RU2221905C1 - Способ получения композиционных покрытий на основе хрома - Google Patents
Способ получения композиционных покрытий на основе хрома Download PDFInfo
- Publication number
- RU2221905C1 RU2221905C1 RU2002112490/02A RU2002112490A RU2221905C1 RU 2221905 C1 RU2221905 C1 RU 2221905C1 RU 2002112490/02 A RU2002112490/02 A RU 2002112490/02A RU 2002112490 A RU2002112490 A RU 2002112490A RU 2221905 C1 RU2221905 C1 RU 2221905C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diamond
- particles
- workpiece
- electrolyte
- cluster
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 14
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 11
- 239000011651 chromium Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 16
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims abstract description 51
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims abstract description 48
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 6
- KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L chromic acid Substances O[Cr](O)(=O)=O KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 5
- AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N furo[3,4-b]pyrazine-5,7-dione Chemical compound C1=CN=C2C(=O)OC(=O)C2=N1 AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 36
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 3
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 abstract 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 22
- 229910001430 chromium ion Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 239000011882 ultra-fine particle Substances 0.000 description 3
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 2
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электролитическому нанесению покрытий на металлы и может быть использовано в металлургии и машиностроении. Предложен способ, включающий электрохимическое осаждение из электролита на основе хромовой кислоты, содержащего взвесь коллоидных кластерных частиц алмаза, на обрабатываемое изделие, которое ведут в электролите с переменной по его объему концентрацией коллоидных кластерных частиц алмаза, причем максимальную концентрацию коллоидных кластерных частиц алмаза создают вокруг обрабатываемого изделия, которое вращают вокруг оси. Изобретение позволяет повысить твердость наносимого покрытия путем регулирования в широком диапазоне содержания кластерных частиц алмаза по толщине хромового покрытия. 1 з.п.ф-лы.
Description
Изобретение относится к электролитическому нанесению покрытий на металлы и может быть использовано в металлургии и машиностроении для получения особо твердых хромовых покрытий при изготовлении валков прокатных станов и режущего инструмента.
Известен способ нанесения на функциональные поверхности инструментов покрытий из хрома, включающий электрохимическое осаждение в электролите с постоянной по объему концентрацией ультрадисперсных частиц алмаза (см., например, Технология и эффективность кластерного покрытия режущих инструментов ультрадисперсным порошком искусственных алмазов. Коган Б.И., Плотников В.В. - Вестник Кузбас. гос. техн. универ., 2000, 5.- С. 65-67).
Недостатком данного способа является низкая твердость наносимого на инструмент покрытия за счет того, что из-за расхода ультрадисперсных частиц алмазов затруднено поддержание их постоянной заданной высокой концентрации в электролите вокруг обрабатываемого изделия. Это приводит к сложности управления содержанием ультрадисперсных частиц алмаза в получаемом композиционном покрытии, а следовательно, к невозможности получения заданной высокой твердости покрытия.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является способ получения композиционных покрытий на основе хрома, включающий электрохимическое осаждение из электролита на основе хромовой кислоты, содержащего взвесь коллоидных кластерных частиц алмаза (см. пат. РФ 2031982, C 25 D 3/06, 15/00).
Недостатком известного способа является низкая твердость получаемого на поверхности изделия композиционного покрытия за счет того, что взвесь коллоидных кластерных частиц алмаза заполняет весь объем электролита с равномерной концентрацией, вследствие чего, при движении к поверхности обрабатываемого изделия ионов хрома количество захваченных ими кластерных частиц алмаза будет носить случайных характер. Это затрудняет регулирование содержания кластерных частиц алмаза в композиционном покрытии, а следовательно, не обеспечивает высокую твердость получаемого покрытия.
Технической задачей, решаемой заявляемым изобретением, является повышение твердости наносимого покрытия путем регулирования в широком диапазоне содержания кластерных частиц алмаза по толщине хромового покрытия.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе получения композиционных покрытий на основе хрома, включающем электрохимическое осаждение из электролита на основе хромовой кислоты, содержащего взвесь коллоидных кластерных частиц алмаза, на обрабатываемое изделие, согласно изобретения осаждение ведут в электролите с переменной по его объему концентрацией коллоидных кластерных частиц алмаза, причем максимальную концентрацию коллоидных кластерных частиц алмаза создают вокруг обрабатываемого изделия, которое вращают вокруг оси. При этом максимальную концентрацию коллоидных кластерных частиц алмаза создают в пористой среде, которую размещают вокруг обрабатываемого изделия.
