Оптимизация процесса электроосаждения композиционных покрытий из электролитов-суспензий

Цель. Оптимизация процесса электроосаждения композиционных покрытий из электролитов-суспензий по микротвердости покрытий.

Методы. Износостойкий порошок для электролита-суспензии получали электродиспергированием отходов быстрорежущей стали марки Р6М5 в жидкой рабочей среде. Электроосаждение композиционных покрытий из электролитов-суспензий с добавлением электроэрозионных порошков, полученных из отходов быстрорежущей стали марки Р6М5, осуществляли на гальванической установке L1 DIGIT (Италия). Оптимизацию процесса электроосаждения электроэрозионной шихты по микротвердости проводили путем постановки полного факторного эксперимента и метода крутого восхождения Бокса и Уилсона. Проверку уравнений на адекватность проводили с использованием критерия Фишера. Уравнения регрессии проверяли на адекватность. Полученные уравнения были использованы для расчета крутого восхождения по поверхности отклика.

Результаты. На основании проведенных экспериментальных исследований, направленных на проведение оптимизации процесса электроосаждения композиционных покрытий из электролитов-суспензий, показана высокая эффективность применения электроэрозионных порошков, полученных из отходов быстрорежущей стали марки Р6М5 в качестве упрочняющей фазы, которая обеспечивает при низких затратах электроэнергии получение износостойких покрытий, пригодных для практического применения.

Для процесса железнения экспериментально определены предельные значения параметра оптимизации  (микротвердость) 0,726 ГПа при плотности тока 20 А/дм², времени осаждения 60 минут и концентрации 

5 г/л.

Заключение. Проведенные исследования позволят решить проблему восстановления и упрочнения деталей, работающих в условиях интенсивного изнашивания, электроосаждением композиционных покрытий из электролитов-суспензий. Практические примеры реализации разработанной технологии электроосаждения композиционных покрытий из электролитов-суспензий с порошками, полученными электроэрозионным диспергированием металлоотходов, показали, что покрытия с дисперсной фазой обладают уникальными свойствами и могут быть использованы для решения разнообразных задач.

1. Бусько В. И., Жуликов В. В. Электроосаждение железа и его сплавов // Практика противокоррозионной защиты. 2021. Т. 26, № 1. С. 48–61.

2. Истомина А. А., Некрасов Л. Н. Электрохимические методы изучения кинетики процесса электроосаждения никеля // Современные технологии и научно-технический прогресс. 2022. № 9. С. 23–24.

3. Electrodeposition of chromium composite coatings with improve wear resistance / E. G. Vinokurov, V. V. Kuznetsov, E. A. Filatova, R. V. Grafushin, E. V. Zheleznov // Electroplating and Surface Treatment. 2022. Vol. 30, no. 1. P. 15–23.

4. Study of electrodeposition of nickel from alkaline glycine electrolytes / N. R. Abıshova, G. S. Aliyev, U. M. Gurbanova, Y. A. Nuriyev, S. A. Huseynova // Azerbaijan Chemical Journal. 2021. No. 4. P. 20–24.

5. Electrodeposition of cobalt from alkaline glycine electrolyte / N. R. Abıshova, U. M. Gurbanova, R. G. Huseynova, A. Sh. Aliyev // Azerbaijan Chemical Journal. 2022. No. 2. P. 113–120.

6. Electrodeposition process of perrhenate ions from KNO3 and Na2SO4 background electrolytes in the presence of citric acid / N. Zh. Zhumasheva, L. K. Kudreeva, A. R. Kalyyeva, G. L. Badavamova // Chemical Bulletin of Kazakh National University. 2020. Vol. 96. No. 1. P. 4–12.

7. Фомичев В. Т., Савченко А. В., Губаревич Г. П. Электроосаждение сплава оловосвинец импульсным током // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2021. № 4 (251). С. 86–89.

8. Шеханов Р. Ф., Гридчин С. Н. Электроосаждение покрытий цинк-железо из растворов оксалата аммония // Гальванотехника и обработка поверхности. 2021. Т. 29, № 2. С. 19– 24.

9. Коротков В. А., Шпекина В. И., Соловьева Н. Д. Влияние ультразвука на зародышеобразование при электроосаждении диоксида свинца на никелевую подложку // Электрохимическая энергетика. 2021. Т. 21, № 2. С. 108–113.

10. Электроосаждение медных покрытий из ванадат- и молибдатсодержащих электролитов с суспендированным диоксидом титана / Р. С. Сайфуллин, Р. Е. Фомина, Г. Г. Мингазова, Р. А. Хайдаров // Защита металлов. 2002. Т. 38, № 5. С. 530–533.

11. Кудашева К. К., Ясников И. С., Дорогов М. В. Особенности морфологии микрокристаллов олова, полученных методом электроосаждения в гальваностатическом режиме // Электрохимия. 2020. Т. 56, № 12. С. 1144–1150.

12. К вопросу о механизме электроосаждения сплава цинк-никель / И. Г. Бобрикова, Ф. И. Кукоз, В. Н. Селиванов, А. В. Копин // Электрохимия. 2002. Т. 38, № 10. С. 1269–1272.

13. Электроосаждение кремния из расплава KCl–CsCl–K2SiF6 / Т. А. Гевел, С. И. Жук, Н. М. Леонова, А. М. Леонова, А. В. Суздальцев, Ю. П. Зайков // Расплавы. 2022. № 4. С. 350–361.

