Volframist ehted: eelised ja puudused. Volframkarbiidkate alternatiivina galvaanilisele kroomimisele Volframkate
Pinnakihi hajus küllastus metalltooted volfram või puhta volframkatte kandmine metallidele ja mittemetalltoodetele. Difusioon V. viiakse tavaliselt läbi gaasi- või vedelfaasi meetodil. Gaasifaasimeetodil (pulbermeetod) sisaldab küllastussegu volframipulbreid (või ferrotvolframipulbreid), inertse täiteaine (Al2O3, Zn02 jne) ja halogeniidaktivaatori (NH4Cl, NaF jne) pulbreid. Küllastamine toimub ahjudes, kuhu asetatakse sulava tihendiga (õhus) või ilma sulava tihendita (vaakumis või kaitsekeskkonnas) suletud anumad.
Vedelfaasiline volfram viiakse tavaliselt läbi elektrolüüsi või sulatatud naatriumvolframaadi (Na2W04) redutseerimise teel, puhudes sellest läbi ammoniaaki või lisades tahke redutseerija (näiteks ränikaltsiumi). Difusioon volfram viiakse läbi temperatuuril 1000-1300 ° C 6-24 tundi Paksus, keemiline. ja difusioonikihi faasiline koostis sõltub alusmaterjali iseloomust ja küllastusrežiimist. Näiteks terastoodete volframimisel, olenevalt kemikaalist Difusioonitsoonis moodustuvad terase koostis ja protsessi parameetrid, W2C karbiid, tungamiidid FeW ja Fe7We, samuti tahke volframi lahus alfarauas.
Difusioonvolfram on reeglina keemilis-termilise töötlemise vaheoperatsioon, mis eelneb näiteks karburiseerimisele, boriidimisele ja silikoniseerimisele. Puhtad volframkatted kantakse pihustamise teel (plasmakatted, detonatsioonikatted), keemilised katted. sadestumine gaasifaasist, ka vaakumaurustamine. Volframkatete plasmapihustamine toimub suletud kambris kaitsva inertgaasiga. Kattemetalli puhtus, tihedus ja nakketugevus alusmaterjaliga ning muud omadused sõltuvad elektrilistest omadustest. plasmapõleti võimsus ja plasmat moodustava gaasi tarbimine, pihustuskaugus, pihustatud pulbri kulu, selle osakeste suurusjaotus jne.
Optimaalsete pihustustingimuste korral ei ületa katte tihedus 90-92% volframi teoreetilisest tihedusest. Katte tiheduse suurendamiseks (kuni 95–96%) ja kõigi muude katete omaduste parandamiseks kasutavad nad toodete kuumtöötlust temperatuuril 1500–2500 ° C vesiniku keskkonnas või vaakumis 5–15 tundi. Volframkatted, mille tihedus on 97–99% volframi teoreetilisest tihedusest ja mille nakketugevus on poolteist kuni kaks korda suurem kui plasmal. Volframkatete sadestamine gaasifaasist toimub tavaliselt fluoriidi WFe või kloriidi WCl6 redutseerimisel vesinikuga temperatuuril 600-1200 ° C. Kasutatakse ka keemilist dissotsiatsiooni. ühendid WCl6, WBr6 või W(CO)6 temperatuuril tavaliselt üle 1000 °C.
Aur-sadestamine võib toota polü- ja ühekristallilisi katteid, millel on spetsiifiline kristallograafia. Katte struktuur, puhtus, paksus ja muud omadused määratakse sadestusrežiimidega. Pihustamisel või keemiliselt Volframkatete ladestamisel eemaldatavatele grafiidist, vasest, terasest jne valmistatud vormi seadvatele südamikele on võimalik saada nn. kortikaalsed tooted erinevaid kujundeid ja otstarve: düüsid, puksid, mis tahes ristlõikega torud jne. Nende toodete tihedust suurendab järgnev kuumtöötlemine kl. pikad tissid. Puhtaid volframkatteid kasutatakse elektri- ja raadiotehnikas, tuumaenergeetikas ja keemiatehnikas. tööstus, elektroonika, raketitehnika.
Lit.: Minkevich A. N. Metallide ja sulamite keemilis-termiline töötlemine.