Отличительный признак, характеризующий создание переменной по объему электролита концентрации коллоидных кластерных частиц алмаза с максимумом вокруг обрабатываемого изделия, в известных технических решениях не обнаружен.
Механизм электрохимического осаждения металлов с ультрадисперсными частицами алмазов определяется условиями электрофоретического переноса частиц за счет высокого градиента потенциала, а также условиями захвата и переноса кластерных частиц ионами металла, движущимися к катоду. Заявляемый способ обеспечивает локализацию кластерных частиц алмаза в небольшом объеме вблизи обрабатываемой поверхности изделия, создавая тем самым условия для поддержания постоянной требуемой концентрации непрерывно расходуемых в процессе осаждения частиц, что обеспечивает возможность управления в широком диапазоне количеством кластерных частиц алмаза, как в электролите, так и в наносимом композиционном покрытии. Такое размещение слоя ультрадисперсных (кластерных) частиц алмаза в электролите с максимальной концентрацией вокруг обрабатываемого изделия позволяет свести до минимума расстояние между слоем кластерных частиц алмаза и поверхностью, являющейся катодом, обрабатываемого изделия, в результате чего создаются наилучшие условия для заращивания кластерных частиц электрохимически осаждающимся металлом. Все это позволяет получать композиционное покрытие с высокой заданной твердостью по его толщине.
Известно использование среды с переменной плотностью для разделения веществ: эффект гидрофобности - гидрофильности (см., например, а.с. СССР 1019680).
В заявляемом способе отличительный признак, характеризующий концентрацию кластеров алмаза в пористой среде, предназначен для создания локализации (хранения) частиц - кластеров алмаза вокруг обрабатываемого изделия. Кроме того, размещение кластерных частиц алмаза в пористой среде вокруг обрабатываемого изделия позволяет интенсифицировать процесс их транспортировки к поверхности обрабатываемого изделия за счет того, что к силам механического переноса частиц алмаза ионами металла хрома добавляются форетические силы, возникающие в пористой среде и действующие на кластерные частицы алмаза. При этом чем выше концентрация частиц алмаза, тем их большее количество будет захвачено ионами металла и доставлено к катоду - поверхности обрабатываемого изделия. Кроме того, возникающие в пористой среде силы от явления фореза позволяют дополнительно подтянуть с периферии электролита нейтральные (незаряженные) частицы алмаза к поверхности катода (обрабатываемого изделия), то есть происходит интенсификация процесса транспортировки частиц алмаза. В результате этого на поверхности обрабатываемого изделия образуется упорядоченная структура покрытия с минимально возможной пористостью, а следовательно, с высокой твердостью.
Известен прием вращения цилиндрического инструмента вокруг оси в процессе электролитического получения покрытия, который предназначен для закрепления материала покрытия на поверхности изделия путем натирания (см., например, пат. РФ 2078856 C 25 D 5/04).
В заявляемом способе, так же как и в известном, прием вращения обрабатываемого изделия вокруг оси также предназначен для частичного закрепления ионов металла покрытия на поверхности обрабатываемого изделия. Однако наравне с известным свойством заявляемый признак проявляет новое техническое свойство, заключающееся в активизации процесса проникновения кластерных частиц алмаза с ионами хрома в глубь поверхности обрабатываемого изделия. Это происходит в результате того, что вращение покрываемого изделия вокруг оси обеспечивает равномерное распределение ионов хрома вокруг частиц алмаза при одновременном увеличении скорости движения ионов хрома к катоду - поверхности обрабатываемого изделия. Это способствует интенсификации процесса нанесения покрытия и обеспечивает возможность регулируемого управления количеством осаждаемых кластерных частиц алмаза с ионами хрома на поверхности изделия за счет изменения скорости его вращения, что позволяет получать покрытия с высокой твердостью по всей его толщине.
На основании вышеприведенного анализа известных источников информации можно сделать вывод, что для специалиста заявляемый способ получения композиционных покрытий на основе хрома не следует явным образом из известного уровня техники, а следовательно, соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".
Способ получения композиционных покрытий на основе хрома осуществляется следующим образом.
