Оптимизация технологических параметров гальванического осаждения износостойких композиционных покрытий методом математического планирования эксперимента

   Цель. Определение оптимальных параметров работы установки и содержания молибдена в покрытии. Для достижения оптимальных показателей и должных физико-механических свойств требовалось проведение постановки полного факторного эксперимента.

   Методы. Факторами были выбраны: коэффициент асимметрии, катодная плотность тока в пределах 20–60 А/дм², концентрация дисульфида молибдена в пределах 0,2–3,4 кг/м³. Результирующей функцией выбрана микротвердость. Поскольку согласно предварительным исследованиям функции отклика должны быть нелинейными, факторы имели три уровня варьирования. Для нахождения коэффициентов полинома использовался ортогональный центрально-композиционный план второго порядка. Значимость коэффициентов ре-
грессии проверялась по критерию Стьюдента, а адекватность полученных уравнений – по критерию Фишера.

   Результаты. В результате проведенных экспериментов и статистической обработки данных было получено уравнение регрессии в кодированном виде, связывающее микротвердость покрытия с исследуемыми параметрами. Анализ значимости коэффициентов показал, что наибольшее влияние на микротвердость оказывает концентрация MoS₂. Эффекты взаимодействия факторов также оказались статистически значимыми. Расчетное значение критерия Фишера составило F = 3,87, что ниже табличного (Fтабл = 19,4) при 95 %-ном уровне значимости. Следовательно, полученное уравнение регрессии адекватно описывает процесс гальванического осаждения в пределах исследуемой области.

   Заключение. Методом математического планирования эксперимента успешно посчитаны оптимальные параметры процесса гальванического осаждения покрытий, легированных дисульфидом молибдена. Получено адекватное уравнение регрессии второго порядка, связывающее микротвердость покрытия с коэффициентом асимметрии, катодной плотностью тока и концентрацией MoS₂. Результаты работы позволяют рекомендовать оптимальные режимы нанесения покрытий для их применения в условиях повышенного износа и коррозии.

1. Способ гальванического восстановления изношенной стальной детали в проточном электролите с дисперсными частицами: патент 2781400, Российская Федерация / Кисель Ю.Е., Ивашкин Ю.А., Симохин С.П. № 2021117278; заявл. 11. 06. 2021 ; опубл. 11. 10. 2022. EDN: SWJUIM. Бюл. № 29. 10 с.

2. Серебровский В.В., Серебровский В.И., Серникова О.С. Влияние параметров электролиза на микротвердость электроосажденных бинарных покрытий на основе железа // Электроэнергетика сегодня и завтра : сборник научных статей 3-й Международной научно-технической конференции. Курск: Университетская книга, 2024. С. 322-326. EDN: XUGRJC.

3. Литовка Ю.В., Пчелинцева И.Ю. Methods for improving the properties of electroplating coatings // The World of Science without Borders : материалы 7-й Международной научно-практической конференции молодых учёных. Тамбов: Тамбов. гос. техн. ун-т, 2020. P. 158-162. EDN: ZDRQQO.

4. Nanoparticle-based hardening of galvanic coatings: a one-dimensional superposition model / V.V. Safonov, S.A. Shishurin, P.A. Gorbushin, V.V. Ostrikov, M.V. Vigdorowitsch // The Agrarian Scientific Journal. 2024. No. 6. P. 125-133. doi: 10.28983/asj.y2024i6pp125-133. EDN: CKBLED.

5. Устройство для нанесения гальванического покрытия и способ нанесения гальванического покрытия : патент 2244767 Российская Федерация / Д. М. Лоу. № 2002127419/02; заявл. 13. 03. 2001; опубл. 20. 01. 2005. EDN: BUHHPB. Бюл. № 2. 12 с.

6. Перспективные композиционные материалы и покрытия для высокотемпературных областей применения / Е.А. Левашов, Ю.С. Погожев, С. Воротыло, В.В. Курбаткина // Современные материалы и передовые производственные технологии (СМППТ-2019) : тезисы докладов Международной научной конференции. СПб.: С.-Петерб. политехнический ун-т Петра Великого, 2019. P. 61-62. EDN: PMMIYF.

7. Бойко А.Ф., Воронкова М.Н. Теория планирования многофакторных экспериментов. Белгород: Белгород. гос. технологический ун-т им. В.Г. Шухова, 2013. 73 с. EDN: UGNRIF.

8. Пепеляев В., Пепеляев И. Многофакторный эксперимент // ТехНадзор. 2013. № 8(81). С. 23-24. EDN: WHWZNP.

9. Мишин Ю.Д., Ковалев В. Д., Петроградский С.А. Дисперсионный и регрессионный анализ. Многофакторный эксперимент. Краснодар: Парабеллум, 2012. 132 с. EDN: QKAMNN.

10. Анисимова Т.С. Применение современной теории эксперимента в образовании (многофакторный многомерный эксперимент в образовании) : монография. М.: Исследовательский центр проблем качества образования, 2002. 199 с. EDN: VJFHTN.

11. К оценке характеристик жаропрочности на основе метода многофакторного планирования эксперимента / В.Н. Гадалов, С.В. Ковалев, Ю.В. Скрипкина, О.А.Тураева, А.Ю. Разин // Междисциплинарные подходы в материаловедении и технологии. Теория и практика : сборник трудов Всероссийского совещания заведующих кафедрами материаловедения и технологии материалов. Белгород: Белгород. гос. техн. ун-т им. В.Г. Шухова, 2015. С. 72-75. EDN: UZUFOP.

12. Фадеев И.В., Смолина И.Н., Садетдинов Ш.В. Применение многофакторного эксперимента в ремонтном производстве // Проблемы технической эксплуатации и автосервиса подвижного состава автомобильного транспорта : сборник научных трудов по материалам 75-й научно-методической и научно-исследовательской конференции МАДИ. М.: Техполиграфцентр, 2017. С. 225-229. EDN: XSDOPB.

13. Контроль изделий из порошковых материалов с использованием планирования многофакторного эксперимента / Н.А. Забродина, В.М. Бастраков, С.Я. Алибеков, А.Г. Забродин // Россия в многовекторном мире: национальная безопасность, вызовы и ответы : материалы Международной междисциплинарной научной конференции. Ч. 2. Йошкар-Ола: Поволжский гос. техн. ун-т, 2017. С. 143-145. EDN: ZFGTQX.

14. Применение электролитических сплавов для повышения долговечности зубьев дорожных фрез / А.С. Зятиков, П.Е. Кисель, Ю.Е. Кисель, А.М. Никитин, А.А. Воронин // Вестник Брянской ГСХА. 2025. № 2(108). С. 68-71. EDN: BLUMLY.

15. Крупин А. Е. Поиск экстремума функции методом крутого восхождения по поверхности отклика // Актуальные направления развития техники и технологий в России и за рубежом – реалии, возможности, перспективы : материалы и доклады II Всероссийской научно-практической конференции. Княгинино: Нижегородский гос. инженерно-экон. ин-т, 2017. С. 94-97. EDN: ZPITLV.