Технологические основы восстановления деталей машин методом газофазной металлизации металлоорганических соединений

• Автор: Козырев, Виктор Вениаминович
• Шифр специальности: 05.20.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 316 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Анализ механических и физикохимических процессов, определяющих возникновение отказов сельскохозяйственной техники
1.1.1. Причины отказов при работе сопряжений прецизионных деталей гидравлической и топливной систем.
1.1.2. Отказ и виды изнашивания деталей пар трения, работающих в условиях воздействия агрессивной среды и при ограниченном поступлении смазочных материалов
1.2. Применение металлоорганических соединений для восстановления деталей машин методом газофазной металлизации.

1.2.1. Исходные материалы для металлизации

1.2.2. Технологические методы и аппаратурное оформление процессов нанесения покрытий на металлические подложки, получения и плакирования порошковых материалов и металлизации волокон

1.3. Цель и задачи исследований.

ГЛАВА 2. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН МЕТОДОМ ГАЗОФАЗНОЙ МЕТАЛЛИЗАЦИИ ПРИ ТЕРМИЧЕСКОМ РАЗЛОЖЕНИИ МЕТАЛЛООРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ.
2.1. Теоретические основы получения износостойких покрытий из газовой фазы при термическом разложении МОС.
2.1.1. Гермодинамика процессов осаждения покрытий на подложках из конструкционных сталей
2.1.2. Кинетика процессов газофазной металлизации.
2.1.3. Обеспечение прочности сцепления покрытий с материалами подложек из конструкционных сталей
ГЛАВА 3. ПРОГ РАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Программа экспериментальных исследований
3.2. Методика экспериментальных исследований.
3.2.1. Аппаратурное оформление процессов металлизации
3.2.2. Реализация теоретических предпосылок получения покрытий
3.2.3. Определение внутренней структуры и морфологии покрытий
3.2.4. Определение прочности сцепления покрытия с основой
3.2.5. Определение внутренних напряжений.
3.2.6. Определение микротврдости покрытий.
3.2.7. Определение шероховатости покрытий
3.2.8. Определение насыпной плотности металлизированных порошков.
3.2.9. Определение количества осажднного металла на поверхности порошков и волокон
3.2 Определение содержания общего углерода в покрытиях порошков и волокон.
3.2 Определение фазового состава и анализ поверхности металлизированных порошков и волокон
3.2 Определение оптимальных режимов процесса металлизации математическая модель.
3.2 Разработка композиционных материалов КМ на основе термопластов, армированных металлизированными порошками и волокнами.
3.2 Определение теплопроводности армированных КМ
3.2 Определение пределов прочности КМ при испытании на растяжение и сжатие.
3.2 Определение ударной вязкости КМ.
3.2 Определение износостойкости покрытий и КМ на образцах и восстановленных деталях.
ГЛАВА 4. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ МЕТОДОМ ГАЗОФАЗНОЙ МЕТАЛЛИЗАЦИИ
4.1. Определение оптимальных параметров процесса металлизации
4.1.1. Выбор параметра оптимизации и варьируемых факторов процесса.
4.1.2. Выбор области определения факторов, основных уровней и интервалов варьирования.
4.2. Посфоение математической модели процесса металлизации.
4.2.1. Постановка задачи и выбор математической модели процесса
4.2.2. Планирование и расчт эксперимента по поиску оптимальных параметров осаждения покрытий.
ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ ПРИ ТЕРМИЧЕСКОМ РАЗЛОЖЕНИИ И ОСАЖДЕНИИ МЕТАЛЛООРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
5.1. Экспериментальные исследования и разработка способов осаждения износостойких покрытий на поверхность образцов и деталей из конструкционных сталей
5.1.1. Получение железоникелевых покрытий при термическом разложении карбонильных материалов
5.1.2. Получение хромовых покрытий термическим осаждением бисареновых соединений
5.1.3.Получение покрытий при термическом разложении гексакарбонила молибдена.
5.1.4. Получение износостойких покрытий при совместном разложении и осаждении метатлоорганических соединений
5.2. Экспериментальные исследования по получению и применению порошковых материалов на основе и с использованием металлоорганических соединений
5.2.1. Получение порошковых материалов при термическом разложении пентакарбонила железа, тетракарбонила никеля и бисарсновых соединений хрома
5.2.2. Получение порошков тугоплавких металлов с использованием МОС молибдена и вольфрама.
5.2.3. Металлизация порошков технической керамики газофазным методом.
5.2.4. Металлизация углеродных и стеклянных волокон при термическом разложении и осаждении МОС
5.2.5. Применение метатлизированных порошков и волокон при создании композиционных материалов.
ГЛАВА 6. СОЗДАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОС. ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ПРОВЕРКА
6.1. Разработка технологических процессов восстановления деталей машин нанесением покрытий из газовой фазы при термическом разложении и осаждении МОС, стендовые и эксплуатационные испытания восстановленных деталей
