SU914652A1

SU914652A1 - Способ дополнительной обработки пористых фосфатных покрытий1

Info

Publication number: SU914652A1
Application number: SU802908949A
Authority: SU
Inventors: Vladimir A Belyj; Anatolij I Sviridenok; Vasilij A Struk; Vladimir V Meshkov; Valentin G Savkin
Original assignee: Inst Mekhaniki Metallopolimern
Priority date: 1980-04-07
Filing date: 1980-04-07
Publication date: 1982-03-23

Description

Изобретение относится к обработке поверхности металлов, в частности к способам дополнительной обработки фосфатных покрытий и может быть использовано в машиностроении , энергомашиностроении, электро- и радиотехнике с целью повышения работоспособности антифрикционных, преимущественно, электронагруженных, скользящих элементов узлов трения, эксплуатируемых о нормальных и экстремальных условиях: в вакууме, газовых и коррозионных средах, при переменных температурах воздействий ионизирующих излучений.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ дополнительной обработки пористых фосфатных покрытий солью металла, например хлористого свинца{Ί}*

Известная обработка повышает защитные свойства покрытия, однако не обепечивает получения достаточ2

ной износостойкости и электропроводности покоытия, необходимого для изготовления узлов трения.

Целью изобретения является повышение износостойкости и электропроводности покрытия.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу дополнительной обработки пористых фосфатных покрытий водным раствором солей металлов , выбранных из группы, включающей серебро, свинец и вис-мут, после обработки раствором покрытие подвергают нагреву при температуре разложения соли, а соли указанных металлов берут в виде формиатов и/или оксалатов в количестве 0,1-0,9 объема пор.

Сущность изобретения заключается в следующем.

На поверхность металлического

контртела наносят, например осаждением из растворов, пористый слой солей из фосфатов металлов контртела,

3

914652

4

напримео Си, Ре, и других. В результате протекания сложных электрохимических процессов на поверхности металлического контртела образуется слой, состоящий, главным образом из его фосфатов, нап'римео на медном контртеле -фосфаты меди, на латуни - фосфаты меди, цинка и других металлов, входящих в состав фосфатирующего препарата. Затем (

сообщающиеся поры полученного слоя заполняют солями муравьиной и/или щавелевой кислот пластичных металлов выбранных из группы серебро, медь, свинец, висмут. Заполнение можно , осуществлять любым известным методом, в частности из раствора при воздействии УЗ-колебаний. Использование смесей муравиьных и щавелевых солей металлов позволяет значительно усилить достигаемый эффект улучшения эксплуатационных свойств за счет проявления индивидуальных свойств металлов, а также образующихся твердых сплавов, эвтектик. Огоаничение · объема заполнения пор в диапазоне П,1-0,9 определено эмпирически и обусловлено резким ухудшением эксплуатационных характеристик контактной пары,. в частности низкой износостой- . костью в вакууме при отклонении от указанного диапазона. Затем полученный на контртеле слой подвергают нагреву и неокислительной по отношению к металлу среде, например жидкой, газообразной, при температуре разложения используемых муравьиных и щавелевых кислот солей металлов. В качестве такой среды, могут быть, например использованы, глицерин, вакуум азот и другие. В результате на поверхности металлического контртела образуется восстановленный из солей металл (или сплав) в виде пространственного каркаса, обеспечивающего надежный электрический контакт неподвиж- * ного элемента и металлического контртела .

Усовершенствованием данного способа является дополнительное введение в поры слоя из Фосфатов металлов по- ^:рошкообразных твердых смазок. Введение их можно осуществлять двумя методами. Первый заключается в том, что в поры слоя из Фосфатов металлов вводят порошкообразные твердые смаз- ^;ки, на поверхность которых нанесены соли металлов муравьиной и щавелевой кислот, причем дисперсность их должна быть меньше размера пор, например до 10-30 мин, а затем подвергают нагреву, Второй способ поедполагает механическое введение порошкообразных

5 твердых смазок в сформированный слой из Фосфатов металлов с металлическим каркасом путем, например втирания, обкатки роликом и другими методами.

3 качестве твердых смазок использу0 ют графит, стеараты металлов, дихалькогениды пеоеходных металлов, полимера. Ограничение объема смазок 0,ΙΟ, 9 объема пор определено эмпирически и связано, в случае нарушения это5 го требования с недопустимым ухудшением стабильности контактных свойств в вакууме, а также с интенсификацией процессов контактной коррозии в газовых средах с повышенной корродирующей способностью, например, в среде углекислого газа при ЗбЗ°К.

Механизм работы предлагаемого композиционного слоя следующий.