В приготовленный и проработанный электролит на основе хромовой кислоты, содержащий взвесь коллоидных кластерных частиц алмаза, вводят обрабатываемое изделие, являющееся катодом. Вокруг поверхности обрабатываемого изделия создают максимальную концентрацию коллоидных кластерных частиц алмаза, например, путем их размещения вокруг изделия в пористой среде. В качестве пористой среды используют, например, пористый фильтр, или многослойный войлочный пакет, или марлевый пакет. При этом величину максимальной концентрации кластерных частиц алмаза в пористой среде задают в соответствии с требуемой толщиной хромового покрытия и заданной твердостью готового композиционного покрытия. Таким образом, в электролите создают переменную по его объему концентрацию кластерных частиц алмаза. Затем после подачи постоянного напряжения осуществляют равномерное вращение обрабатываемого изделия - катода вокруг своей оси. Ионы хрома, двигаясь через объем электролита к поверхности обрабатываемого изделия (катоду), беспрепятственно проникают через пористую среду и окружают находящиеся в ней кластерные частицы алмаза. Так как размеры ионов хрома меньше размера частиц алмаза, то один кластер алмаза окружается несколькими ионами хрома. Ионы хрома, имея высокую по отношению к кластерам алмаза скорость, захватывают их и увлекают к поверхности катода. При этом возникающий в пористой среде электрофоретический эффект интенсифицирует продвижение кластеров алмаза к обрабатываемому изделию и создает упорядоченное равномерное распределение кластерных частиц вокруг его поверхности. При вращении изделия происходит интенсивное перемешивание ионов металла покрытия с доставленными к катоду кластерными частицами алмаза, что обеспечивает высокую концентрацию последних на поверхности изделия, глубокое их проникновение и закрепление на обрабатываемом изделии. Таким образом, за счет упорядоченной плотной упаковки ионов хрома вокруг кластерных частиц алмаза на поверхности обрабатываемого изделия формируется композиционное покрытие со структурой, имеющей минимально возможную пористость и, следовательно, высокую твердость. По окончании процесса осаждения вращение обрабатываемого изделия прекращают, и извлекают его из электролита.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявляемый способ получения композиционных покрытий на основе хрома работоспособен и устраняет недостатки, имеющие место в прототипе.
Заявляемый способ может найти широкое применение для получения композиционных покрытий с высокой твердостью. Например, при изготовлении режущего инструмента возможно получение хромовых покрытий с максимальной твердостью до 1500 HV при максимальном содержании кластерных частиц алмазов в покрытии до 15%, при нанесении покрытий на рабочие валки станов холодной прокатки возможно обеспечение твердости покрытия от 1200 до 1400 HV при концентрации кластерных частиц алмазов в нем 0,1-6%. Следовательно, заявляемый способ получения композиционных покрытий на основе хрома соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".
Claims (2)
1. Способ получения композиционных покрытий на основе хрома, включающий электрохимическое осаждение из электролита на основе хромовой кислоты, содержащего взвесь коллоидных кластерных частиц алмаза, на обрабатываемое изделие, отличающийся тем, что осаждение ведут в электролите с переменной по его объему концентрацией коллоидных кластерных частиц алмаза, причем максимальную концентрацию коллоидных кластерных частиц алмаза создают вокруг обрабатываемого изделия, которое вращают вокруг оси.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что максимальную концентрацию коллоидных кластерных частиц алмаза создают в пористой среде, которую размещают вокруг обрабатываемого изделия.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002112490/02A RU2221905C1 (ru) | 2002-05-13 | 2002-05-13 | Способ получения композиционных покрытий на основе хрома |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002112490/02A RU2221905C1 (ru) | 2002-05-13 | 2002-05-13 | Способ получения композиционных покрытий на основе хрома |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002112490A RU2002112490A (ru) | 2003-12-10 |
| RU2221905C1 true RU2221905C1 (ru) | 2004-01-20 |
Family
ID=32091093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002112490/02A RU2221905C1 (ru) | 2002-05-13 | 2002-05-13 | Способ получения композиционных покрытий на основе хрома |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2221905C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1481272A1 (ru) * | 1987-06-11 | 1989-05-23 | Научно-производственное объединение по механизации и автоматизации производства машин для хлопководства "Технолог" | Способ нанесени композиционных алмазосодержащих покрытий |
