ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПО УВЕЛИЧЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН Севастьянова И.В., Старунов А.В., Балакай В.И.

DOI: 10Л2737/15558

Аннотация. Приведены технологические решения по увеличению надежности и срока службы деталей машин за счет замены хромовых покрытий композиционным никель-кобальт-фторопласт. Данное технологическое решение позволяет также снизить материальные и энергетические затраты, улучшить условия труда и загрязнение окружающей среды.

Ключевые слова: гальванотехника, электроосаждение, электролит, сплав, композиционное покрытие, никель-кобальт-фторопласт, хромирование, свойства, износостойкость, микротвердость, внутренние напряжения, сцепление, пористость.

Традиционный процесс хромирования позволяет получать твердые

хромовые покрытия, обладающие хорошими физико-механическими свойствами, такими, как коррозионная стойкость, износостойкость, твердость и низкий коэффициент трения. Однако, электролиты хромирования на основе солей шестивалентного хрома обладают серьезными недостатками. К ним относятся: очень низкая рассеивающая способность, высокая токсичность электролитов хромирования, крайне низкий выход по току при электроосаждении хромовых покрытий, снижение твердости при повышенных температурах. Стандартные электролиты хромирования на основе хромой кислоты относятся к числу наиболее опасных электролитов в современном производстве.

Хромсодержащие соединения относятся к соединениям, чрезвычайно опасным для человеческого организма. Обезвреживание их возможно лишь путем перевода в труднорастворимые соединения. Типового оборудования и методов для этого не предложено, поэтому каждое предприятие, в данном случае, поставлено в условия полной самостоятельности. Это, как правило, не улучшает экологическую обстановку в регионе. Технико-экономические расчеты показывают, что гораздо выгоднее не допускать попадание соединений хрома в сточные воды, чем выполнять сложную и требующую больших затрат энергии и средств очистку стоков.

В последнее время интенсивно разрабатываются технологии электролитического нанесения сплавов никеля с бором, индием, фосфором, способных заменить хромовые покрытия. Такие покрытия должны иметь низкий коэффициент трения, высокую износостойкость, достаточную защитную способность в различных условиях эксплуатации.

Известно, что электролитические покрытия на основе сплава никель-кобальт могут быть использованы в машиностроительной промышленности для увеличения срока службы и восстановления деталей машин. Они отличаются повышенной твердостью, коррозионной и износостойкостью. Это позволяет использовать их для упрочнения поверхности с целью повышения износостойкости деталей.

Для увеличения износостойкости в состав электролита для нанесения сплава никель-кобальт было предложено дополнительно вводить фторопластовую суспензию. Используя метод математического планирования экстремальных экспериментов Бокса-Уилсона разработан электролит для нанесения композиционного покрытая никель-кобальт-фторопласт состава, г/л: хлорид никеля шестиводный 200 - 300, сульфат кобальт семиводный 2,5 - 5,0, борная кислота 25 - 35, сахарин 0,5 - 2,0, суспензия фторопластовая - 4Д (СФ- 4Д) (ТУ 6-05-1246-81) 0,3 - 0,7 мл/л. Режимы электролиза: pH 1,5 - 5,0, температура 20 - 60 °С, катодная плотность тока 0,5 - 10 А/дм2, скорость перемешивания 60-100 об/мин.

Электролит готовили следующим образом. В электролитической ванне, заполненной до 3/4 необходимого объема водопроводной водой, при температуре 60 - 70 °С растворили борную кислоту, хлорид никеля, хлорид кобальта, сахарин. После того, как уровень электролита довели до необходимого объема, ввели СФ-4Д. pH электролита корректировали добавлением соляной кислоты, либо гидроксида натрия или калия (100 г/л).

Физико-механические свойства КЭП приведены в табл. 1.

Таблица 1 - Физико-механические свойства покрытий

Показатели свойств электролита и КЭП никель- кобальт-фторопласт

Характеристики электролитов и покрытий

Износостойкость в условиях граничного трения со сталью Ст 45 при нагрузке 2-3 МПа, мкм/ч

0,52-0,84

Микротвердость, ГПа

6,6-7,3

Внутренние напряжения, МПа

280 - 345

Пористость при толщине 6 мкм, пор/см2

7-16

Сцепление с основой из стали, меди и ее сплавов

Удовлетворяет ГОСТ 9.302-88

Содержание кобальта, мае. %

0,7 - 2,5

Содержание фторопласта, мае. %

0,9-3,1

Выход по току КЭП, %

98 - 106

Стабильность электролита, %

100

Износостойкость КЭП никель-кобальт-фторопласт превышает износостойкость хрома в 1,6 - 2,2 раза при сохранении основных физикомеханических свойств покрытий. Это позволяет увеличить надежность, срок службы деталей машин и механизмов, а также расширить область применения

КЭП никель-кобальт-фторопласт в качестве износостойкого покрытия в машиностроении.

Севастьянова Ирина Васильевна, магистр 1 курса технологического факультета Южно-Российского государственного политехнического университета имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, РФ

Старунов Алексей Викторович, аспирант 1 курса технологического факультета Южно-Российского государственного политехнического университета имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, РФ

Научный руководитель - Балакай Владимир Ильич, доктор технических наук, профессор кафедры стандартизации, сертификации и управления качеством, декан технологического факультета Южно-Российского государственного политехнического университета имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, РФ

УДК 621.357.7

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >