[go: up one dir, main page]

SU1730211A1 - Method of producing nickel-base composite coats - Google Patents

Method of producing nickel-base composite coats Download PDF

Info

Publication number
SU1730211A1
SU1730211A1 SU894707466A SU4707466A SU1730211A1 SU 1730211 A1 SU1730211 A1 SU 1730211A1 SU 894707466 A SU894707466 A SU 894707466A SU 4707466 A SU4707466 A SU 4707466A SU 1730211 A1 SU1730211 A1 SU 1730211A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
mixing
electrolyte
sedimentation
particles
nickel
Prior art date
Application number
SU894707466A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Иван Михайлович Федорченко
Валерий Николаевич Яненский
Юрий Александрович Гуслиенко
Мирон Васильевич Лучка
Original Assignee
Институт проблем материаловедения АН УССР
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт проблем материаловедения АН УССР filed Critical Институт проблем материаловедения АН УССР
Priority to SU894707466A priority Critical patent/SU1730211A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1730211A1 publication Critical patent/SU1730211A1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D17/00Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
    • C25D17/10Electrodes, e.g. composition, counter electrode
    • C25D17/12Shape or form

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Abstract

Использование: дл  получени  твердых износостойких покрытий. Сущность изобретени : покрыти  нанос т электрохимическим осаждением из электролита, содержащего от 2 до 3 кг/м3 частиц дибори- да хрома размером 63/56 или 56/40 или 40/28 при чередовании перемешивани  электролита и седиментации частиц, причем длительность импульса перемешивани  равна 12 - 24 с, а соотношение длительности импульсов перемешивани  и седиментации от 1:1 до 1:3. После осаждени  покрыти  провод т отжиг в вакууме при 1060 - 1150°С в течение 3-5 мин.Use: for obtaining hard wear resistant coatings. SUMMARY OF THE INVENTION: Coatings are deposited by electrochemical deposition from an electrolyte containing from 2 to 3 kg / m3 chromium diboride particles of 63/56 or 56/40 or 40/28 size with alternation of electrolyte mixing and sedimentation of particles, the duration of the mixing pulse being 12 - 24 seconds, and the ratio of the duration of the mixing and sedimentation pulses is from 1: 1 to 1: 3. After deposition of the coating, vacuum annealing is carried out at 1060 - 1150 ° C for 3-5 minutes.

Description

СПSP

с:with:

Изобретение относитс  к металлургии, в частности электрохимических производств получени  композиционных покрытий и их термической обработки и направлено на повышение их твердости и износостойкости.The invention relates to metallurgy, in particular, electrochemical production of obtaining composite coatings and their thermal treatment, and is aimed at increasing their hardness and wear resistance.

Цель изобретени  - повышение твердости и износостойкости композиционных покрытий .The purpose of the invention is to increase the hardness and wear resistance of composite coatings.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу получени  композиционных покрытий на основе никел , содержащих хром и бор, включающем электрохимическое осаждение никел  на деталь-катод из электролита , содержащего частицы диборида хрома и последующий отжиг при 1060 - 1150°С, согласно изобретению процесс провод т при горизонтальном расположении детали -катоде и плотности тока 5-15This goal is achieved in that according to the method for producing composite coatings based on nickel containing chromium and boron, including electrochemical deposition of nickel on a cathode-part from an electrolyte containing chromium diboride particles and subsequent annealing at 1060 - 1150 ° C, according to the invention, the process is carried out with a horizontal arrangement of parts - cathode and current density 5-15

А /дм в импульсном режиме при чередовании перемешивани  и седиментации частиц , причем длительность импульса перемешивани  равна 12 -24 с, а соотношение длительности импульсов перемешивани  и седиментации от 1:1 до 1:3 и содержание частиц диборида хрома в электролите составл ет от 2 до 3 кг/м при их размере 63/56 или 56/40, или 40/28, а отжиг провод т в вакууме в течение 3-5 мин.A / dm in a pulsed mode with alternation of mixing and sedimentation of particles, the mixing pulse duration is 12-24 seconds, and the ratio of mixing and sedimentation duration pulses is from 1: 1 to 1: 3 and the content of chromium diboride particles in the electrolyte is from 2 to 3 kg / m with a size of 63/56 or 56/40, or 40/28, and the annealing is carried out in vacuum for 3-5 minutes.