Loete artiklit volframimise teemal
Leiutis käsitleb galvaniseerimise valdkonda ja seda saab kasutada masinaehituses ja teistes tööstusharudes kulumiskindla kattega detailide ja tööriistade valmistamisel, samuti nende taastamisel. Meetod hõlmab koobalt-volframkatete elektrolüüditamist, kasutades impulssvoolu tihedusega 10 A/dm2 segatavast elektrolüüdist, mille temperatuur on 55-65 °C ja koostis, g/l: koobaltsulfaat 12-15, naatriumvolframaat. 40-100, ammooniumtsitraat 40-60, volframkarbiid 10-50, pH 4-8. Saadud kattekiht määritakse 10% kaaliumheksatsüanoferraadi (II) lahusega glütseriinis ja töödeldakse elektrisädeme meetodil grafiitelektroodiga EG-4 pehmel režiimil töövooluga 1,2-1,5 A. Tehniline tulemus: suurenenud katte kõvadus ja kulumiskindlus. 3 ave.
Leiutis käsitleb volframkarbiide sisaldavate kombineeritud elektrolüütiliste katete pealekandmise valdkonda. Katet saab kasutada masinaehituses ja muudes tööstusharudes kulumiskindlate katetega detailide ja tööriistade valmistamisel, samuti nende taastamisel.
Tuntud on elektrisädeme meetod volframkarbiide sisaldavate kulumiskindlate katete tootmiseks karbiidvolframelektroodide abil (vt Verkhoturov A.D., Podchernyaeva I.A., Pryadko L.F., Egorov F.F. Elektroodide materjalid elektrilise sädemega legeerimiseks. M. : Nauka, .2988pp, .2988pp). .
Puudus tuntud meetod seisneb selles, et sellised katted ei ole moodustatud pidevad ja homogeensed, neil on defektid (poorid, mikropraod) ning need on matid ja karedad. Kattekihtidel on suurem hõõrdetegur, need kaitsevad korrosiooni eest halvemini ja neid on rohkem kõrge kulumine kui hõõrdumine on seotud karastatud terasega võrreldes leiutises pakutud kattega.
Kavandatava meetodi lähim analoog on koobalti-volframisulamitest koosnevate katete pealekandmise galvaaniline meetod, millele järgneb nende kuumtöötlus (prototüüp). Prototüübis on 40% volframi sisaldava elektrolüütilise sulami saamiseks soovitatav järgmise koostisega (g/l) ammooniumtsitraat-elektrolüüti: koobaltsulfaat 15, naatriumvolframaat 100, ammooniumtsitraat 40, pH 5. Elektrolüüdi temperatuur 40°C , katoodi voolutihedus 1 A/dm 2. Volframi ja koobalti anoodid (vt Azhogin F.F., Belenkiy M.A., Gall I.E. et al. Galvanic engineering. Handbook. M.: Metallurgy, 1987, 316 lk.). Koobalt-volframkatete kõvaduse suurendamiseks töödeldakse neid 1 tund temperatuuril 600°C (vt Vjatšeslavov P.M. Sulamite elektrolüütiline sadestamine. L: Mashinostroenie, 1986, 66, 70 lk.).
Kuid isegi pärast kuumtöötlemist on sellised katted kõvaduse ja kulumiskindluse poolest madalamad kui leiutises pakutud katted. Selle põhjuseks on asjaolu, et tuntud kattekiht sisaldab volframi ja kavandatavas kattekihis on volfram ka volframkarbiidide kujul, mis on kõvaduse ja kulumiskindluse poolest paremad kui metallvolfram.
Leiutise eesmärk on suurendada katete kõvadust ja kulumiskindlust.
Selle probleemi lahendamiseks on välja pakutud meetod volframkarbiididega katete pealekandmiseks, sealhulgas elektrolüütiline sadestamine elektrolüüdist, mis sisaldab koobaltsulfaati, naatriumvolfraati ja ammooniumtsitraati, mis lisatakse selle segatava elektrolüüdi koostisse, mille pH on 4-8 ja temperatuur 55-65°C, kasutades impulssvoolu tihedusega 10 A/dm 2 ja järgmise komponentide suhtega, g/l: koobaltsulfaat 12-15, naatriumvolframaat 40-100, ammooniumtsitraat 40-60, volframkarbiid 10-50; seejärel kantakse saadud kattekihile määrdeaine, mis koosneb 10% kaaliumheksatsüanoferraadi (II) lahusest glütseriinis ja EG-4 grafiitelektroodiga pehmes režiimis töövooluga 1,2-1,5A elektrisädemetöötlus.
