyte of the following composition:
Температура электролита 50°С.The temperature of the electrolyte is 50 ° C.
Вначале при плотности катодного тока 10 А/дм2 в течение часа наносят слой покрытия толщиной 0,1 мм твердостью 7-12 HRC [3], служащий металлической матрицей для дальнейшего формирования чередующихся слоев относительно высокой и низкой твердости. Затем последовательно наносят слои твердостью 50-55 и 7-12 HRC толщиной 10-30 мкм каждый при плотностях катодного тока 60-100 и 10 А/дм2 соответственно. Время нанесения более твердого из указанных слоев 1-4 минуты, менее твердого - 6-18 минут. Всего в процессе восстановления детали формируется 5-10 пар слоев, отношение твердостей которых составляет 4-8.First, at a cathode current density of 10 A / dm 2 , a coating layer with a thickness of 0.1 mm with a hardness of 7-12 HRC [3] is applied over an hour, serving as a metal matrix for the further formation of alternating layers of relatively high and low hardness. Then, layers with a hardness of 50-55 and 7-12 HRC are successively applied with a thickness of 10-30 μm each at cathodic current densities of 60-100 and 10 A / dm 2, respectively. The application time of harder of these layers is 1-4 minutes, less hard - 6-18 minutes. In total, in the process of part restoration, 5-10 pairs of layers are formed, the hardness ratio of which is 4-8.
Гальваническое покрытие с чередующимися слоями низкой и высокой твердости ("слоистое" покрытие) аналогично по своим свойствам гальванопокрытию с твердыми дисперсными включениями другой фазы. Поскольку преимущественный рост гальванического покрытия происходит на микронеровностях рельефа, то сформированный при высокой плотности катодного тока твердый слой аналогичен твердым дисперсным частицам. Время наращивания твердого слоя подбирают так, чтобы размер сформированных на микронеровностях твердых зерен соответствовал оптимальному с точки зрения износостойкости размеру дисперсных частиц (10-30 мкм) [2]. Наращиваемый далее слой невысокой твердости исключает выкрашивание износостойкого слоя высокой твердости. Чередующиеся слои высокой и низкой твердости позволяют формировать износостойкий слой значительной толщины, до 1,5 мм.A galvanic coating with alternating layers of low and high hardness (“layered” coating) is similar in its properties to electroplating with solid dispersed inclusions of another phase. Since the predominant growth of the electroplated coating occurs on the microroughnesses of the relief, the solid layer formed at a high cathode current density is similar to disperse solid particles. The time of build-up of the solid layer is selected so that the size of the solid grains formed on the microroughness corresponds to the optimal particle size (10-30 μm) from the point of view of wear resistance [2]. The layer of low hardness that builds up further eliminates the chipping of the wear-resistant layer of high hardness. Alternating layers of high and low hardness make it possible to form a wear-resistant layer of considerable thickness, up to 1.5 mm.
Пример конкретного выполнения способа нанесения износостойких "слоистых" гальванических покрытий: нанесение покрытий производилось на поверхность образцов, изготовленных из стали 45, поскольку большое количество автомобильных и других деталей изготавливается из этой стали. Перед нанесением покрытий образцы имели диаметр 40 мм и толщину 8 мм. Образцы обезжиривались кипячением в 5%-ном растворе едкого натра в течение десяти минут, затем последовательно промывались в проточной горячей (60°С) и холодной (20°С) воде в течение одной минуты. Образцы соединялись с токопроводящей шиной. Поверхности оснований изолировались диэлектрическими шайбами для того, чтобы нанесение покрытий осуществлялось только на цилиндрическую поверхность. Непосредственно перед нанесением покрытий образцы подвергали финишной анодной обработке в 35%-ной серной кислоте при комнатной температуре в течение 30 секунд при плотности анодного тока 60 А/дм2. Затем образцы промывались струей горячей (60°С) воды и помещались в ванну с электролитом железнения, состав и температура которого приведены выше.An example of a specific implementation of the method of applying wear-resistant "layered" electroplated coatings: the coating was applied to the surface of samples made of steel 45, since a large number of automotive and other parts are made of this steel. Before coating, the samples had a diameter of 40 mm and a thickness of 8 mm. The samples were degreased by boiling in a 5% sodium hydroxide solution for ten minutes, then washed successively in running hot (60 ° C) and cold (20 ° C) water for one minute. Samples were connected to a conductive busbar. The surfaces of the substrates were insulated with dielectric washers so that coating was carried out only on a cylindrical surface. Immediately prior to coating, the samples were subjected to finish anode treatment in 35% sulfuric acid at room temperature for 30 seconds at an anode current density of 60 A / dm 2 . Then, the samples were washed with a jet of hot (60 ° C) water and placed in a bath with ironing electrolyte, the composition and temperature of which are given above.