Слой фосфатов металлов (толщиной 1-25 мкм) воспринимает основные механические нагрузки, обеспечивает, в основном износостойкость пары, например металлическое контртело антифрикционный электропроводный материал на основе полимерного связующего. Металлический пространственный каркас способствует стабильному токопрохождению в скользящем контакте, улучшает теплоотвод из контактной зоны и воспринимает часть механической нагрузки. В результате достигается высокая износостойкость электбонагруженной пары и стабилизация контактных характеристик, например переходного падения напряжения в контакте, пульсаций тока и других. Дополнительное введение в слой Функциональных твердых смазок способствует резкому снижению коэффициента тре ния, что весьма важно в условиях вакуума, реализует оптимальные условия самосмазывания и, как следствие, приводит к повышению износостойкости .

Пример 1. На обезжиренную поверхность медного коллектора микродви гателя типа ДПМ-25-НЗ осаждением из раствора состава, вес.?: препарат мажеф (ГОСТ 6193-52) 6, Ζη(ΝΟ₃).7, Ма.ЧО₃ 0,3, Си(ИС00)^1, вода - до 100, наносят слой фосфатов, толщиной 3~5 мкм. Поры слоя заполняют оксалатом серебра Ад^С^ОцОсаждением его из аммиачного раствора, в количестве

5 914652 6

0,10-0,90 объема пор. Затем модифицированную поверхность подвергают нагреву при 485-495°« до разложения 90-95 вес.м. соли в глицерине, после чего производят отмывку последнего 5 дистиллированной водой.

П р и м е р 2, На обезжиренную поверхность титанового покрытия медного кольца наносят слой форсфатов из раствора состава, вес.%: Ю

Νη₃ΡΟ₄ 50; ХР 20, 50%-ный НР 11,5, остальное вода при 358°«. Поры слоя заполняют графитом и формиатом меди осаждением их из жидкой смеси. Полученный слой подвергают нагоеву при 15 455-465 К в вакууме 10 - 10"⁵Τορρ до разложения 90-95 вес.ч. соли.

П р и м е р 3. На обезжиренную поверхность стали 45 наносят слой фосфатов из раствора следующего 20

состава, вес.%: мажеф 30, СиСИСОО)^. 1,3, остальное вода - до 100. Температура раствора 368 К, время обработки 3 мин. Толщина слоя ΒΙΟ мкм. Поры слоя заполняют смесью 25 солей: формиата свинца и оксалата висмута (80-20) в количестве 0,8 объема пор. Полученный слой подвергают нагреву в среде диэтиленгликоля при 540 К, В поры наружной по- 30 верхности механически втирают порошкообразные твердые смазки: продукты термоокислительной деструкции полиэтилена низкого давления в количестве 0,2 объема пор. ₃₅

П о и м е о 4. На обезжиренную поверхность коллектора из латуни Л-62 наносят слой Фосфатов из водного раствора, г/л: мажеФ (ГОСТ 619352) 50, Ζη(ΝΟ₃)₂6Ω, МаЧП₃2, Си(\О₃)₂ 8 _4ОТемпература раствора 333 время обработки 3 мин, толщина слоя фосфатов 5 мкм. Полученный слой обрабатывают смесью графита и оксалата серебра в соотношении 50:50 вес.ч., ₄₅после чего методом индукционного нагрева разлагают оксалат серебра о среде воздуха..

ПримерЗ. На обезжиренную поверхность коллектора из латуни 1-62 ₅₀наносят слой фосфатов из раствора, состав которого аналогичен приведенному в примере 4. Полученную пленку обрабатывают смесью графита и оксалата серебра (50:5θ), которую получают обработкой 50 г графита 200 г 25%-ного водноаммиачного раствора . оксалата серебра с последующей сушкой и измельчением. После обработки фосфатной пленки сухой смазкой проводят термообработку при 150-20(г С в течение 0,5-1 ч в среде воздуха.

Некоторые эксплуатационные характеристики электронагруженных узлов трения скольжения, достигаемые при использовании предлагаемого способа, приведены в таблице.

Экспериментальные исследования показывают, что важным свойством предлагаемого способа является повышение работоспособности антифрикционных ненагруженных электрическим током узлов трения скольжения например металлический вал - металлический подшипник скольжения. Повышение работоспособности в данном случае обусловлено уменьшением интенсивности изнашивания, снижением коэффициента трения.

Наибольший эффект в результате использования предлагаемого способа достигается при использовании в сочетании ς композициями антифрикционными материалами на основе полимеров, наполненных коллоидными металлами и функциональными добавками: стеклотканью, графитом. Это обусловлено в значительной мере, высокими самосмазывающимися свойствами используемых полимеров. Несколько меньший эффект достигается при повышении работоспособности узлов трения скольжения металлический вал - полимерный подшипник (капролон, полиэтилен, фторопласт) .