Elektrolüüt valmistati reaktiivi või analüütilise puhtusega kemikaalidega. Vannis (põhianumas) lahustati kuumas destilleeritud vees vajalik kogus ammooniumtsitraati ja saadud lahuses, mille temperatuur oli umbes 80 °C, lahustati naatriumvolframaat. Eraldi konteineris lahustati kuumas destilleeritud vees vajalik kogus koobaltsulfaati ja saadud lahus valati vanni (põhianumasse) ja segati hoolikalt. Nõutav pH väärtus määrati ja hoiti 25% ammoniaagi vesilahuse või 10% väävelhappe lahuse abil. Saadud elektrolüüt filtriti. Väike kogus See elektrolüüt segati volframkarbiidi pulbriga, segati põhjalikult, kuni saadi pastataoline mass, hoiti täielikult märjaks ja viidi vanni (põhinõusse), pestes mass elektrolüüdiga maha. Saadud elektrolüüt segati põhjalikult. Elektrolüüdi valmistamiseks kasutasime pulbrilist volframkarbiidi TU 48-19-540-92 klassi WC 250/0,4, dispersioon - 0,4±0,1 mikronit.
Selles elektrolüüdis, mis on ette nähtud koobalti-volframi sulami elektrolüüdiks, on koobaltioonide allikaks koobaltsulfaat, volframiioonide allikaks on naatriumvolfraat, ammooniumtsitraat soodustab volframi elektrolüüdi sadestamist ja parandab katte kvaliteeti, mis aitab suurendada katte kvaliteeti. katete mikrokõvadus ja kulumiskindlus. Elektrolüüti viidi mikrodispergeeritud volframkarbiidi pulber, mis kattekihis olles suurendab nende kõvadust ja kulumiskindlust. Katete elektroodsadestamine tuleb läbi viia impulssvooluga, mis aitab suurendada teise faasi (volframkarbiidi) sisaldust kattekihis, vähendada mittemetalliliste lisandite kontsentratsiooni ja parandada katte kvaliteeti. Elektrolüüsi käigus kasutati volframist ja koobaltist lahustuvaid anoode, kuna lahustumatute anoodide kasutamine vähendab elektrolüüdi stabiilsust.
Seejärel määriti saadud koobalt-volframisulamil põhinev komposiitkate glütseroolis oleva kaaliumheksatsüanoferraadi (II) 10% lahusega ja töödeldi elektrisädeme meetodil. Elektriparki legeerimine tuleb teostada EG-4 elektrografiidist valmistatud elektroodi abil. Elektrilise sädemetöötluse jaoks on soovitatav kasutada pehmet režiimi töövooluga 1,2-1,5 A, mis tagab katete saamise rohkem kui Kõrge kvaliteet. Glütseriini määrdeaine ja grafiitelektrood on vajalikud süsiniku kontsentratsiooni suurendamiseks katte pinnakihis ja volframi muundamiseks volframkarbiidideks. Volframkarbiidid on kõvaduse ja kulumiskindluse poolest oluliselt paremad kui metallvolfram, mis on katte osa.
Näide 1. Kavandatav kate kantakse U10A terase proovile. Enne katmist proov jahvatati, poleeriti, rasvatustati Viini lubjaga, marineeriti 10% väävelhappe lahuses ning pesti kraani ja destilleeritud veega. Kavandatav kate kanti elektrolüüdis minimaalse komponentide kontsentratsiooniga, g/l:
Elektrolüüt segati mehaanilise sõukruvi segajaga ja selle temperatuuri hoiti 60 °C juures. Elektrosadendamiseks kasutati ristkülikukujuliste impulssidega impulssvoolu sagedusega 167 Hz, impulsi aeg vastas pausiajale, keskmine katoodvoolutihedus oli 10 A/dm 2. Elektrolüüsi tehti 1,5 tundi. Selle tulemusena kanti elektrotehniliselt läikiv kate koostisega: volfram 28,73% (massi järgi), volframkarbiid 8,16%, ülejäänud koobalt. Katte paksus oli 72,9 mikronit. Seejärel määriti saadud koobalt-volframisulamil põhinev komposiitkate glütseroolis oleva kaaliumheksatsüanoferraadi (II) 10% lahusega ja töödeldi elektrisädeme meetodil. Elektroparki legeerimine viidi läbi EFI-46A paigaldusel, kasutades EG-4 elektrografiidist valmistatud elektroodi. Elektrilise sädeme töötlemiseks kasutati pehmet režiimi töövooluga 1,2-1,5A. Töötlemisaeg 1 cm2 katte jaoks on 1 minut. Sellisel juhul muutus katte pind matiks.
Saadud katte mikrokõvadus oli 11,86 GPa, s.o. suurenes peaaegu 1,3 korda võrreldes koobalt-volframkattega, mida on kuumtöödeldud temperatuuril 600 °C 1 tund (prototüüp).