При низком содержании частиц диборида хрома в электролите (от 2 до 3 кг/м3), концентрации их в покрытии достигает от 18,2 до 23,1 мас.%, а отжиг провод т кратковременный , в течение 3-5 мин, обеспечивающий реализацию принципа получени  гетерогенных (эвтектических) сплавов в виде композиционного покрыти  с направленной кристаллизацией избыточных фаз XIWith a low content of chromium diboride particles in the electrolyte (from 2 to 3 kg / m3), their concentration in the coating reaches from 18.2 to 23.1 wt.%, And the annealing is carried out short-term, within 3-5 minutes, ensuring the implementation the principle of obtaining heterogeneous (eutectic) alloys in the form of a composite coating with directional crystallization of excess phases XI

СОWITH

:э Ю: uh u

кристаллов боридов сложного состава (типа СГ2М1В2) и эвтектической матрицы.crystals of borides of complex composition (type SG2M1V2) and a eutectic matrix.

Частицы диборида хрома вводили крупнозернистые , узкой фракции (от 40/20 до 63/56 мкм), а учитыва , что процесс фазовой перекристаллизации (эвтектическое оплавление ) происходит при фиксированной температуре с большой скоростью, применение крупных частиц позвол ет в определенной мере управл ть им, раст нув его во времени (от 3 до 5 мин).Chromium diboride particles were introduced coarse-grained, narrow fraction (from 40/20 to 63/56 µm), and taking into account that the process of phase recrystallization (eutectic melting) occurs at a fixed temperature at high speed, the use of large particles allows them to some extent control , stretching it in time (from 3 to 5 minutes).

Дл  получени  покрытий заданного состава процесс электролиза осуществл ли на горизонтально расположенном катоде из стандартного электролита, содержащего хлористый никель 300 кг/м3, борную кислоту 40 кг/м3. Процесс проводили при температуре от 50 до 60°С, рН от 3 до 4, катодной плотности тока от 5 до 15 А/дм в импульсном режиме при длительности импульсов перемешивани  от 12 до 24 с с помощью импульсов сжатого воздуха, при соотношении длительности импульсов перемешивани  электролита и седиментации в нем частиц равном от 1:1 до 1:3. Содержание в электролите порошка диборида хрома фракции 63/56, 56/40, 40/28 мкм составл ло от 2 до 3 кг/м . Полученные покрыти  содержат от 18,2 до 23,1 мае. % диборида хрома и после отжига в вакууме в интервале температур от 1060 до 1150°С в течение от 3 до 5 мин имеют структуру, состо щую из кристаллов боридов , содержащих хром и бор, и никель с ориентированной в направлении от подложки к поверхности и соответствующей эвтектики. Объемное содержание направленных кристаллов увеличиваетс  от 10 до 80 % с повышением массовой доли диборида хрома в покрытии и приводит к увеличению его твердости от 76 до 78 HRA.To obtain coatings of a given composition, the electrolysis process was carried out on a horizontally disposed cathode of a standard electrolyte containing nickel chloride 300 kg / m3, boric acid 40 kg / m3. The process was carried out at a temperature from 50 to 60 ° C, pH from 3 to 4, cathode current density from 5 to 15 A / dm in a pulsed mode with a duration of mixing pulses from 12 to 24 s using compressed air pulses, with a mixing ratio of pulses electrolyte and sedimentation in it of particles equal to from 1: 1 to 1: 3. The content of chromium diboride powder in the electrolyte of 63/56, 56/40, 40/28 µm fraction was from 2 to 3 kg / m. The resulting coatings contain from 18.2 to 23.1 May. % of chromium diboride and after annealing in vacuum in the temperature range from 1060 to 1150 ° C for 3 to 5 min have a structure consisting of crystals of borides containing chromium and boron, and nickel oriented in the direction from the substrate to the surface and the corresponding eutectic. The volume content of directional crystals increases from 10 to 80% with an increase in the mass fraction of chromium diboride in the coating and leads to an increase in its hardness from 76 to 78 HRA.