При плотности катодного тока 10 А/дм2 в течение часа на цилиндрическую поверхность образца наносился слой покрытия толщиной 0,1 мм твердостью 7-12 HRC. Затем последовательно были нанесены десять пар слоев толщиной 20 мкм каждый при плотности катодного тока 100 и 10 А/дм2 и твердостью 50-55 и 7-12 HRC соответственно. Время нанесения более твердого из указанных слоев 1,5 минуты, менее твердого 15 минут. После шлифовки на глубину 0,1 мм определялась износостойкость образцов на машине СМЦ-2.At a cathode current density of 10 A / dm 2 , a coating layer 0.1 mm thick with a hardness of 7-12 HRC was applied on the cylindrical surface of the sample for an hour. Then ten pairs of layers 20 μm thick each were sequentially deposited at a cathode current density of 100 and 10 A / dm 2 and hardness of 50-55 and 7-12 HRC, respectively. The application time of the harder of these layers is 1.5 minutes, less than hard 15 minutes. After grinding to a depth of 0.1 mm, the wear resistance of the samples on the SMTS-2 machine was determined.
Результаты сравнительных испытаний величины износа "слоистых" покрытий, полученных предложенным способом, и контрольных, нанесенных в тех же самых условиях при постоянной плотности катодного тока 20 А/дм2 приведены на чертеже. Условия испытаний: колодка - АМКО-8-1-3, скорость движения 3,14 м/с, время испытаний 1 час, смазка - минеральное масло М10Г2. Видно, что величина износа "слоистых" покрытий приблизительно на 30% меньше, чем контрольных.The results of comparative tests of the wear value of "layered" coatings obtained by the proposed method, and control, applied under the same conditions at a constant cathode current density of 20 A / DM 2 are shown in the drawing. Test conditions: block - AMKO-8-1-3, travel speed 3.14 m / s,
Таким образом, экспериментально установлено, что формирование "слоистых" покрытий приведенными выше средствами и методами позволяет достичь технический результат: повышение износостойкости примерно на 30%.Thus, it has been experimentally established that the formation of “layered” coatings by the above means and methods allows to achieve a technical result: an increase in wear resistance by about 30%.
Источники информацииInformation sources
1. Мелков М.П., Шевцов А.Н., Мелкова И.М. Восстановление автомобильных деталей твердым железом. - М.: Транспорт, 1982. - 198 С.1. Melkov M.P., Shevtsov A.N., Melkova I.M. Restoring automotive parts with hard iron. - M .: Transport, 1982. - 198 S.
2. Гурьянов Г.В. Электроосаждение износостойких композиций. Кишинев: ШТИИНЦА, 1985. - 238 С.2. Guryanov G.V. Electrodeposition of wear resistant compositions. Chisinau: STIINZA, 1985 .-- 238 S.
