Наукові конференції України, Нові матеріали і технології в машинобудуванні-2019

Розмір шрифту: 
Нанесення порошків на основі карбіду вольфраму для відновлення деталей машин
О. В. Базиленко, З. І. Землянський, Д. Б. Шахнін, В. В. Малишев

Остання редакція: 2019-06-03

Тези доповіді


Сьогодні успішно розвивається технологія електроосадження композиційних гальванічних покриттів (КГП), що мають багатоцільове призначення. Суть методу осадження КГП полягає в тому, що разом з металом з гальванічної ванни на деталі осаджують різні порошки: оксиди, карбіди, бориди або сульфіди, а також порошки полімерів, металів тощо. Включення дисперсних матеріалів в металеву матрицю значно змінює властивості покриттів, а головне, підвищує їх зносостійкість, антифрикційні характеристики, термічну і корозійну стійкість, що створює передумови для широкого застосування покриттів у найрізноманітніших пристроях. Метод відрізняється такими перевагами, як порівняна простота нанесення покриттів на деталі, низька собівартість, можливість автоматизації технологічного процесу, незначний вплив покриттів на властивості матеріалу деталей.

КГП найчастіше отримують з гальванічної ванни. Найлегше КГП осаджуються з електролітів міднення, сріблення, нікелювання і залізнення.

Найбільше поширення при відновленні деталей машин мають: хромування і залізненням. Враховуючи, що при хромуванні можуть бути нарощені покриття товщиною до 0,5 мм, а при залізненні – до 3,0-5,0 мм, процес залізнення забезпечує можливість відновлення деталей машин практично при будь-якій величині їх зносу. Саме тому залізнення знайшло ширше застосування в ремонтному виробництві для відновлення зношених деталей автомобілів, ніж хромування.

Підвищення стабільності процесу нанесення КГП на деталі машин. вирішено що застосуванням у якості дисперсної фази нанопорошку спеченого твердого сплаву на основі карбіду вольфраму з розміром частинок менше 0,1 мкм, який отримано методом селективного анодного розчинення (САР) відпрацьованого твердосплавного інструменту в розчинах фосфорної кислоти.

Для отримання КГП готували електроліт залізнення наступного складу: хлористе залізо (FeCl2-4H2O) - 300 г/л, соляна кислота (HCl) – 0,8-1,5 г/л. Потім у приготований електроліт вводили невеликими порціями і ретельно перемішували нанопорошок з розмірами частинок 0,1 мкм і менше, отриманий із спеченого твердого сплаву ВК6, до концентрації 100 г/л. Нанесення покриттів здійснювали при наступних режимах: температура ванни: 60, 75, 90 °С; сила струму: 40, 50, 60 А. З огляду на те, що розмір часток порошку менше 1 мкм, а сам процес нанесення покриттів, як правило, не триває більше однієї години (через високу швидкості осадження заліза), отже достатньо попереднього перемішування електроліту-суспензіі перед осадженням покриття і відсутня необхідність в постійному направленому переміщенні частинок порошку до катода, що підвищує стійкість процесу, а, отже, збільшується його технологічність і знижується собівартість. Електроліт-суспензія з частинками порошку розміром менше 1,0 мкм кінетично стійкий і з технологічних міркувань найбільш придатний для отримання КГП. Під дією часток порошку розміром до 0,1 мкм відбувається спотворення кристалічної гратки металу. Найбільшу твердість мають покриття з явно вираженими дефектами кристалічної гратки. Застосування електроліту-суспензії, що включає порошок твердого сплаву на основі карбіду вольфраму з частинками розміром до 0,1 мкм, сприяє збільшенню мікротвердості і зносостійкості покриттів деталей машин.

В результаті проведених досліджень встановлено, що застосування в якості дисперсної фази КГП високотвердих і зносостійких нанопорошків сферичної форми на основі карбіду вольфраму з розміром частинок 10-100 нм замість порошку карбіду вольфраму з розмірами частинок 1-10 мкм дозволяє підвищити зносостійкість покриттів деталей машин в середньому на 20-25% (залежно від режиму нанесення покриттів і, відповідно, концентрації частинок порошку в отриманих покриттях), підвищити їх ресурс, а також знизити собівартість нанесення покриттів


Ключові слова


Порошки, карбід вольфраму, відновлення, деталі машин

Full Text: PDF