При отклонении от оптимальных параметров введени  процесса электролиза получении композиционных электролитических покрытий и последующего их отжига в вакууме в интервале рекомендуемых температур и времени изотермической выдержки в сторону уменьшени  или увеличени , получение композиционных покрытий заданного состава и структуры не обеспечиваетс . Так отжиг КЭП Ni - СгВ2 в вакууме при температуре ниже 1060°С приводит к образованию кристаллов боридов, не имеющих определенной ориентировки, а имеющиес  в покрытии поры сохран ютс . При отжиге покрытий выше 1150°С происходит стекание расплава с поверхности образцов . При уменьшении времени изотермической выдержкиWhen deviating from the optimal parameters of the introduction of the electrolysis process, obtaining composite electrolytic coatings and their subsequent annealing in vacuum in the range of recommended temperatures and isothermal holding time in the direction of decreasing or increasing, obtaining composite coatings of a given composition and structure is not provided. Thus, annealing of Ni – CrB2 CEP under vacuum at a temperature below 1060 ° C leads to the formation of borides crystals that do not have a certain orientation, and the pores present in the coating are retained. During annealing of coatings above 1150 ° C, melt flows from the surface of the samples. By reducing the isothermal holding time

менее 3 мин образующиес  кристаллы избыточной фазы имеют дефектную структуру, сохран ютс  поры, а при увеличении времени изотермической выдержки более 5 мин - не обеспечиваетс  требуема  структура. Кроме того, применение порошка диборида хрома зернистостью ниже 40/28 мкм и выше 63/56 мкм не обеспечивает требуемую массовую долю порошка диборида хрома вless than 3 minutes, the formed crystals of the excess phase have a defective structure, the pores remain, and with an increase in the isothermal holding time longer than 5 minutes, the required structure is not ensured. In addition, the use of chromium diboride powder with a grain size below 40/28 microns and above 63/56 microns does not provide the required mass fraction of chromium diboride powder in

покрытии. При уменьшении соотношени  времени перемешивани  электролита ко времени седиментации в нем порошка наполнител  менее 1:1 и более 1:3 не обеспе- чиваетс  требуема  массова  дол coating. When reducing the ratio of the electrolyte mixing time to the sedimentation time of the filler powder in it less than 1: 1 and more than 1: 3, the required mass fraction is not provided.

включений диборида хрома в покрытии. При уменьшении катодной плотности тока менее 5 А/дм уменьшаетс  скорость процесса электролиза, при увеличении катодной плотности тока свыше 15 А/дмinclusions of chromium diboride in the coating. With a decrease in cathode current density of less than 5 A / dm, the rate of the electrolysis process decreases, with an increase in cathode current density of more than 15 A / dm.

ухудшаетс  качество получаемых покрытий . При уменьшении концентрации порошка в электролите менее 3 кг/м3 не обеспечиваетс  необходима  равномерность распределени  частиц в покрытии, аthe quality of the coatings is deteriorated. When the concentration of the powder in the electrolyte is less than 3 kg / m3, the uniform distribution of particles in the coating is not ensured, and

увеличение времени перемешивани  свыше 24 с не обеспечивает требуемой массовой доли порошка диборида хрома в покрытии.an increase in the mixing time over 24 seconds does not provide the required mass fraction of chromium diboride powder in the coating.

Пример 1.На плоскость образцов изExample 1. On the plane of the samples from

стали 45 размером 33x33x3 мм осаждали КЭП никель-диборид хрома в импульсном режиме перемешивани  при соотношении времени перемешивани  электролита ко времени седиментации порошка диборидаsteel 45 size 33x33x3 mm precipitated CEC nickel chromium diboride in a pulsed mixing mode with a ratio of electrolyte mixing time to the time of diboride powder sedimentation

хрома в нем, равном 1:1, фракции 63/56 мкм, концентрации его в электролите равной 2 кг/м3, времени перемешивани  электролита 12 с и катодной плотности тока равной 5 А/дм2. При таком режиме соосаждени  массова  дол  диборида хрома в покрытии составл ет 18,2 %. После отжига в вакууме при 1060°С в течение 3 мин структура покрытий состоит из кристаллов боридов сложного состава, содержащих никель,chromium in it, equal to 1: 1, fraction 63/56 µm, its concentration in the electrolyte is 2 kg / m3, mixing time of the electrolyte 12 s and cathode current density equal to 5 A / dm2. In this mode of coprecipitation, the mass fraction of chromium diboride in the coating is 18.2%. After annealing in vacuum at 1060 ° C for 3 min, the coating structure consists of crystals of complex composition containing nickel,

хром и бор с ориентировкой в направлении от подложки к поверхности и эвтектики. Твердость покрытий составл ет 76 HRA. Приведенный износ 0,8128 г/см2-км.chromium and boron with orientation in the direction from the substrate to the surface and eutectic. The hardness of the coatings is 76 HRA. Reduced wear is 0.8128 g / cm2-km.