Kulumiskindlust uuriti LTI konstruktsiooniga edasi-tagasi liikumisega installatsioonil (Vyacheslavov P.M., Shmeleva N.M. Control of electrolytes and coatings. Leningrad: Mashinostroenie, 1985 (B-chka galvanotechnika. Ed. 5, Issue 11), 98 lk.). Võrdluseks testiti samaaegselt koobalt-volframkattega proovi, mis oli sadestatud prototüübis pakutud elektrolüüdist ja mida kuumtöödeldud 1 tund temperatuuril 600 °C. Koobalt-volframkatte kulumine oli 2,30 µm/km. Näites 1 saadud kavandatud katte kulumine oli 1,18 μm/km.
Näide 2. Kavandatav kate kantakse U10A terase proovile. Proov enne katmist valmistati ette samamoodi nagu näites 1. Kavandatav kate kanti elektrolüüdis komponentide kontsentratsiooniga, g/l:
Sel juhul kasutati näites 1 kasutatutele sarnaseid elektrosadestamise režiime. Selle tulemusel kanti elektriliselt 74,8 mikroni paksune läikiv kate. Seejärel määriti saadud elektrolüütiline kate kaaliumheksatsüanoferraat(II) 10% lahusega glütseroolis ja töödeldi elektrisädeme meetodil samamoodi nagu näites 1. Sel juhul muutus katte pind matiks. Saadud katte mikrokõvadus suurenes 1,4 korda ja ulatus 12,87 GPa-ni ning kulumiskindlus oli 3,9 korda võrreldes prototüübis pakutud elektrolüüdist elektrolüüdist sadestatud ja 1 tund kuumtöödeldud koobalt-volframkatte kulumiskindlusega. temperatuuril 600° KOOS.
Näide 3. Kavandatav kate kantakse U10A terase proovile. Proov enne katmist valmistati ette samamoodi nagu näidetes 1 ja 2. Kavandatav kate kanti elektrolüüdis, mille komponentide kontsentratsioon oli maksimaalne, g/l:
Elektrosadestamise jaoks kasutati režiime, mis langesid täielikult kokku näidetes 1 ja 2 kasutatud režiimidega. Selle tulemusena kanti elektriliselt 87,1 mikroni paksune poolläikiv kate, mille koostis oli: volfram 37,41% (massi järgi), volfram karbiid 10,29%, ülejäänud koobalt. Seejärel määriti saadud kate glütseroolis oleva kaaliumheksatsüanoferraat(II) 10% lahusega ja töödeldi elektrisädeme meetodil samamoodi nagu näidetes 1 ja 2. Sel juhul muutus katte pind matiks. Saadud katte mikrokõvadus oli 13,15 GPa, kulumine 0,53 µm/km, s.o. vähenes 4,3 korda võrreldes koobalt-volframkatte kulumisega, mis kanti prototüübis pakutud elektrolüüdist elektrolüüdist ja kuumtöödeldud 1 tund temperatuuril 600 °C.
On kindlaks tehtud, et saadud (pakutud) kattekihil ei ole läbivaid poore ega pragusid. Kattel on kõrge nakkuvus. Kavandatav leiutis võimaldab saada järgmise tehnilise tulemuse: suurendada katete kõvadust ja kulumiskindlust.
NÕUE
Meetod volframkarbiididega katete pealekandmiseks, kaasa arvatud elektrolüütiline sadestamine koobaltsulfaati, naatriumvolfraati ja ammooniumtsitraati sisaldavast elektrolüüdist, mis erineb selle poolest, et segatavasse elektrolüüti, mille pH on 4–8 ja temperatuur 55 °C, lisatakse täiendavalt volframkarbiidi. 65°C järgmiste komponentide suhtega, g/l: koobaltsulfaat 12-15, naatriumvolframaat 40-100, ammooniumtsitraat 40-60, volframkarbiid 10-50 ja sadestamine toimub tihedusega impulssvooluga. 10 A/dm 2, seejärel kantakse saadud kattekihile määrdeaine, mis koosneb 10% kaaliumheksatsüanoferraadi (II) lahusest glütseroolis, ja teostatakse elektrisädemetöötlus EG-4 grafiitelektroodiga pehmes režiimis. töövool 1,2-1,5 A.
aastal hakati kasutama volframi ehete valmistamineüsna hiljuti, kuid suutis avalikkust võita oma erakordse tugevuse ja kulumiskindlusega. Kuid kas ebatavaline metall on tõesti "igavene" ja kas tasub seda eelistada hõbedale ja kullale? Selgitame välja.