Предлагаемый способ дополнительной; обработки фосфатных покрытий найдет применение для повышения эффективности использования электронагруженных узлов трения скольжения, подшипников скольжения и в других узлах с повышенными требованиями к надежности при эксплуатации в нормальных и сложных климатических условиях.

7

914652

8

ω

χ

I

φ

7

Φ

Σ

X

Ο

X		X ό'?
а		а о
с		с са
	о
ш	СЧ	аз ф
0		0 ф
СО	о	со с;
ф	сг .	ф о
X		X ю
ь		• н

0)

X

ο

>

С

φ

ο

ς

υ

χ

»

ΊΓ <0

ΣΓ

1

α>

I

1

Η

·£

ι

I

сс

*

Φ

ι

1 X

χ

φ

I

» X

X

Η

Ш

Ο 1

θ

и>

σ.

ил

о

ил

О

о

X

1 ГТ

φ

X

ΟΛ ι

СЧ .

40

-4*

-сг

оо

СП

40

-сГ

<*>

та—

Σ

1 Φ

4

ο

X

• .

I

»—

та—

л?

Л

ι υ

Φ

ϋ

ο

1

I

1 .0

С

1

α

1 Ц

Ш

1

φ

1 >

ο

σ\

--—

Σ

1 С

и

σ:

ο

1

X

1

ο

χ

ο

1

ς

1 Φ

I

X

1

ο

1 X

4

та

1

С

1 X

Ο

>ί

4

*

1

ο

1 7

X

£

Φ

X

I

ς

1 X

φ

α

ο

Η

Ο 1

ил

О

С

о

ил

о

О

о

ил

ς

1 4

ο

г

υ

ил ι

ОС

<ί"

са

ил

г-

40

-сГ

са

ил

Φ

1 Φ

φ

ο

I

Η

I со

С

I

Ш

X

I

φ

Σ

запуске

ι

X

Ф	1 =г	ф		ф		1
а	I X	Ω.	ф	X		1
Ф	—'¹ £	Ь	I	>>		1 о	40	ил	оо	о
с	5 1 ©			ч		1 СЧ	та—	та—	т—	СЧ
	Σ ι та	ь	СС	со	X		та	та	та	та
о	та ι о	I	X	о	X	1 с	о	.О	О	О
	X 1 Ы	ф	X	^□3		1

Η

ο

φ

>2

н

X

та-

Σ

1

та

X

1

3

1

СО

ф

1

4 _ПО

о

ил

и

ς

X

1

X

1 Осо

та—·

о

та-

ал

о

. ил

О

00

СЧ

со

1

•о

1

ф

1

ф

1

со

н

1

аз

1 с

о

О

о

-сг

-т

-сГ

о

.й

1

X

та

1

та—

X

=г

1

со

1

X

|

Л

о

1

о

1

н

О

1

X

1

о

К

1

=г

1

о

X

1

ф

1

ф

1

X

ф

1

X

1

н

1

со

ς

1

>>

1

ф

X

<0

1

ч

ι ил

о

40

ал

45

00

ил

-э·

ил

ал

>,

и

1

со

1 ·“"

та—

о

та—

СЧ

та-

та—

·—

та—

X

ОС

о

*

С

ф

X

1

со

1 о

о

О

о

О

о

О

и

1

н

X

1

X

1

I

та

1

ф

ο

1

ф со	1 3 о а о	X Σ X X со ф	X X	X X ф	ι 1 1 1 1 ι ил
ф о X	ф X X
2	ф	с	Ω.	сГ	X	1 о	та—
ф	I		ю	а	со		та
р	ς	а	0	ф	ф .	1 о	о
ю	о	о	0	со	Σ	1
с	с	с	X	ь	и	1

ил	о	Щ	ил	ил
г-*	ал	СП	о	та—	ил	ал	ал
та	»1	та	та	та	та	та	та
о	о	о	О	О	Ό	О	О

ф о I	Ф X X ф X	1 к с; О	1 с; ф н	1 Ф X Ω. > >Х	>Х 0 со ф	Ι-	1 1 1 1 1 ι ил
Σ	ς	и	ф	Σ О	с;	Ο	1 о	о
ф	0		Σ	X	ф	ς		та
	с	а.		СО 5	ш	и	1 о	о
Ю	ф	О	X	0 -0	ф	X	1
О	со	с	Σ	ς со	н	X	1

	О	ил	ил	ил
г-	ал	ал	о	г—	ил	сп	ал
та	та	та	та	-та	та	та	та
О	О	О	О	О	О	О	О

X 1
а	н	1
ф	X	1	та-
со	ф	1

ΜΛ

СЧ

са -τ ил

ο.