П р и м е р 2. На плоскость образцов изPRI mme R 2. On the plane of the samples from

стали 45 размером 33x33x3 мм осаждали композиционное электролитическое покрытие никель-диборид хрома в импульсном режиме перемешивани  при соотношенииsteel 45 size 33x33x3 mm precipitated composite electrolytic coating of nickel-chromium diboride in a pulsed mode of mixing at a ratio of

времени перемешивани  электролита и седиментации порошка диборида хрома в нем, равном 1:2, фракции порошка 56/40 мкм, концентрации его в электролите, равном 2,5 кг/м3, времени перемешивани  электролита, равном 18 с, и катодной плотности тока 5 А/дм . При таком режиме соо- саждени  массова  дол  диборида хрома в покрытии составл ет 19,7 %. После отжига в вакууме при 1100°С в течение 3 мин структура покрытий состоит из кристаллов бори- дов сложного состава, содержащих никель, хром и бор, которые сориентированные в направлении от подложки к поверхности, а также эвтектики. Твердость покрытий составл ет 78 HRA. Приведенный износ 0,6911 г/см2 км.the time of electrolyte mixing and sedimentation of chromium diboride powder in it, equal to 1: 2, powder fraction 56/40 µm, its concentration in electrolyte equal to 2.5 kg / m3, electrolyte mixing time equal to 18 s, and cathodic current density 5 A / dm In this mode of co-precipitation, the mass fraction of chromium diboride in the coating is 19.7%. After annealing in vacuum at 1100 ° C for 3 min, the coating structure consists of boron crystals of complex composition containing nickel, chromium, and boron, which are oriented in the direction from the substrate to the surface, as well as eutectic. The hardness of the coatings is 78 HRA. Reduced wear 0.6911 g / cm2 km.

Пример 3. На плоскость образцов из стали 45 размером 33x33x3 мм осаждали КЭП никель-диборид хрома в импульсном режиме перемешивани  при соотношении времени перемешивани  и седиментации, равном 1:3, фракции порошка 40/28 мкм, концентрации его в электролите, равной 3 кг/м3, времени перемешивани  электролита , равном 24 с, и катодной плотности тока, равной 5 А/дм2. При таком режиме соосаж- дени  массова  дол  диборида хрома в покрытии составл ет 23,1 %. После отжига в вакууме при 1150°С в течение 5 мин структура покрытий состоит из кристаллов бори- дов сложного состава, содержащих никель, хром и бор, с ориентировкой в направлении от подложки к поверхности и эвтектики.Example 3. On the plane of samples of steel 45 of 33x33x3 mm in size, CEP was deposited with chromium nickel diboride in a pulsed stirring mode with a mixing ratio of sedimentation time of 1: 3, powder fraction 40/28 µm, its concentration in electrolyte of 3 kg / m3, electrolyte stirring time, equal to 24 s, and cathode current density, equal to 5 A / dm2. In this mode of co-precipitation, the mass fraction of chromium diboride in the coating is 23.1%. After annealing in vacuum at 1150 ° C for 5 min, the coating structure consists of crystals of complex composition containing nickel, chromium and boron, with orientation in the direction from the substrate to the surface and the eutectic.

00

5five

00

5five

00

Твердость 77 HRA, приведенный износ 0,7878 г/см2 км.Hardness 77 HRA, reduced wear 0.7878 g / cm2 km.

Таким образом, предлагаемый способ позвол ет получать более твердые и износостойкие композиционные покрыти  с направленной ориентировкой кристаллов наполнител  от подложки к поверхности.Thus, the proposed method allows to obtain more solid and wear-resistant composite coatings with directional orientation of the filler crystals from the substrate to the surface.

Claims (1)