14. Электроосаждение наноразмерных медных столбиков для управления тепловыми потоками в обогревающих устройствах / Т. В. Цыганова, С. С. Кругликов, Е. С. Кругликова, Н. Н. Барботина, Е. Г. Винокуров // Гальванотехника и обработка поверхности. 2022. Т. 30, № 2. С. 53–55.

15. Электроосаждение композиционного покрытия Ni-SiC из вибрационно-стабилизированного электролита-суспензии / А. В. Красиков, Д. В. Агафонов, М. А. Марков, А. Д. Быкова, А. Н. Беляков, И. Н. Кравченко, А. Л. Галиновский, Ю. А. Кузнецов // Электрометаллургия. 2022. № 7. С. 3–12.

16. Изучение строения и свойств твердосплавных электроэрозионных порошков, используемых для восстановления и упрочнения деталей автотракторной техники / Е. В. Агеев, Е. В. Агеева, А. А. Давыдов, С. А. Бондарев, Е. П. Новиков, А. Ю. Молодкин // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2013. № 2. С. 69–72.

17. Агеева Е. В., Агеев Е. В., Карпенко В. Ю. Изучение формы и элементного состава порошка, полученного из вольфрамсодержащих отходов инструментальных материалов электроэрозионным диспергированием в водной среде // Упрочняющие технологии и покрытия. 2014. № 4 (112). С. 14–17.

18. Исследование алюминиевого порошка, полученного методом электроэрозионного диспергирования в дистиллированной воде / Р. А. Латыпов, Е. В. Агеев, Е. В. Агеева, Е. П. Новиков // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2016. № 4. С. 19–22.

19. Новиков Е. П., Агеева Е. В., Чумак-Жунь Д. А. Изучение формы и морфологии порошка, полученного из отходов алюминия методом электроэрозионного диспергирования // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2015. № 4 (17). С. 13–17.

20. Агеева Е. В., Хорьякова Н. М., Агеев Е. В. Морфология и элементный состав медных электроэрозионных порошков, пригодных к спеканию // Вестник машиностроения. 2014. № 10. С. 66–68.

21. Mathematical modeling and optimization of the lectrodeposition process of antimonyselenium system / V. A. Majidzade, G. S. Aliyev, A. Sh. Aliyev, R. H. Huseynova, Z. M. Mammadova // Azerbaijan Chemical Journal. 2021. No. 1. P. 30–36.

22. Винокуров Е. Г., Бурухина Т. Ф., Напеденина Е. Ю. Многопараметрическая оптимизация электроосаждения нанокристаллических композиционных покрытий Cr-Cr3P // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. 2021. Т. 64, № 3. С. 73–81.

23. Пикалов С. В., Агеев Е. В., Агеева А. Е. Разработка и исследование высокопрочных быстрорежущих сталей на основе диспергированных электроэрозией частиц сплава Р6М5 // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2021. Т. 11. № 4. С. 53–67.

24. Агеев Е. В., Агеева А. Е. Состав, структура и свойства твердосплавных порошков, полученных электродиспергированием сплава Т5К10 в воде // Металлург. 2022. № 2. C. 39– 43.

25. Агеева Е. В., Хардиков С. В., Агеева А. Е. Структура и свойства спеченных образцов из электроэрозионных хромсодержащих порошков, полученных в бутиловом спирте // Современные материалы, техника и технологии. 2021. № 6 (39). С. 4–13.

26. Хардиков С. В., Агеева Е. В., Агеева А. Е. Анализ характеристик износостойкости спеченных изделий из электроэрозионного порошка стали Х13, полученного в бутиловом спирте // Современные материалы, техника и технологии. 2021. № 6 (39). С. 58–64.

27. Новиков Е. П., Поданов В. О., Агеева А. Е. Свойства порошков корунда, полученных электродиспергированием металлоотходов // Вестник Волгоградского государственного университета. 2022. № 7 (266). C. 90–94.

28. Агеев Е. В., Поданов В. О., Агеева А. Е. Микроструктура и элементный состав порошков, полученных в условиях электроэрозионной металлургии отходов жаропрочного никелевого сплава ЖС6У в воде // Металлург. 2022. № 3. C. 90–95.

29. Исследование влияния среды диспергирования на свойства жаропрочных порошков, полученных из отходов сплава ЖСУ6 / Е. В. Агеев, В. И. Серебровский, В. О. Поданов, А. Е. Агеева // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2022. Т. 12, № 3. С. 39–56.

30. Агеева А. Е., Новиков Е. П. Размерный анализ частиц порошка электрокорунда, полученного электродиспергированием отходов алюминия марки АД0Е // Современные материалы, техника и технологии. 2022. № 4 (43). C. 12–21.

31. Агеев Е. В., Новиков Е. П., Агеева А. Е. Оптимизация процесса получения частиц электрокорунда электродиспергированием отходов алюминия марки АД0Е в воде // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2022. Т. 12, № 3. С. 72–89.

32. Агеев Е. В., Агеева А. Е. Структура и свойства порошков, полученных в условиях электроэрозионной металлургии отходов твердого сплава Т5К10 в кислород- и углеродсодержащих средах // Упрочняющие технологии и покрытия. 2022. № 9 (213). C. 387–392.