Упрочнение деталей электролитическими покрытиями.

Электролитическое хромирование применяется для восстановления и упрочнение рабочих поверхностей ответственных деталей, работающих в тяжёлых условиях.

Электролитическое железнение (осталивание) по сравнению с хромированием имеет более высокую производительность процесса, возможность нанесения более толстых покрытий, низкую стоимость и доступность исходных материалов. Поэтому для повышения стойкости покрытий рекомендуется применять дополн. цементацию или хромирование поверхностей.

Нанесение износостойких покрытий.

Для упрочнения поверхностей деталей машин широко применяют различные виды газотермического напыления, наплавки и др. способы нанесения износостойких покрытий.

Детонационный способ нанесения порошковых покрытий основан на использовании энергии детонации в газах.

Наплавка – это нанесение слоя металла или сплава на поверхность изделия посредством сварки плавлением.
40. Упрочнение детали машин осаждением химической реакцией.

Оксидирование - оксидная плёнка на поверхности стали, чугуна может быть получена с помощью одного из следующих способов:

1- обработкой заготовок изделий в кислотных или щелочных растворах,

2- электрохимической обработкой на аноде в хромовой кислоте, щёлочи,

3- термической обработкой при температуре 400 – 800 ºС.

Наибольшее применение получило химическое оксидирование путём погружения заготовок в горячий раствор щёлочи с добавкой окислителей.

Термическое оксидирование – процесс образования оксидной пленки на металле при повышенных температурах и в кислородсодержащих атмосферах.

Фосфатирование - заключается в обработке поверхности металла подкисленными растворами однозамещенных фосфатов, в результате которой на поверхности заготовки образуется плёнка фосфатов. Фосфатные покрытия предст. собой мелкокристаллическую плёнку, состоящую из фосфатов марганца и железа.

Плёнка прочно соединена с основой. На плёнке хорошо закрепляются лакокрасочные материалы. По твёрдости фосфатная пленка превосходит медь и латунь, но уступает стали.

Эпиламирование выполняют в эпиламирующих составах. Эпиламирующие составы – ПАВ, снижающие количество поверхностной энергии, степень адгезии контактирующих материалов, локализующие поверхностные микротрещины и ограничивающие возможность их роста. Основная особенность веществ этого класса – высокая адсорбционная способность.

Осаждение из газовой фазы. Химическое осаждение из пара. Сущность метода в том, что компоненты получаемой плёнки транспортируют в виде паров их летучих соединений в реактор, где на подложке происходит разложение паров и образование плёнки требуемого состава.
41. Осаждение физическим воздействием

Методы физического осаждения покрытий универсальны с точки зрения получения гаммы однослойных и многослойных покрытий практически любого состава, они позволяют реализовывать процессы нанесения покрытий при температурах 500...600ºС. Все методы физического осаждения покрытий основаны на получении в среде вакуума пара осаждаемого материала в результате воздействия на изготовленный из него катод (мишень) различных источников энергии.

Наиб. распрост. получили: конденсация вещества из плазменной фазы в вакууме с ионной бомбардировкой (КИБ); магнитронно-ионное распыление (МИР); ионное плакирование и др.

Метод КИБ основан на генерации вещества катодным пятном вакуумной дуги – низковольтного разряда, развивающегося в парах материала катода. Подача в вакуумное пространство реагирующих газов в условиях ионной бомбардировки приводит к конденсации покрытия на рабочих поверхностях детали. Все процессы испарения, происходят в вакуумной камере, металлический корпус которой служит анодом. Характерной особенностью метода КИБ является высокая химическая активность испаряющегося материала.

Магнетронно-ионное распыление (МИР). В качестве испарителя используют пластину-мишень, которая подключена к отрицательному потенциалу катода. Под влиянием магнитного поля, электрон совершает движение по циклоидальным траекториям в узкой зоне над мишенью. При этом степень распыления и плотность ионного потока увеличиваются на порядок по сравнению с простым диодным распылением. Большим недостатком метода МИР является скачкообразно происходящее плакирование поверхности мишени слоем нитрида (карбида, оксида и т.д.), что приводит к снижению работы выхода вторичных электронов и степени распыления.

Ионное плакирование. Данный способ основан на возбуждении тлеющего разряда между катодом – подложкой и анодом – испарителем или между подложкой и дополнительным электродом. Ионное плакирование рабочих поверхностей инструмента происходит в результате испарения тугоплавкого вещества в вакуумное пространство после его «расплавления» электронно-лучевой пушкой и подачи реакционного газа в вакуумное пространство. К недостаткам этого метода можно также отнести низкую производительность, чрезвычайно большие энергозатраты на процесс, сложность процесса плакирования.
42.Упрочнение деталей электролитическими покрытиями

Электроосождение – выделение (осаждение) металла на катоде при электролизе.