Формула изобретени  Способ получени  композиционных покрытий на основе никел , включающий электрохимическое осаждение никел  на деталь-катод из электролита, содержащего частицы диборида хрома, и последующий отжиг при 1060 - 1150°С, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  твердости к износостойкости, процесс провод т при горизонтальном расположении детали-катода и плотности тока 5-15 А/дм2 в импульсном режиме при чередовании перемешивани  и седиментации частиц, причем длительность импульса перемешивани  равна 12 - 24 с, а соотношение длительности импульсов перемешивани  и седиментации от 1:1 до 1:3 и содержание частиц диборида хрома в электролите составл ет от 2 до 3 кг/м3 при их размере 63/56, или 56/40, или 40/28. а отжиг провод т в вакууме в течение 3-5 мин.The invention of the method for producing composite coatings based on nickel, including electrochemical deposition of nickel on a cathode part from an electrolyte containing chromium diboride particles, and subsequent annealing at 1060 - 1150 ° С, different in order to increase hardness to wear resistance, The process is carried out with a horizontal arrangement of the cathode part and a current density of 5-15 A / dm2 in a pulsed mode with alternation of mixing and sedimentation of particles, the mixing pulse duration being 12–24 s, and the ratio of the duration NOSTA pulses stirring and sedimentation from 1: 1 to 1: 3, and the content of chromium diboride particles in the electrolyte is from 2 to 3 kg / m3 at a rate of 63/56, or 56/40, or 40/28. and annealing is carried out in vacuum for 3-5 minutes.
SU894707466A 1989-05-11 1989-05-11 Method of producing nickel-base composite coats SU1730211A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894707466A SU1730211A1 (en) 1989-05-11 1989-05-11 Method of producing nickel-base composite coats

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894707466A SU1730211A1 (en) 1989-05-11 1989-05-11 Method of producing nickel-base composite coats

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1730211A1 true SU1730211A1 (en) 1992-04-30

Family

ID=21455248

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU894707466A SU1730211A1 (en) 1989-05-11 1989-05-11 Method of producing nickel-base composite coats

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1730211A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2138583C1 (en) * 1998-06-01 1999-09-27 Открытое акционерное общество "Завод им.В.А.Дегтярева" Method for deposition of composite electrochemical platings
RU2482226C1 (en) * 2012-04-27 2013-05-20 Игорь Викторович Ноздрин Method for production of nickel-chrome diboride composite electrochemical coatings

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Самсонов Г. В. и др. Исследование условий получени никель-бор-хромовых компо- зиционных покрытий на стали 45. Порошкова металлурги , 1977, Nfe 1, (169), с. 7-9. Патент US № 4153453, кл. С 25 D 3/56, 1979. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2138583C1 (en) * 1998-06-01 1999-09-27 Открытое акционерное общество "Завод им.В.А.Дегтярева" Method for deposition of composite electrochemical platings
RU2482226C1 (en) * 2012-04-27 2013-05-20 Игорь Викторович Ноздрин Method for production of nickel-chrome diboride composite electrochemical coatings

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104109784A (en) Ultrahigh-strength Al-Zn-Mg-Cu system aluminum alloy large-size flat cast ingot and making method thereof
CA2983108C (en) Method for producing aluminium-scandium alloy and reactor for implementing the method
NO162732B (en) COMPONENT FOR A CELL FOR PRODUCTION OF ALUMINUM.
Wei et al. Characteristics of titanium deposits by electrolysis in molten chloride-fluoride mixture
JPH0633161A (en) Refractory metal alloy which can be processed into homogeneous pure ingot and production of said alloy
WO2016171584A1 (en) Method for producing aluminum-scandium ligature
US1795512A (en) Process for the production of electrolytic deposits
SU1730211A1 (en) Method of producing nickel-base composite coats
Vargas et al. Controlled nucleation and growth in chromium electroplating from molten LiCl-KCl
Tian Ionic liquids as green electrolytes for Aluminum and Aluminum-alloy production
CN110205652B (en) A kind of preparation method and application of copper-scandium master alloy
SU683638A3 (en) Method of forming in a bath for electrolytical manufacture of aluminium
US4662998A (en) Electrodeposition of refractory metal silicides
CA1096810A (en) Adjusting fused salt electrolytic bath with higher valency salt
Zaikov et al. Electrolytic aluminizing of low-carbon steel in NaF-KF-AlF3 melt
Rao et al. Electrocoating of silicon and its dependence on the time of electrolysis
Frazer et al. Electrodeposition of zirconium diboride from oxides dissolved in molten cryolite
Wei et al. Preparing different phases of Mg-Li-Sm alloys by molten salt electrolysis in LiCl-KCl-MgCl2-SmCl3 melts
US3640700A (en) Process for producing an ingot of chromium metal or chromium-base alloy
US4770750A (en) Process for producing transition metal powders by electrolysis in melted salt baths
Macnaughtan et al. The influence of the composition and acidity of the electrolyte on the characteristics of nickel deposits
US6309529B1 (en) Method for producing sputtering target material
Block et al. Electrodeposition of High‐Purity Chromium
CA1117468A (en) In situ electrolytic production of solid particles for fused salt deposition
Gupta et al. Electrocodeposition and Mechanical Properties of Nickel-Tungsten Carbide Cermets