202291. lajstromszámú szabadalom • Eljárás krómbázisú bevonatrétegek előállítására
3 HU 202291 B 4 kolloid alakú és 0,001-0,01 pm nagyságú kluszter szemcséket alkalmazunk 5-40 g/1 mennyiségben. Krómozó elektrolitként célszerűen kemény krómozó elektrolitot, illetve őnbeéllitó elektrolitokat (pufferelektrolit) alkalmazunk. A találmány szerinti eljárás során alkalmazott kluszter gyémántszemcsék golyó vagy ovális alakúak és nincsenek éleik, tehát nincs koptató hatásuk sem. Az ilyen gyémántok szedimentáció és koaguláció álló rendszereket képeznek az elektrolitokban mind üzemi koncentráció, mind pedig magasabb koncentráció (elektrolitkoncentráció) mellett. Mint már korábban említettük, a technika adott területén elfogadott alapelv volt, hogy a bevonatrétegek készítésére alkalmazott diszperziós fázisban a részecskék nagysága nem lehet 0,01 pm-nél kisebb, mert ekkor a bevonatréteg tulajdonságai romlanak. Ha azonban kluszter gyémántszemcséket használunk, 0,01 jum alatti szemcseméretnél növekszik a keménység és a tapadóképesség, valamint a kopásállóság. Ez annak tulajdonítható, hogy a kluszter gyémántszemcsék az említett mérettartományban rendkívül kis tehetetlenséggel rendelkeznek és igy az anyag transzport a diszperziós fázisban az elektrolit és a munkadarab között rendkívül kedvező körülmények között játszódik le és igen nagy áramsűrűségek alkalmazását teszi lehetővé. Megállapítottuk, hogy elektrolitikus krómleválasztáskor a kluszter gyémántszemcsék rendkívül nagy fiziko-kémiai aktivitásuk következtében kristálymagokként működnek és a dermedési folyamatot elindítják. Ugyanez a jelenség játszódik le kémiai vagy elektrokémiai leválasztásnál és más fémek, például réz, nikkel vagy ezüst esetében is. Minthogy a folyamatokban rendkívül nagyszámú részecske vesz részt, a kristályosodás jóval több központtal, tömegesen indul meg. A keletkező bevonatban tehát rendkívül kicsi krisztallitok jelennek meg, ahol a krómkrisztallitok nagysága közel esik a gyémántszemcsék nagyságához, amint ezt a röntgenográfiai fázisanalízis és az elektronmikroszkópos felvételek bizonyították. A diszperziós fázisban lévő részecskék gyakorlatilag tehetetlenség nélküli áramlása és a tömeges króm kristálymagképződés következtében különlegesen egyenletes bevonat képződik az ekvipotenciális síkokban. A kis krómkrisztallit nagyságok következtében a bevonat mikrokeménysége jelentősen (1,5-2,5-szörösen) megnövekszik, a bevonat kopásállósága 2,5-3-szorosára nő, ahhoz képest, amikor 0,01-0,5 pm nagyságú gyémántszemcséket alkalmazunk a diszperziós fázisban. Az elvégzett kísérletek azt is igazolták, hogy a kluszter gyémántszemcsék alkalmazásával a krómozó elektrolitban a Cr6'-Cr1* redukció energiagátja csökkenthető és így az elektrolitnak a szokásos mintegy 4-6 órát tartó kezelése, amelynek során Cr3* ionok jönnek létre, lényegében elhagyható. A találmány szerinti megoldás alkalmazásával tehát egyrészt jelentősen egyszerűsödik a krómbázisú bevonatrétegek készítésének technológiája, másrészt javulnak a bevonatréteg tulajdonságai: a kluszter gyémántszemcsék stabil diszperziót képeznek a krómozó elektrolitban, a kluszter gyémántok elősegítik a Cr6*-^-Cr3* redukciót és ezzel az eljárás előkészítése jelentésen leegyszerűsödik az energiaigény pedig csökken, a kluszter gyémántszemcsék rendkívül kis tömege és csekély tehetetlensége következtében igen hatékony anyagáram alakul ki az elektrolit és a bevonandó tárgy felülete között, ami magas áramsűrűségek alkalmazását teszi lehetővé, a kluszter gyémántszemcsék magas fiziko-kémiai aktivitása következtében tömeges kristálymagképzódés indul meg, ami egy szuper diszperz bevonatszerkezetet eredményez jelentős mikrokeménység és kopásállóság növekedéssel, a kluszter gyémántszemcsék és a krómkrisztallitok igen kis mérete következtében a munkadarab felületét rendkívül pontosan adja vissza a bevonatréteg, aminek eredményeképpen a tapadási felület megnövekszik és természetesen ezzel együtt megnövekszik a megengedett maximális igénybevétel is, a javított minőségű bevonatréteget 0,3-1 tömegszázaléknyi gyémánttartalommal lehet elérni, aminek következtében az eljárás rendkívül gazdaságos, a krómbázisú és kluszter gyémántszemcsékből készített bevonatok igen jó korrózióállósággal rendelkeznek és a krómredukció alacsonyabb energiaküszöbe, a tömeges kristálymagképzódés és a hatékony anyagáram következtében az ekvipotenciális felületeken rendkívül egyenletes kiválás biztosítható. A krómozó elektrolit kluszter gyémánt tartalma általában 50-40 g/1 kell legyen. Ha a gyémánttartalora 40 g/1 fölött van, az elektrolit sűrűsége szükségtelenül megnövekszik, aminek következtében a gézkiválás, az elektrolitos vezetés és az áramátfolyás megnehezül. Ha viszont a gyémánttartalom 5 g/1 alatt van, a bevonatréteg tulajdonságai jelentősen romlanak. A fenti tartományon belül az elektrolit gyémánttartalmát a kezelendő munkadarab nagysága és alakja határozza meg. Kisebb munkadarabot éles vágóélekkel célszerű 15-40 g/1 gyémánttartalmú elektrolittal kezelni. Ilyen munkadarabok például a fogászati fúrók, mikrosebészeti szerszámok vagy hántolószerszámok. Minthogy az elektrolitban viszonylag nagy koncentrációban vannak a gyémántszemcsék jelen, az elektromos mező térerőssége az élek mentén kisebb lesz és csökken a dendrit-képződés veszélye. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
