Нанесение покрытий из карбидосталей на стальную основу методом плазменного напыления

Цель. Установить возможность использования метода плазменного напыления покрытий из карбидосталей на стальную основу с целью повышения износостойкости, определить режимы, исследовать свойства полученных покрытий.
Методы. Карбидосталь получали смешиванием компонентов стали и карбида титана в шаровой твердосплавной мельнице в спирте (0,25 л на 1 кг смеси) в течение 48 часов при соотношении шары: смесь = 3:1.
Режим смешивания установлен ранее проведенными работами на кафедре. После смешивания шихту сушили при 80–100°С в сушильном шкафу. Грансостав определяли на универсальном лазерном приборе FRITSCH ANALYSETTE 22 MicroTec plus, оснащенном блоком диспергирования в жидкой среде. Текучесть измеряли по ГОСТ 20899-98. Насыпная плотность измерялась по ГОСТ 19440-94.
Результаты. Исследован процесс плазменного напыления покрытий из карбидосталей на основу из углеродистой стали 45. Установлена возможность использования метода плазменного напыления покрытий из карбидосталей разных марок на стальную основу с целью повышения износостойкости. Исследован способ подготовки порошковых смесей методом оплавления в атмосфере водорода, обеспечивающий достаточную текучесть карбидосталей при формировании покрытий. Установлены оптимальные режимы нанесения покрытий.
Заключение. Экспериментальные исследования показали не только возможность практического применения, но и положительный результат. Установлена высокая прочность сцепления покрытий с основой после вакуумного спекания (для карбидосталей состава 10% TiC и стали Х6В3М – 116 МПа, для карбидостали состава 40% TiC и стали Х12М – 220 МПа).

1. Cosnahan T., Watt A., Assender H. Surface and Coatings Technology Modelling of a vacuum metallization // Surface and Coatings Technology. 2018. Vol. 336. P. 128–132.

2. Газотермическое напыление композиционных порошков / А. Я. Кулик, Ю. С. Борисов, А. С. Мнухин, М. Д. Никитин. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1985. 199 с.

3. Харламов Ю. А. Состояние и современные тенденции развития детонационно-газового метода нанесения покрытий // Защитные покрытия на металле. Киев, 1986. № 20. С. 17–20.

4. Борисов Ю. С., Борисова А. Л. Плазменные порошковые покрытия. Киев: Техника, 1986. 223 с.

5. Линник В. А., Пекшев П. Ю. Современная техника газотермического нанесения покрытий. М.: Машиностроение, 1985. 128 с.

6. Porant Paut R. Vacuum metallizing. 1987. Vol. 85, no. 1A. P. 359–369.

7. Johnoson R. N., Sheldon G. Z. Advances In the electrospark deposition coating process // Z. Vac. Sci. and technol. 1986. Vol. A.4, no. 6. P. 2740–2746.

8. Закономерности формирования покрытий в вакууме // В. А. Барвинок, В. И. Богданович, Б. С. Митин [и др.] // Физика и химия обработки материалов. 1986. № 5. С. 92–97.

9. Дорожкин Н. Н., Абрамович Т. М., Ярошева В. К. Импульсные методы нанесения порошковых покрытий. Минск: Наука и техника, 1985. 279 с.

10. Гуревич Ю. Г., Нарва В. К., Фраге Н. Карбидостали. М.: Металлургия, 1988. 141 с.

11. Термохимическое исследование образования силицидов, боридов, карбидов в сплаве Fe–Ni–Cr–Cu–Si–B–C / Ф. Р. Капсаламова, С. А. Красиков, А. Ж. Терликбаева, Е. М. Жилина, А. М. Алимжанова // Расплавы. 2023. № 4. С. 414–425.

12. Кирюханцев-Корнеев Ф. В., Шевейко А. Н. Особенности измерения твердости тонких функциональных покрытий методами склерометрии, микро- и наноиндентирования // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2018. Т. 54, № 5. С. 514–520.

13. Перспективы применения технологии лазерной наплавки для восстановления роликов машин непрерывного литья заготовок / А. В. Макаров, А. Е. Кудряшов, С. В. Невежин, А. С. Герасимов, А. А. Владимиров, Н. Е. Авдеева // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова. 2020. № 7. С. 108–118.

14. Перспективы применения поверхностного пластического деформирования для снижения шероховатости поверхностей деталей прокатных станов, упрочненных СВС-электродными материалами / А. В. Макаров, А. П. Титова, А. Н. Афонин, А. Е. Кудряшов, А. А. Владимиров // Вестник Брянского государственного технического университета. 2020. № 8 (93). С. 4–12.

15. Перспективы применения технологии электроискрового легирования и СВС-электродных материалов для повышения стойкости прокатных валков / А. Е. Кудряшов, Е. А. Левашов, Н. И. Репников, А. В. Макаров // Нанотехнологии: наука и производство. 2018. № 2. С. 63–66.

16. Кудряшов А. Е. Анализ современных методов обработки поверхности и электроискровой обработки // Нанотехнологии: наука и производство. 2017. № 4. С. 67–75.

17. Перспективы применения электродных СВС-материалов и технологии электроискрового легирования для упрочнения прокатных валков / А. Е. Кудряшов, О. Н. Доронин, Е. И. Замулаева, Е. А. Левашов, Н. В. Швындина // Черные металлы. 2013. № 10 (982). С. 61–69.

18. Получение и свойства износостойких комбинированных PVD/CVD-покрытий на твердосплавном инструменте / И. В. Блинков, В. Н. Аникин, Р. В. Кратохвил, М. И. Петржик, Ю. Михальски, А. Наконечны // Известия высших учебных заведений. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2010. № 1. С. 37–43.

19. Оценка термической стабильности многослойных наноструктурных покрытий на основе анализа диффузионной подвижности компонентов слоев / А. О. Волхонский, И. В. Блинков, Ю. В. Левинский, Е. А. Скрылева // Известия высших учебных заведений. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2016. № 4. С. 86–93.

20. Наноструктурные керамикометаллические покрытия, полученные ионноплазменным вакуумнодуговым методом / И. В. Блинков, Д. С. Белов, А. О. Волхонский, А. В. Черногор, В. С. Сергевнин // Вакуумная техника и технология. 2019. Т. 29, № 3. С. 35–37.