6.1.1. Разработка технологического процесса восстановления золотников гидравлических распределителей Р и объмного гидропривода ГСТ.
6.1.2. Результаты стендовых и эксплуатационных испытаний золотников.
6.1.3. Разработка технологического процесса восстановления плунжерных пар топливного насоса УТН5 нанесением молибденовых покрытий
6.2. Разработка технологических процессов восстановления деталей работающих в условиях воздействия агрессивной среды и при отсутствии или ограниченном поступлении смазочных материалов
6.2.1. Разработка технологического процесса восстановления подшипников качения с использованием армированных композиционных материалов на основе термопластов
6.2.2. Стендовые и эксплуатационные испытания деталей, восстановленных с использованием композиционных материалов.
ГЛАВА 7. ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
ПРОЦЕССОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ
7.1 Расчет экономической эффективности восстановления деталей.
7.2. Внедрение технологических процессов в производство.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Это явление можно проиллюстрировать на примере лигандов монооксида углерода, где происходит сближение атомов углерода и кислорода, как между собой, так и с соответствующими атомами металлов. При возникновении таких связей электронные облака перекрываются, а следовательно, появляется большая вероятность найти электрон в пространстве между двумя атомами. При перекрытии электронных облаков область наибольшей плотности заряда располагается вдоль линии центров прямой, соединяющей центры атомов или вне ее. Первый случай реализуется, например, при соединении атомов с б или рэлектронами освязь. Во втором случае наблюдается перекрытие облаков рэлектронов, если оси их перпендикулярны линии центров, при этом область перекрытия распадается на две части тгсвязь рис. В соединениях непереходных металлов связи металл радикал в основном являются двухцентовыми локализированными двухэлектронными освязями, образованными радикалами с металлами, то есть связями, имеющими цилиндрическую симметрию вдоль оси по связи металл углерод и не имеющими нулевых узловых плоскостей, проходящих через эту ось. В случае арильных производных непереходных металлов некоторая стабилизация связей металл углерод происходит за счет образования связей. В общем случае непереходные образуют типы двухцентровых а и ксвязсй с алкильными или арильными радикалами. С точки зрения практического использования представляют интерес МОС переходных металлов ввиду их разнообразия и изза незавершенной электронной оболочки, позволяющей иметь большое количество типов связей, что можно проиллюстрировать на примерах радикалов монооксида углерода и бензола рис. Рис. Пространственная ориентация электронных облаков а примеры конфигурации б, р и сэлектронов б гибридизация э и рэлектронных облаков. Х IV
О х
б
ГГГСВЯЗЬ
б
Рис. Схематическое изображение а образования химических связей б орбиталей молекул монооксида углерода в орбиталей молекул бензола. В молекуле монооксида углерода имеются две свободные пары электронов, которые не принимают участия в связывании атомов, при этом одна пара находится на ьорбитали кислорода, а другая на рорбитали углерода, вытянутой в сторону, противоположную связи С О. Именно эта рорбиталь углерода, обладающая высокой энергией, обуславливает донорные свойства монооксида углерода. Атомы С и О связываются за счет освязи, сильно оттянутой к кислороду и двух связей х и тгу, также находящихся значительно ближе к кислороду, чем к углероду. В образовании разрыхляющих орбиталей тс и 7гу , наоборот, больший вклад вносит атом углерода. Особая природа связи между атомами металлов с лигандами монооксида углерода предопределяет специфику химических свойств карбонилов металлов. Строение и тип МОС определяют механизм его термической диссоциации и качество получаемых покрытий. Известно, что в МОС кобальта, марганца, никеля и др. В табл. МОС переходных металлов. Для удобства в начале каждого периода проводится конфигурация электронных оболочек инертного газа, к которой следует добавить электроны, находящиеся в скобках рядом с соответствующим металлом. Выбор конкретных МОС для использования в качестве исходных методов газофазной металлизации, проводится исходя из их доступности с точки зрения промышленною производства, обеспечения эксплуатационных показателей восстановленных деталей и технологических возможностей ремонтных предприятий рис. В настоящее время на предприятиях химической и электронной промышленности широко применяются карбонильные соединения. Таблица 1. МоСО5 МоСН МоСОД МоССНз2л МоСНзЬНб МоХСН. Рис. Металлорганические соединения, предполагаемые для использования при восстановлении деталей машин. Особая природа связей между атомами металлов и лигандами СО оказывает влияние и предопределяет химические и физические свойства карбонильных материалов. Одноядерные с одним атомом металла в молекуле, например, РеСО5, Ы1СО4 и др. Многоядерные монометаллические с двумя или более атомами металлов, например, Со2СОх, РезСО2 и др. Полиметаллические с двумя или более разными атомами металлов, например, Мп2РеСО, РеКиСО,2, МпКеРеСО и др.