| WO1989007668A1 (fr) * | 1988-02-11 | 1989-08-24 | Shebalin Alexandr I | Procede d'obtention de revetements composites a base de chrome |
| SU1694710A1 (ru) * | 1986-04-14 | 1991-11-30 | Предприятие П/Я Р-6462 | Способ получени композиционных покрытий на основе хрома |
| WO1994023095A1 (fr) * | 1993-03-31 | 1994-10-13 | Promy Finansovy Kontsern Grevi | Procede de fabrication de revetements composites a base de chrome |
| RU2031982C1 (ru) * | 1992-10-12 | 1995-03-27 | Товарищество с ограниченной ответственностью - Научно-внедренческая коммерческая фирма "НВК" | Способ получения композиционных покрытий на основе хрома |
-
2002
- 2002-05-13 RU RU2002112490/02A patent/RU2221905C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1694710A1 (ru) * | 1986-04-14 | 1991-11-30 | Предприятие П/Я Р-6462 | Способ получени композиционных покрытий на основе хрома |
| SU1481272A1 (ru) * | 1987-06-11 | 1989-05-23 | Научно-производственное объединение по механизации и автоматизации производства машин для хлопководства "Технолог" | Способ нанесени композиционных алмазосодержащих покрытий |
| WO1989007668A1 (fr) * | 1988-02-11 | 1989-08-24 | Shebalin Alexandr I | Procede d'obtention de revetements composites a base de chrome |
| RU2031982C1 (ru) * | 1992-10-12 | 1995-03-27 | Товарищество с ограниченной ответственностью - Научно-внедренческая коммерческая фирма "НВК" | Способ получения композиционных покрытий на основе хрома |
| WO1994023095A1 (fr) * | 1993-03-31 | 1994-10-13 | Promy Finansovy Kontsern Grevi | Procede de fabrication de revetements composites a base de chrome |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Tyagi et al. | Reducing the roughness of internal surface of an additive manufacturing produced 316 steel component by chempolishing and electropolishing | |
| Vakili-Azghandi et al. | Effects of duty cycle, current frequency, and current density on corrosion behavior of the plasma electrolytic oxidation coatings on 6061 Al alloy in artificial seawater | |
| DE60307543T2 (de) | Schleifwerkzeuge mit genau geordneter Schleifmatrix und dessen Herstellungsverfahren | |
| Hocheng et al. | A material removal analysis of electrochemical machining using flat-end cathode | |
| Haisch et al. | Electrochemical machining of the steel 100Cr6 in aqueous NaCl and NaNO3 solutions: microstructure of surface films formed by carbides | |
| Mohri et al. | Metal surface modification by electrical discharge machining with composite electrode | |
| Li et al. | Distinction in anodic dissolution behavior on different planes of laser solid formed Ti-6Al-4V alloy | |
| Datta et al. | Surface brightening during high rate nickel dissolution in nitrate electrolytes | |
| Ivanov et al. | Mechanical coating formed under conditions of vibration exposure | |
| DE1621129C3 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum galvanischen Aufbringen einer Feststoffteilchen enthaltenden Metallbeschichtung auf Leichtmetall-Werkstücken | |
| Liu et al. | Quantitative-regulated material removal rate in solid dielectric electrochemical polishing (QRR-SDEP) for smoothing high roughness surface of additively manufactured 316L stainless steel components | |
| Cheng et al. | Studies on the electro-mechanical polishing effects of titanium alloy with ion-exchange resin solid particles | |
| Longhitano et al. | Corrosion resistance improvement of additive manufactured scaffolds by anodizing | |
| RU2221905C1 (ru) | Способ получения композиционных покрытий на основе хрома | |
| JP4542134B2 (ja) | 構造化硬質クロム層の製造およびコーティングの製造 | |
| Aliofkhazraei et al. | Fabrication of TiC/WC ultra hard nanocomposite layers by plasma electrolysis and study of its characteristics | |
| Liu et al. | Electrochemical dissolution behavior and electrochemical jet machining characteristics of titanium alloy in high concentration salt solution | |
| US5591320A (en) | Method for obtaining well defined edge radii on cutting tool inserts by electropolishing technique | |
| Simionescu-Bogatu et al. | Effect of the applied current density and deposition time on electro-codeposition process of cobalt matrix reinforced with nano-CeO2 | |
| Popov et al. | Specific features of surface morphology during plasma electrolytic processing | |
| RU2463391C2 (ru) | Способ нанесения двухслойных покрытий | |
| Ishfaq et al. | Powder mixed electrical discharge texturing of AISI 316 for biomedical applications: an in-depth comparative study of various dielectrics and electrode materials | |
| RU2002580C1 (ru) | Способ получени пористого материала | |
| RU2355826C2 (ru) | Способ комбинированной обработки деталей | |
| Weißhaar et al. | Replication of microstructured tools for electrochemical machining applications |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060514 |