PL B1. Politechnika Świętokrzyska,Kielce,PL BUP 10/08. Wojciech Depczyński,Jasło,PL Norbert Radek,Górno,PL

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "PL B1. Politechnika Świętokrzyska,Kielce,PL BUP 10/08. Wojciech Depczyński,Jasło,PL Norbert Radek,Górno,PL"

Justyna Kruk
6 lat temu
Przeglądów:

RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 203009 (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: 380946 (22) Data zgłoszenia: 30.10.2006 (51) Int.Cl.

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) Int.Cl. C23C 26/02 ( ) C23C 30/00 ( ) B23K 9/04 ( ) (54) Sposób wytwarzania powłok cynkowych i napraw powłok cynkowych (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 10/08 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 08/09 (73) Uprawniony z patentu: Politechnika Świętokrzyska,Kielce,PL (72) Twórca(y) wynalazku: Wojciech Depczyński,Jasło,PL Norbert Radek,Górno,PL (74) Pełnomocnik: Garstka Antoni, Politechnika Świętokrzyska PL B1

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania powłok cynkowych i naprawy powłok cynkowych mający zastosowanie do obróbki przedmiotów metalowych. Powłoka cynkowana ogniowo musi odpowiadać warunkom technicznym podanym w normach, np. DIN i nie może ona posiadać wad lokalnych uniemożliwiających stosowania wyrobu w praktyce Zakład cynkowniczy zobowiązany jest do usunięcia wad powłoki. Odnosi się to do miejsc nie pokrytych powłoką cynkową, mogących istnieć z różnych przyczyn. Z książki pt Cynkowanie ogniowe" znane są sposoby naprawy miejsc nie pokrytych powłoką cynkową. Naprawa powłok cynkowych jest realizowana obecnie poprzez: - natryskiwanie cieplne cynku - nanoszenie materiałów tworzących powłokę na bazie pyłu cynkowego (co najmniej) 92%) z żywic epoksydowych, poliuretanu lub krzemianu etylu i pyłu cynkowego - nanoszenie warstw metodami lutowniczymi ze specjalnych stopów miękkich dla niewielkich wad. - naklejanie folii cynkowej lub aluminiowej W większości przypadków istnieje potrzeba specjalnego przygotowania powierzchni naprawianych przed uzupełnianiem warstwy. Specjalne przygotowanie polega między innymi na zastosowaniu obróbki strumieniowo-ściernej czy zabezpieczeniu prawidłowo nałożonej powłoki. Najniższą efektywnością naprawiania powłok jest nalutowywanie a najlepszą natryskiwanie. W przypadku konstrukcji elementów szczególnie narażonych na korozję np w środowisku morskim usuwanie wad cynkowych wiąże się ze strawieniem w roztworach kwasów wadliwej warstwy i ponownym procesie cynkowania Powoduje to powstanie olbrzymich ilości uciążliwych odpadów trudnych do utylizacji. Sposób ten jest powszechnie stosowany w przemyśle, znacząco podnoszący koszty cynkowania. Znany jest sposób wytwarzania powłok obróbką elektroiskrową. Techniką tą nakłada się głównie powłoki z twardych stopów np. WC, TiC, WC-Co, stellity itp, głównie w celu podniesienia trwałości narzędzi skrawających. W przemyśle znane są też powłoki nakładane elektroiskrowo z łatwotopliwych materiałów, głównie jako warstwy podkładowe W trakcie tego procesu nakłada się w pierwszej kolejności materiał łatwotopliwy z grupy In, Sn, Cd, Pb. Są pierwiastki niskoreaktywne z tlenem, używane w klasycznych procesach lutowniczych Natomiast wierzchnią warstwę stanowi odporny na zużycie, trudnotopliwy metal z grupy Ti, Mo, V, W lub ich węgliki. Przedstawiony porządek nanoszenia powłok sprzyja stopieniu wcześniej nałożonej warstwy z materiału łatwotopliwego, co przy nakładaniu drugiej warstwy przyczynia się do wypełniania nierówności i porów podłoża. Warstwa podkładowa zanika w procesie nakładania węglików. Tego typu powłoki dwuwarstwowe mają zastosowanie w tribologicznych węzłach tarcia. Sposób wytwarzania i naprawy powłok cynkowych, w którym elektroda robocza stanowi anodę a katodę stanowi element obrabiany, według wynalazku charakteryzuje się tym, że proces prowadzi się z zastosowaniem wyładowań elektrycznych a jako elektrodę roboczą stosuje się stop cynku i pierwiastków o wyższym od cynku powinowactwie do tlenu. Jako pierwiastki stopowe stosuje się Al i/lub Ca i/lub Mg i/lub Zr. Korzystnie jest gdy jednocześnie prowadzi się nadmuch gazów obojętnych. Elektrodę roboczą prowadzi się ruchem posuwistym nad powierzchnią obrabianą stanowiącą katodę Podczas ruchów elektrody nad obrabianą powierzchnią pomiędzy końcem elektrody a powierzchnią przedmiotu występują wyładowania elektryczne, wskutek których następuje topienie powierzchniowe oraz częściowe parowanie elektrody i obrabianej powierzchni, przenoszenie stopionego materiału elektrody na obrabianą powierzchnię i utworzenie na niej powłoki składającej się z materiału elektrody roboczej i obrabianego przedmiotu. Zastosowanie elektrody wykonanej jako stop cynku i pierwiastków o wyższym powinowactwie do tlenu od cynku powoduje odtlenienie powierzchni utworzonej warstwy - dodatek pierwiastków takich jak np. Al, pozwala usunąć tlen z powierzchni elektrody roboczej i z powierzchni utworzonej warstwy. Zapobiega to powstawaniu tlenku cynku i wodorotlenków cynku, niezwykle szkodliwych dla ochronnych warstw cynkowych. Dobierając odpowiednie parametry obróbki, specjalnie dla materiałów niskotopliwych, można uzyskać warstwy wierzchnie o grubości od pojedynczych mikrometrów do kilkuset mikrometrów. Sposobem według wynalazku można uzupełniać braki w nieciągłości powłoki bez specjalnego przygotowania naprawianego miejsca, wystarczające jest jedynie jego odtłuszczenie.

