СПОСОБ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ
PROCEDURE FOR MANUFACTURE OF THIN FILMS

Изобретение относится к области получения тонких пленок, а именно к способам обработки стальных деталей для повышения их износостойкости.
Известен электролитический способ нанесения анодных покрытий в струе электролита, содержащей мелкодисперсные частицы порошка не растворимых в электролите соединений металла или металлоида с добавлением материала с экзотермическим эффектом окисления (патент РФ 2224055, опубл. 2004.02.20. БИ №5).
Недостатком данного способа является невозможность получения износостойких покрытий.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ обработки металлических деталей кипячением в водном растворе соединений молибдена (А.с. СССР №277501, опубл., 1970. БИ №24).
Недостатками данного способа являются низкие производительность и технологичность процесса обработки, из-за необходимости кипячения деталей в растворе, а сам процесс кипячения проводят весьма длительное время (в течение одного часа), что значительно снижает производительность.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение тонких пленок на стальных деталях для повышения их износостойкости и повышение технологичности и производительности процесса.
Сущность предложенного способа получения тонких пленок на стальных деталях заключается в том, что обработку проводят в водном растворе, содержащем молибденовый ангидрид в электрическом поле с разностью потенциалов 2-20 В, причем деталь является катодом, а угольный электрод - анодом, при этом продолжительность обработки определяют из соотношения:
,
где τ - продолжительность обработки, с;
4
К - эмпирический коэффициент, составляющий (10-12)·10(с·г/л);
С - начальная концентрация ионов молибдена в растворе, г/л.
Предложенный способ осуществляют следующим образом.
2
Деталь помещают в водный раствор молибденового ангидрида и к ней подводят отрицательный заряд. Положительный заряд подводят к угольному электроду. В зависимости от условий опыта меняли напряжение (от 1 до 50 В, плотность тока при этом поддерживали 15-20 А/дм), начальную концентрацию ионов молибдена - (от 50 до 200 г/л) и продолжительность процесса (от 5 до 40 мин), а температуру 40-50°С.
Результаты опытов приведены в таблице.
Таблица
№ опыта
Значение показателей
Напряже-ние U, B
Концентра-ция С, г/л
Продолжительность, τ, мин
Условное качество полученной пленки
Износостойкость
1
1
200
5
Не удовлетворительное
Низкая
2
2
200
10
Удовлетворительное
Средняя
3
5
150
15
Хорошее
Высокая
4
10
150
20
Хорошее
Высокая
5
10
100
25
Хорошее
Высокая
6
20
100
30
Удовлетворительное
Средняя
7
50
50
40
Не удовлетворительное
Низкая
4
4
И при значении произведения этих величин от 10·10 до 12·10 (с г/л) качество полученной пленки было хорошим и она повысила износостойкость поверхности детали.
На основании проведенных опытов была получена эмпирическая зависимость, позволяющая связать качество получаемой пленки с длительностью обработки и концентрацией ионов молибдена в растворе и она имеет вид;
,
где τ - продолжительность обработки, с;
4
К - эмпирический коэффициент, составляющий (10-12)·10, (с·г/л);
С - начальная концентрация ионов молибдена в растворе, г/л.
Так как молекулы оксида молибдена слабо парамагнитные, то при пропускании электрического тока они оседают на поверхности стальных деталей, образуя тонкие пленки, а из-за своей слоистой структуры и благодаря свойству пары ионов MoVI/MoV, считаем, что полученные тонкие пленки способствуют повышению износостойкости стальных деталей.
Использование предложенного способа получения тонких пленок на стальных деталях в водном растворе, содержащем молибденовый ангидрид, позволит повысить производительность процесса за счет сокращения времени обработки в 3-4 раза, а также повысит технологичность за счет устранения необходимости длительного кипячения деталей в растворе молибдена.