3. Ивашкин Ю.А., Коваленко Л.В., Потапенков Е.В. Твердость и износостойкость гальванических железоникелевых покрытий. - Ремонт, восстановление, модернизация, 2006, №3, с.41-42.3. Ivashkin Yu.A., Kovalenko L.V., Potapenkov E.V. Hardness and wear resistance of galvanic iron-nickel coatings. - Repair, restoration, modernization, 2006, No. 3, p.41-42.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009114009/02A RU2416679C2 (en) | 2009-04-13 | 2009-04-13 | Method of forming wear resistant galvanic metal coatings |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009114009/02A RU2416679C2 (en) | 2009-04-13 | 2009-04-13 | Method of forming wear resistant galvanic metal coatings |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009114009A RU2009114009A (en) | 2010-10-20 |
RU2416679C2 true RU2416679C2 (en) | 2011-04-20 |
Family
ID=44023684
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009114009/02A RU2416679C2 (en) | 2009-04-13 | 2009-04-13 | Method of forming wear resistant galvanic metal coatings |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2416679C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2503751C2 (en) * | 2011-11-14 | 2014-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянская государственная инженерно-технологическая академия". | Method of iron coat electroplating in flowing electrolyte with coarse disperse particles |
RU2781400C1 (en) * | 2021-06-11 | 2022-10-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Брянский государственный аграрный университет" | Method for galvanic restoration of a worn steel part in a flow electrolyte with disperse particles |
-
2009
- 2009-04-13 RU RU2009114009/02A patent/RU2416679C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2503751C2 (en) * | 2011-11-14 | 2014-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянская государственная инженерно-технологическая академия". | Method of iron coat electroplating in flowing electrolyte with coarse disperse particles |
RU2781400C1 (en) * | 2021-06-11 | 2022-10-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Брянский государственный аграрный университет" | Method for galvanic restoration of a worn steel part in a flow electrolyte with disperse particles |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009114009A (en) | 2010-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105386089B (en) | A kind of Trivalent hard chromium electroplating solution and its application in hard chrome plating | |
US8277953B2 (en) | Production of structured hard chrome layers | |
JP6788506B2 (en) | Passivation of microdiscontinuous chromium precipitated from trivalent electrolyte | |
Sheu et al. | Effects of alumina addition and heat treatment on the behavior of Cr coatings electroplated from a trivalent chromium bath | |
CN108950671B (en) | Stainless steel-based corrosion-resistant and wear-resistant coating structure and preparation method and application thereof | |
Karahan | Effects of pH value of the electrolyte and glycine additive on formation and properties of electrodeposited Zn-Fe coatings | |
CN111607817A (en) | Alloy of iron group element and tungsten and silicon carbide composite coating as well as preparation method and application thereof | |
CN209779038U (en) | Production system of corrosion-resistant and wear-resistant stainless steel-based coating structure | |
CN107245733A (en) | A kind of method of the crisp cadmium plating of high-strength steel low hydrogen | |
RU2416679C2 (en) | Method of forming wear resistant galvanic metal coatings | |
US6355154B1 (en) | Article plated with boron carbide in a nickel-phosphorus matrix, and process and bath for its preparation | |
EP2180088B2 (en) | Method for electroplating hard chrome layers | |
CN105420775A (en) | Method for preparing La-Ni-Mo-W/GO composite deposit layer on carbon steel substrate | |
EP1766106A2 (en) | Pulse reverse electrolysis of acidic copper electroplating solutions | |
US2947674A (en) | Method of preparing porous chromium wearing surfaces | |
KR102215241B1 (en) | Surface hardening method using post heat treatment of aluminum alloy oxide layer | |
RU2489527C2 (en) | Electrolyte composition of antifriction electrolytic zinc-iron alloy for deposition in hydromechanical activation conditions | |
CN111560633A (en) | Method for electrodepositing Ni-P-SiC composite coating | |
CN111133132B (en) | Coated laminate and method for producing same | |
RU2484185C1 (en) | Wear-resistant coating production method | |
CN1262345A (en) | Plasma intensified electrochemical surface-porcelainizing process and its products | |
RU2503751C2 (en) | Method of iron coat electroplating in flowing electrolyte with coarse disperse particles | |
RU2816237C1 (en) | Electrolytic deposition method of iron coating | |
RU2694398C1 (en) | Electrolyte for production of iron-nickel alloys | |
CN103060867B (en) | The preparation method of conductive rollers working lining |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130414 |