202291. lajstromszámú szabadalom • Eljárás krómbázisú bevonatrétegek előállítására
1 HU 202291 B 2 A találmány tárgya eljárás olyan krómbázisú bevonatrétegek elóállitására, amelyek gyémántszemcse zagyot tartalmazó krómozó elektrolitból elektrokémiai leválasztással állíthatók eló. Krómbázisú bevonatokat a technika számos területén alkalmaznak. Ilyen terület például a sajtolószerszámok, húzószerszámok, motorhengerek vagy betétgyűrűk élettartamának és megbízhatóságának fokozása és általában nagy súrlódó igénybevételnek, kopásnak vagy gravitációs hatásnak kitett alkatrészek előállítása. A bevonatrétegek általában hordozófémet, például krómot tartalmaznak, amelyben diszperziós fázisban különlegesen kemény részecskék vannak eloszlatva. Az ilyen bevonatok rendkívüli fizikai-mechanikai tulajdonságokkal és különleges kopásállóssággal rendelkeznek. Különösen elterjedtek az olyan bevonatok, amelyeknek ezen tulajdonságait döntően a diszperziós bázis határozza meg és a hordozó fém csupán a diszperziós részecskék ágyazását, illetve a felületkialakitást szolgálja. Az ilyen összetett bevonatrétegek fizikai-mechanikai tulajdonságai és a kopásállóság maximális értékét "5-10 térfogatszázaléknyi diszperziós fázis jelenléte esetén biztosítják, amikor is diszperziós fázisban lévő részecskék mérete 0,5 és 0,01 u között van (E. M. Sokolovskaja, .Kompozit anyagok fizikai kémiája', MGU, 1976, 230. oldal). Ha a szemcsék méretét csökkentjük, a bevonatrétegben csökken a mennyiségük és ennek következtében a bevonat minősége is gyengül. Ezért általában nem ajánlják az ilyen kompozitrétegekben 0,01 pm-nél kisebb szemcsék alkalmazását a diszperziós fázisban. A bevonatréteget a diszpergált részecskékkel együtt általában elektrolitból történő leválasztással készítik. Az elektrolit a leválasztandó fém valamely sóját és a diszperziós fázist tartalmazza. Az elektrolit összetétele és a diszperziós fázis tulajdonságai, például a szemcsék mérete, jellege, koagulációé vagy szedimentációs hajlama stb. határozza meg a keletkező bevonat tulajdonságait is. Alapvető feltétel a diszperziós részecskékkel szemben éppen a kémiai ellenállóság az alkalmazott elektrolittal szemben. Igen agresszív (savas) krómozó elektrolitok esetében a gyémántszemcsék váltak igen jól be diszperziós részecskékként. Krómbázisú bevonatrétegek előállítására többféle eljárás ismert. Az egyik eljárás szerint például olyan oldott krómsót tartalmazó elektrolitot alkalmaznak, amely 0,01-0,1 um nagyságú diszperz 6ziliciumoxid szemcséket tartalmaz (Seifulling R. S. .Kombinált elektrokémiai bevonatok és szerszámok', 1971. Kémia, Moszkva, 101. oldal). Az elektrolitot az eljárás során üzemi hőmérsékletre melegitik és behelyezik az anódokat, valamint a munkadarabokat. Az anódot és a kátédként szolgáló munkadarabot áram alá helyezik és az elektrolízis során olyan króm bevonatréteg keletkezik, amely sziliciumoxid részecskéket tartalmaz. A bevonatréteg igen jó kopásállósággal, korrózióállósággal rendelkezik és jól tapad a munkadarab felületére. Hátránya viszont, hogy a bevonatréteg a hömérséklet-ingadozást nem jól viseli és például sajtolás vagy fémhúzás során széttöredezik. Egy másik eljárás során gyémántport választanak le valamely alapfémmel, például nikkellel együtt (E. L. Prudnyikov, .Gyémántbevonatú szerszámok', 1985., Mashino6troenyije, Moszkva, 91. oldal). Ezeket a bevonatokat azonban csak csiszoláshoz használják és korrózióállóságuk, illetve kopásállóságuk különleges kezelés nélkül nem kielégítő. A különleges kezelés célja a gyémántszemcsék kiálló éleinek lemunkálása, hogy megfelelően sik munkafelületet nyerjenek. Ez a művelet azonban meglehetősen munkaigényes és ugyancsak gyémánt szerszámok alkalmazását, valamint járulékos technológiai műveleteket igényel. Az 1 391 001 számú egyesült királyságbeli szabadalmi leírás olyan eljárást ismertet kompozit bevonatok készítésére, amely szerint fém-, elsősorban krómalapú bevonatréteget lehet előállítani a következő összetételű elektrolitból: Cr03 250 g/1 H2SO4 1.25-2,5 g/1 Az alkalmazott katód áramsűrűség 6,4- -10,7 A/dm2. Diszperziós fázisként természetes vagy mesterséges gyémántszemcséket alkalmaznak 0,01 és 30 um közötti nagyságban és 10-30 g/1 elektrolit mennyiségben. Az eljárás során felhasznált gyémántszemcsék élei szintén élesek és ezért koptató hatásúak. Ahhoz, hogy súrlódáscsökkentő felületeket lehessen nyerni, a gyémántszemcséket éleikkel befelé és lapjaikkal a sik felé kell elrendezni, ami viszont a technológiát meglehetősen komplikálttá teszi. Annak érdekében, hogy a gyémántszuszpenzió az elektrolitban megfelelő módon kiváljon, a gyémántszemcséket először savakban, nátronlúgban és kénsav-kumarin keverékben, valamint anionos tenzidben kezelik, szárítják és felhasználás előtt koncentrált fémsó- vagy savoldatban kell hosszú időn át tárolni. Ezt a technológiát megint csak meglehetősen komplikálttá teszi. Ezen túlmenően az eljárás során alkalmazott katód áramsűrűségek meglehetősen kicsinyek, ami az eljárás teljesítményét csökkenti. A jelen találmánnyal tehát olyan eljárás kidolgozása a célunk, amellyel krómbázisú bevonatok készíthetők, mégpedig megnövelt keménységű, kopásállóságú, csúszásgátló bevonatrétegek viszonylag kis gyéméntfelhasználással és egyszerű technológiával. A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldottuk meg, hogy a krómbázisú bevonatrétegeknek elektrokémiai leválasztás sorén történő előállításának során gyémántszemcsékként 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
