Способ получения композиционных покрытий

(51) 25 15/00 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ определенные функциональные свойства и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Предложен способ получения композиционных покрытий, который заключается в следующем в раствор сульфата меди вводят ультрадисперсные частицы инертных веществ в количестве,необходимом для получения коллоидного раствора,смачивают поверхность образца этим раствором и обрабатывают фосфинсодержащим газом. Композиционное покрытие,полученное предложенным способом, состоит из фосфида меди,в котором равномерно распределены ультрадисперсные частицы инертных веществ. Способ позволяет нанести композиционное покрытие на металлические и неметаллические изделия любой конфигурации и получать функциональные покрытия с равномерным распределением частиц инертных веществ.(72) Сатаев Малик Сывамбаевич Кошкарбаева Шайзада Тортаевна Наурызова Сауле Зинагиевна Кожакулов Нуржан Курбанович Аманбаева Каламкас Балгабаевна Ауешов Абдразак Пернебаевич(73) Республиканское государственное казенное предприятие Южно-Казахстанский государственный университет им. М.Ауезова Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Предварительный патент РК 19717, кл., 25 15/00, 15.07.2008(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ Изобретение относится к получению композиционных покрытий,имеющих определенные функциональные свойства и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Придание изделиям различных функциональных свойств достигается за счет внедрения в состав медь-фосфидного покрытия соответствующих ультрадисперсных частиц. Известен способ получения композиционных покрытий с использованием электролита по патенту РФ 2107115 (Патент России 2107115, кл. С 25 15/00, публ. 20.03.98 г. Электролит для нанесения хромалмазных покрытий. Никитин Е.В. Корытников А.В. Бреусов О.Н. Зайцева Т.Н. Слюсарев С.Я. Грищук Н.Б.). Способ включает гальваническое осаждение хромовых покрытий из электролита, в который введена алмазосодержащая шихта, содержащая ультрадисперсные алмазы в количестве 40-60 мас При этом в электролит для нанесения хром-алмазных покрытий, содержащий хромовый ангидрид,серную кислоту,кремнефтористый калий и сернокислый барий вводят алмазосодержащую шихту в количестве 5-15 г/л. Процесс осаждения на образцах из стали проводят при температуре 55 С и плотности тока 50 А/дм 2. Недостатками способа являются сложный и длительный процесс подготовки электролита,необходимость корректировки электролита в процессе его эксплуатации. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является способ получения композиционных покрытий путем смачивания поверхности образца раствором сульфата меди с концентрацией 150-200 г/л,напыления дисперсных частиц на поверхность изделия, приращивания их путем обработки фосфином и заращивания приращенного слоя путем электроосаждения металла. Полученное композиционное покрытие содержит 30-40 вес. неметаллического компонента. Способ позволяет нанести порошкообразный неметаллический материал на металлическое изделие любой конфигурации и получить износостойкие композиционные покрытия с равномерным распределением неметаллического компонента(Предпатент РК 19717, кл. 25 15/00 публ. 15.07.2008, бюл.7. Способ получения композиционных покрытий. Сатаев М.С. Кожакулов Н.К.). Однако данный способ имеет недостатки многостадийность процесса,приводящая к усложнению технологии получения композиционных покрытий, наличие стадии напыления, при котором возможны потери особо мелких частиц дисперсной фазы, для заращивания наружных слоев дисперсных частиц необходимо дополнительное электроосаждение металла. Задачей данного изобретения является разработка способа нанесения композиционных покрытий,обеспечивающего получение функциональных покрытий,содержащих 2 равномерно распределенные ультрадисперсные частицы на изделиях любой конфигурации и из любого материала. Поставленная задача решается тем, что в способе получения композиционных покрытий,включающем внедрение инертных частиц в состав медь-фосфидного покрытия путем нанесения их и сульфата меди на поверхность изделия с последующей обработкой фосфинсодержащим газом, согласно изобретению, ультрадисперсные частицы вводятся в раствор сульфата меди в количествах,необходимых для получения устойчивого коллоидного раствора. Затем в этом растворе путем окунания смачивают изделие. Полученный при этом технический результат заключается в том, что внедряемые инертные частицы придают изделию новые функциональные свойства. В зависимости от природы инертных частиц такими функциональными свойствами являются жаростойкость, химическая стойкость,высокая твердость, контактная выносливость и т.