3 PL B1 3 Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładzie realizacji na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat nanoszenia powłoki, fig 2 - mikrostrukturę i rozkład liniowy pierwiastków w powłoce cynkowej, a fig. 3 - widmo charakterystycznego promieniowania rentgenowskiego w powłoce cynkowej. Przedmiot 1, na który nakładana jest powłoka 3, podłączony jest do ujemnego bieguna 4 źródła Z prądu impulsowego. Elektroda robocza 2, w postaci drutu wykonanego ze stopu cynku i aluminium mocowana jest w uchwycie urządzenia do nanoszenia powłok. Elektroda w czasie obróbki elektroiskrowej przemieszcza się ruchem posuwowym równoległym względem obrabianej powierzchni. Ruch ten może być realizowany ręcznie lub automatycznie Po podłączeniu elektrody roboczej 2 i przedmiotu obrabianego do źródła prądu Z następuje w wyniku działania operatora styk i przenoszenie stopionego materiału z elektrody na obrabianą powierzchnię i utworzenie warstwy wierzchniej, składającej się z materiału elektrody roboczej i obrabianego przedmiotu. Elektrodę wykonano ze stopu składającego się z Zn, 2% Al oraz śladowych ilości Ni. Powierzchnię przedmiotu pokryto powłoką o grubości od μm, połączoną dyfuzyjnie z podłożem o składzie Zn i od 6-12% Fe, co odpowiada warstwie Γ powstającej w wyniku klasycznego procesu cynkowania. Warstwa Γ jest najbardziej pożądanym składnikiem w powłoce cynkowanej ogniowo. Uzyskano warstwę o mikrostrukturze i rozkładzie liniowym pierwiastków jak na fig. 2. Fig 3. przedstawia analizę składu chemicznego dla wybranych punktów warstwy - tak zwane widmo charakterystycznego promieniowania rentgenowskiego. Prowadzenie procesu z jednoczesnym nadmuchem gazów obojętnych ułatwia utrzymanie korzystnych warunków pracy, co zapewnia otrzymanie warstw o mniejszej porowatości. Powłoka uzyskana w wyniku nanoszenia elektroiskrowego jest związana z podłożem dyfuzyjnie i reakcyjno-dyfuzyjnie. Jej skład chemiczny wzbogaca się poza warstwą dyfuzyjną w pewną ilość pierwiastków podłoża, co jest efektem zaskakującym lecz udowodnionym w trakcie badań - o czym świadczy liniowy rozkład pierwiastków przedstawiony na rysunku Wartości zakresów podstawowych parametrów procesu obróbki zestawiono w tabeli: natężenie prądu I, napięcie U, pojemność kondensatorów C 0,7 1,4 [A] 230 [V] 150 [μf] Sposobem według wynalazku uzyskano warstwę T o dużej grubości co jest niezwykle korzystne ze względu na odporność korozyjną warstwy i jej plastyczność. Nadmuch gazu obojętnego zapewnia lepsze parametry uzyskanej warstwy. Inne sposoby wytwarzania warstw cynkowych, za wyjątkiem zanurzenia w ciekłym cynku, nie pozwalają na osiągnięcie warstwy stopowej o składzie 6 12% Fe z Zn i jednoczesne uzyskanie znacznej, dochodzącej do 50 μm grubości tej warstwy Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób wytwarzania powłok cynkowych i naprawy powłok cynkowych, w którym elektroda robocza stanowi anodę a katodę stanowi element obrabiany, znamienny tym, że proces prowadzi się z zastosowaniem wyładowań elektrycznych a jako elektrodę roboczą stosuje się stop cynku i pierwiastków o wyższym od cynku powinowactwie do tlenu. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako pierwiastki stopowe stosuje się Al i/lub Ca i/lub Mg i/lub Zr. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jednocześnie prowadzi się nadmuch gazów obojętnych.

4 4 PL B1 Rysunki

5 PL B1 5

6 6 PL B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,00 zł.

Podobne dokumenty

PL 203790 B1. Uniwersytet Śląski w Katowicach,Katowice,PL 03.10.2005 BUP 20/05. Andrzej Posmyk,Katowice,PL 30.11.2009 WUP 11/09 RZECZPOSPOLITA POLSKA

PL 203790 B1. Uniwersytet Śląski w Katowicach,Katowice,PL 03.10.2005 BUP 20/05. Andrzej Posmyk,Katowice,PL 30.11.2009 WUP 11/09 RZECZPOSPOLITA POLSKA RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 203790 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 366689 (51) Int.Cl. C25D 5/18 (2006.01) C25D 11/00 (2006.01) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22)