Способ формования композиционного материала

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ФОРМОВАНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА(71) Заявитель Витебский государственный технологический университет(72) Авторы Клименков Степан Степанович Трубников Юрий Валентинович Новиков Александр Кузьмич(73) Патентообладатель Витебский государственный технологический университет(57) Способ формования композиционного материала, включающий электрохимическое осаждение металлической фазы и седиментационное осаждение из электролита-суспензии керамической фазы, отличающийся тем, что электрохимическое осаждение металлической фазы массой 1 ведут при силе тока , назначаемой в соответствии с выражением 1, Эгде Э - электрохимический эквивалент металла- время процесса нанесения композиционного материала ВТ - выход по току,а для седиментационного осаждения керамической фазы массой 2 электролиту сообщают движение относительно катода с начальной скоростью 0, определяемой по формуле(1) ,01 где а - коэффициент, выражающий зависимость начальной скорости от плотности керамической частицы с - коэффициент, выражающий зависимость начальной скорости от массы керамических частиц 2 в композиционном материале при этом коэффициент а определяют по формуле где- радиус реактора 0 - длина реактора 1 - объемная плотность частиц в электролите- коэффициент, выражающий зависимость начальной скорости от плотности керамической частицы, определяемый по формуле 100 . 23(56) Сайфуллин Р.С. Композиционные покрытия и материалы. - М. Химия, 1977. - С. 9-11.2138583 1, 1999.2221921 , 1990.94/23095.1723206 1, 1992. Изобретение относится к области машиностроения, в частности к гальваническому производству, и может быть использовано для формования композиционных изделий и нанесения композиционных гальванических покрытий для защиты деталей от износа. Известен способ формования композиционных химических и электрохимических материалов и покрытий, при котором используется осаждение металлов из суспензий,представляющих собой электролиты с добавкой определенного количества дисперсного порошка. Такой способ позволяет формовать покрытия и материалы с характеристиками,превышающими аналогичные в материалах, получаемых способом электрохимического осаждения. Материалы с включением дисперсных частиц обладают свойствами металлургических сплавов, но не требуют для своего получения высокотемпературных технологий. Однако существенным недостатком описываемого способа является то, что он не позволяет задавать на стадии проектирования требуемый состав материала за счет оптимизации технологических факторов 1. Технической задачей, на решение которой направленно изобретение, является формование покрытий с заданным процентным соотношением металлической и керамической фаз. Указанная техническая задача решается за счет того, что электрохимическое осаждение металлической фазы массой 1 ведут при силе тока, назначаемой в соответствии с выражением 1,ЭВТ где- сила тока Э - электрохимический эквивалент металла- время процесса нанесения композиционного материала ВТ - выход по току,2 5796 1 а для седиментационного осаждения керамической фазы массой 2 электролиту сообщают движение относительно катода со скоростью 0, определяемой по формуле(1) 0,1 где а - коэффициент, выражающий зависимость начальной скорости от плотности керамической частицы с - коэффициент, выражающий зависимость начальной скорости от массы керамических частиц 2 в композиционном материале при этом коэффициент а определяют по формуле где- ускорение свободного падения- размер частиц- коэффициент пропорциональности,а коэффициент с определяют по формуле где 1 - объемная плотность частиц в электролите 0 - длина реактора- радиус реакторакоэффициент, выражающий зависимость начальной скорости от плотности керамической частицы, определяемый по формуле 100 2.3 При формовании композиционного материала электролиту-суспензии (5) сообщают движение относительно катода (2) со скоростью 0, на выбор которой оказывают влияние масса керамических частиц в покрытии и их плотность. Поток электролита-суспензии направлен к детали-катоду (2) по нормали, такая траектория (4) обеспечивает оптимальное включение керамических частиц в материал покрытия. При данной траектории керамическая частица движется под действием вертикальных сил со скоростью 0. После оседания на поверхность катода частиц керамики происходит их включение в материал покрытия за счет заращивания ионами металла. С целью получения заданного соотношения керамической и металлической фаз в композиционном материале силу токаэлектрохимического осаждения определяют в зависимости от массы оседающих на поверхность катода (2) ионов металла. Схема осуществления предлагаемого способа представлена на фигуре. 1 - ванна для нанесения покрытия 2 - деталь-катод 3 - реактор-анод 4 - направление движения электролита суспензии. Пример. Осуществляли нанесение износостойкого композиционного покрытия на основе железа(75 ) и оксида алюминия (25 ). Покрытие формовалось из хлористого горячего(55 ) электролита. Размеры анода 010 см,3 см. Электрохимический эквивалент железа Э 0,695 г/Ач. Объемная плотность керамических частиц в электролите 10,3 г/см 3. 3 0,25 В зависимости от массы 1 определяем силу тока, необходимую для получения покрытия, в котором массовое соотношение керамических частиц и ионов металла 0,25. 1 0,86 1,67 ,ЭВТ 0,695 10,74 где ВТ - выход по току. Применяемые частицы оксида алюминия характеризуются следующими параметрами плотность 2,7 г/см 3, размер частицы 0,015 см. Величины переменных а ив зависимости от плотности и размера керамических частиц приведены в табл. 1. Таблица 1 Величина 20,86 (г). Тогда 1 917084 Для частиц оксида алюминия 0,00010,0005 0,0005-0,001 а 0,945,2173837. Значения переменной с в зависимости от величин 2 иприведены в табл. 2. Таблица 2-0,9939 Для частиц оксида алюминия и заданного значения 2 переменная с-0,9099. Тогда начальная скорость керамических частиц вычисляется по формуле(1) 0,945(10,9099) 0 0,896 (см / с) 110,9099 Предложенный способ получения композиционных покрытий позволяет за счет изменения силы тока и начальной скорости электролита-суспензии получать покрытия с необходимым процентным соотношением частиц порошка и ионов металла в покрытии, что способствует получению покрытия с высокими эксплуатационными свойствами. с Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.