п. Способ осуществляют следующим образом Для получения хорошего сцепления покрытия с основой проводят предварительную обработку поверхности изделия по принятым в гальванотехнике технологическим схемам. Для металлических изделий это операции механической обработки, обезжиривания и травления с целью обнажения структуры металла,а для неметаллических изделий обезжиривание и травление для обеспечения необходимой шероховатости. Затем готовят раствор сульфата меди с концентрацией 100-200 г/л. При концентрациях более 200 г/л происходит кристаллизация сульфата меди, приводящая к неоднородному распределению инертных веществ в покрытии. При уменьшении концентрации менее 100 г/л происходит уменьшение толщины покрытия, что может привести к уменьшению коррозионной стойкости покрытия. В этот раствор соли меди при перемешивании вводят ультрадисперсные частицы инертных веществ до получения устойчивого коллоидного раствора. Подготовленные образцы окунают на несколько секунд в этот раствор и получают поверхностный слой коллоидного раствора соли меди толщиной 50-70 мкм. После этого изделие помещают в камеру металлизации, через камеру пропускают азот для вытеснения воздуха и пропускают фосфинсодержащий газ, который получают по методике, описанной в работе Кошкарбаева Ш.Т. Разработка технологических процессов, основанных на синтезе медь-фосфидных пленок дисс. канд. тех. наук.-Шымкент, 2002. - 111 с. Газ пропускают до тех пор, пока не прекратится его поглощение поверхностью изделия. В результате на поверхности изделия получают фосфидное покрытие, в котором равномерно распределены частицы инертных веществ. После этого изделие, покрытое пленкой фосфида меди,промывают проточной водой до нейтральной реакции и высушивают на воздухе. Полученная полублестящая пленка имеет цвет от темно-серого до черного. Толщина пленки составляет, в зависимости от концентрации соли меди, материала основы и состояния его поверхности, 0,3-0,6 мкм. Пример 1. При перемешивании вносят в водный раствор,содержащий 200 г/л сульфата меди,ультрадисперсный порошок алмаза (марки АСМ 5) и получают коллоидный раствор с содержанием алмаза 9 г/л. В этот раствор погружают на 2-3 секунды медный образец и получают на его поверхности слой раствора. Образец помещают в герметичную камеру. Путем пропускания азота из камеры вытесняют воздух и затем туда подают фосфинсодержащий газ до тех пор, пока не прекратится его поглощение поверхностью изделия. После всех этих операций получено фосфидное покрытие толщиной 0,65 мкм с содержанием алмаза 11. Измерение с помощью электронного программируемого твердомера Темп-2 по методике,предложенной для измерения тонких пленок в работе Быков Ю.А., Карпухин С.Д., Панфилов Ю.В., Бойченко М.К., Чепцов В.О., Осипов А.В. Измерение твердости тонких пленок Металловедение и термическая обработка металлов. 2003. -10. - с. 26-30 показало, что твердость данного покрытия составила 860 . Измеренное для сравнения значение твердости покрытия с добавкой алмаза по методике прототипа равно 845. Таким образом, практически такое же значение твердости покрытия получено по упрощенной технологии. Пример 2. Медный образец смачивали коллоидным раствором, содержащим 200 г/л сульфата меди и 4,5 г/л дисульфида молибдена и затем обрабатывали фосфинсодержащим газом (как в предыдущем опыте). В результате получили медь-фосфидное покрытие, содержащее 5,1 дисульфида молибдена. Величина износа покрытия в испытаниях на истирание в условиях сухого трения со сталью 45 при нагрузке 30 кгс/см 2 составила 0,41-0,45. Значение износа покрытия полученного по методике прототипа, составило 0,38-0,43. Таким образом, и в этом случае более простая технология позволила получить такой же результат, как и в прототипе. Способ позволяет нанести композиционное покрытие на металлические и неметаллические изделия любой конфигурации и получать функциональные покрытия с равномерным распределением частиц инертных веществ. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения композиционных покрытий,включающий внедрение инертных частиц в состав медь-фосфидного покрытия путем нанесения их сульфата меди на поверхность изделия с последующей обработкой фосфинсодержащим газом, отличающийся тем, что инертные ультрадисперсные частицы предварительно вводят в раствор сульфата меди, в количествах, необходимых для получения устойчивого коллоидного раствора, в котором смачивают поверхность изделия.