Volframkarbiidi omadused
Metallvolfram avastati 1783. aastal ja seda kasutatakse peamiselt tööstuses. Volfram on äärmiselt kõva ja selle tihedus on kaks korda suurem plii tihedusest. Süsinikega kombineerimisel muutub metall volframkarbiidiks: materjal, mis on kõvaduse poolest võrreldav teemandiga, kulumiskindel ja peaaegu ei reageeri oksüdatsioonile. Just volframkarbiidi kasutatakse lisaks lõikeosade ja mürsusüdamike valmistamisele ehetes.
Peamised põhjused, miks volframist on saanud populaarne ehete materjal, on selle vastupidavus ja vastupidavus deformatsioonile. Ka peale mitmeaastast kandmist ei teki tootele kriimustusi ega pragusid, ehe säilitab oma esialgse kuju. Lisaks ei tohi unustada veel üht selle metalli olulist ja väärtuslikku omadust – volfram põhjustab harva allergiat, mis võimaldab seda eranditult kanda peaaegu kõigil.
Volframi üllas sära
Eriti populaarsed on meeste seas volframist ehted – sõrmused, ripatsid, käevõrud. Need on vastupidavad, nende terasest läige on elegantne ja märkamatu. Lisaks peetakse selliseid tooteid isepoleerivateks.
Volframist ehted võivad kasutada täiendavat katet. Näiteks tsirkooniumkate annab lõpetatud toode kullatoon, ioonsadestamise meetod muudab ehte mustaks ja hõbedane toon on volframile loomulik.
Naiste volframist ehteid eelistavad need, kes on enesekindlad, tugevad tüdrukud. Selliste ehete kombineerimine teistega ei ole lihtne, see nõuab märkimisväärset stiilitunnet. Volframist valmistatud sõrmus või käevõru ei vaja aga lähedust - selline kaunistus näeb iseenesest kaalukas ja terviklik.
Sisestatakse ka volframist ehteid erinevaid kive ja kaetud graveeringuga. Kuid seda kõike tehakse tootmistingimustes. Lihtsas ehtetöökojas ei saa volframrõngast vähendada ega suurendada, käevõru lukku parandada ega graveeringut rakendada. Kuna volfram on väga kõva ja tihe materjal, vajab see spetsiaalseid seadmeid ja tööriistu.
Kasutamine ehetes
Volframit kasutati esmakordselt väljaspool tööstus- ja sõjalist tegevust vähem kui kümme aastat tagasi – käevõrudes Šveitsi kellad. Puhas läige, üllas hõbedane toon ja füüsilised omadused ebatavaline materjal kütkestasid ehtegurmaanid.
Tänapäeval on volfram tõhus alternatiiv kullale, hõbedale ja plaatinale, kuna need Väärismetallid neist valmistatud ehteid kandes palju pehmemad ja kergesti kahjustatavad.
Tänapäeval toodavad paljud ehtebrändid jõhkraid, vastupidavaid volframist ehteid. Carraji rõõmustab oma fänne massiivsete sõrmuste ja käevõrudega, millel on erinevad vahetükid ja originaalsed graveeringud. Bränd Spikes pakub mitmevärviliste katetega sõrmuseid, mille hulgas pole mitte ainult massiivseid ja raskeid tooteid, vaid ka üsna õhukesi ja elegantseid, mis sobivad õiglasele soole kergesti.
Taskukohane volframist ehete hind (alates 1500 rubla), nende vastupidavus ja stiilne disain meelitavad üha rohkem ostjaid. Tootjad toodavad nii "puhast" volframist kui ka kulla ja poolvääriskividega kombineeritud tooteid.
Kõigi vaieldamatute eelistega on volframkarbiidil ainult üks ilmne puudus: kriimustus- ja tuhmumisvaba metall võib tugeva või terava löögi korral praguneda, seega tuleks volframist ehteid siiski hoolikalt hoida.
Samuti peaks volframsõrmuse omanik teadma, et kui ehe äkki muutub nii väikeseks, et seda saab tavapärastel meetoditel eemaldada (seebiga või mähkides sõrme tihedasse niidirida) see ei tule välja, spetsiaalne kruustang võib sel juhul aidata. Rõngast pigistatakse aeglaselt, kuni see rõhust puruneb. Vigastuste tõenäosus, hoolimata mõnevõrra hirmutavast protsessist, on minimaalne.