φ

Σ

X

Ο.

С7

<4

9

914652

10

Продолжение таблицы.

φ

ζ

ι

χ

φ

•Γ

$

Ο.

χ

о.
с	с№
т	О
0	-т
ф
ф	о
μ	а;
о	ф *
о	и
ς
и	с
X	ф
ΣΓ	ф

		1		ф			-г
		1		1-	¥
		1	X	ж	ф
		1 X	X	ф
£		1 X	X	μ	со
X		1 =г	ф	X				о
X		1 Ф	СГ	о	X			СП
о.		1 о	ф	X	а
ф		1 Л	с		с
х		1 Ц		ш
X		1 >,	о
ц		1 с	и	X	о
о		1	о	X	о
с		1 Ф	X	X		.хр
о		1 X	сг	ф	ф
Ц		1 X	О	¥	ст	«к
*-»		1 X	X	ф	ф	X
ф		1 X	ф	а	о.	н		о
μ		ι с;	о.	с	υ	о		сг»
0)		Г Ф	ф	ф		о-
Σ		1 оо	с	X	а»	X
и
ф		1 X	1
а	х—-X	1 ΣΤ	Ф		ф
ф	X	1 X	сх	ф	X
с	Σ	1 θ	μ	X	х
	ф	ι е			СЕ	X
ш	У	ι та	μ	ОС	ф	X
	н	1 о	χ	X	о
	ф	I	φ	X	аэ
ф	=1	1
а	о
μ	о.
о		1		1
>х	*	г		1
о	та	1 I			0)
со	ς	1 X		1	X
о	та	1 3		1	>,
		1 Ф		1
ф		1 X		1
л		1 Ф	о	ί	ф
X		1 X	μ·	1	ω
I		1	(1)	1
о		1	=г	1	а)
			η
=г		ι μ	□.	1
ф		ι и	μ	1
μ		1 о	*	1	та
ф		Г X	φ	1	X
>>		1 со	Ц	1	>.
Ц		1 X	φ	1	с!
с		ι υ		1	ф
и		1 X	IX	»	та
*		1 Ф	X	1	ш
о		ι μ	X	1
		1 X	φ	1	ф
		4 з:	со	1	X
		X
	0)	1 Σ
	X	3 3
ф	X	о I	X	X
о	ф	О. Ф	2	Σ
X	X	о та	я	ф
Σ	с;	с а	СГ	*
ф	о	ю	а	ф
	С	а о	0)	ф
ш	ф	о о	со	Σ
о	ф	с х	μ	υ				ΐ
	ф
	X	1 1	\|		>х
та	X	в: с;	ф	X	о
о	та	с; та	а		со	μ
X	X	О н	>, >х	та	о
Σ	с	и ф	Σ	о	с;	Ц
та	о	Σ		X	та	и
1°	с	а	а	X	СО	X
о	ф	о X	о	Л	ф	ьг
о	ф	с: х	с;	со	3·

X	μ
а	X
ф	Ф
СП								—м

иг»

иг>

сг»

ил ип о

40 ЧО Г⁴*

о о ил

ч0 1Г\ <г

кГ»

сч

1П	о	СП	<—	ин
г—	г—	о	о
»·
о	О	•С	о	о

ип

сч.

о

40

о

иг»

о

сч

о

1Г»

О

СП

о

<п

о

ин				ин
о	т—	сч	сп	он
».	*.		*»	♦.
о	&	о	о	о

^;В составе микроэлектродвигателей постоянного тока типа ДПР-62 и ДП-1,5-2 В составе медных колец диаметром 10 мм при скорости 2,1 м/с, нагрузке 2 кг/см и плотности тока 80 А/см^·. 8 качестве электрощеток используют металлополимерные электрощетки.

та

£

X

(О

иг»				ин	1 1	□*
о	Г—	оо	от	СП	1
•X	·,	№	Л	·»	1	ф
о	О	О	о	о	1

СЧ СИ «3*

1А

Σ

X

О.

с

α

φ

χ

□.

с:

¹¹.

Claims

Формула изобретения

Способ дополнительной обработки пористых фосфатных покрытий водным раствором солей металлов, выбранных из группы, включающей серебро, медь, свинец и висмут, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости и электропроводности покрытия, после обработки раствором

914652 12

его подвергают нагреву при температуре разложения соли, а соли указанных металлов берут в виде формиатов и/или оксалатов а количестве 0,1- '

5 0,9 объема пор.