По сравнению с другими процессами нанесения покрытий электролиз обеспечивает: сохранение структуры материала детали за счёт отсутствия вложения тепла в него; высокую износостойкость и твёрдость покрытий; равномерную их толщину; возможность получения покрытий с заданными, изменяющимися определённым образом по их толщине физико- механическими свойствами; большое количество одновременно восстанавливаемых деталей и возможность автоматизации; использование недефицитных материалов. В зависимости от видов материалов наносимых покрытий электрохимические процессы делят на железнение, хромирование, цинкование, кадмирование, никелирование и др

Электролитическое хромирование применяется для восстановления и упрочнение рабочих поверхностей ответственных деталей, работающих в тяжёлых условиях. Его широкое применение обусловлено высокими химической стойкостью и сопротивлением покрытия механическому изнашиванию.

Электролитическое железнение (осталивание) по сравнению с хромированием имеет более высокую производительность процесса, возможность нанесения более толстых покрытий, низкую стоимость и доступность исходных материалов. Однако технологический процесс обеспечивает меньшую износостойкость восстановленных деталей. Поэтому для повышения стойкости покрытий рекомендуется применять дополн. цементацию или хромирование поверхностей.

Электрохимическое полирование – один из наиболее эффективных методов повышения стойкости, например, инструментов, благодаря уменьшению шероховатости поверхности, снижению коэффициента трения инструмента об обрабатываемые детали и стружку, ликвидации прижогов. Сущность процесса – анодное растворение металла в электролите.
43. Нанесение износостойких покрытий.

Для упрочнения поверхностей деталей машин широко применяют различные виды газотермического напыления, наплавки и др. способы нанесения износостойких покрытий.

Детонационный способ нанесения порошковых покрытий основан на использовании энергии детонации в газах. Этим способом металлический или металлизированный порошок наносится взрывом ацетинкислородной смеси, скорость частиц порошка 800–900 м/с. Прочное соединение распыленных частиц порошка с подложкой обеспечивается микросваркой. Образование смеси и взрыв происходит в специал. камере, куда порошок подаётся струёй азота.

В результате напыления образуется слой покрытия с высокими эксплуатационными характеристиками, высокой прочностью сцепления и малой пористостью.

Плазменное напыление композиционных порошковых материалов, состоящих из твердой тугоплавкой основы и легкоплавкой связи, получило распространение в различных отраслях техники.

Сущность метода состоит в бомбардировке обрабатываемой поверхности частицами порошка, разогретыми до пластического состояния. Передачу тепловой и кинетической энергий частицами порошка осуществляют плазменным и газопламенным способами.

Наплавка – это нанесение слоя металла или сплава на поверхность изделия посредством сварки плавлением. Этот метод экономичен, так как наплавке подвергают только те поверхности, которые работают в условиях интенсивного изнашивания и, как правило, масса наплавленного материала составляет малую долю от массы детали.

Наплавка взрывом (плакирование). На жёсткое основание устанавливают восстанавливаемую деталь. Над ней располагают пластину присадочного металла, поверх которой укладывают заряд гранулированного взрывчатого вещества. Взрыв вызывает удар пластины о поверхность изделия, а в их контакте возникает давление, достигающее тысяч МПа. Металл течёт вдоль восстанавливаемой поверхности, оксидные плёнки при этом разрушаются и образуется прочная металлическая связь.
44. Комбинированные методы упрочнения деталей машин

В последнее время наблюдается бурное развитие комбинированных процессов поверхностного упрочнения, которые включают последовательное применение нескольких различных технологий. Применение комбинированных технологий позволяет улучшить эксплуатационные характеристики системы «основа – покрытие».

Так, например, поверхностное пластическое деформирование в сочетании с другими способами упрочнения позволяет обеспечить разнообразные комплексные требования: 1) ППД с химико-термической обработкой повышает одновременно усталостную и контактную прочность; 2) ППД с гальваническими покрытиями обеспечивает коррозионную стойкость и износостойкость без снижения циклической прочности; 3) ППД с изотермической закалкой создает благоприятное сочетание свойств: вязкости, пластичности и усталостной прочности; 4) ППД с одним из способов повышения упругих свойств (закалка на мартенсит, деформационное старение мартенсита (ДСМ)) обеспечивает совокупность высоких значений статической и усталостной прочности.

Наиболее высокий комплекс статической и усталостной прочности при удовлетворительной вязкости разрушения достигается при сочетании в одной технологической схеме ТМО, ДСМ, и ППД. Эти комбинированные способы создают наибольшие возможности повышения конструктивной прочности высоконагруженных деталей. Таким образом, при комбинированных способах упрочнения можно получить значительно большие показатели статической и циклической прочности, чем при применении каждого способа в отдельности.

Для увеличения износостойкости режущих инструментов помимо методов, предполагающих сочетание ППД с другими видами поверхностного упрочнения, применяют также криогенно-эрозионную обработку и методы, сочетающие нанесение износостойких покрытий и лазерную обработку или ионное азотирование, лазерное легирование и азотирование и др.