ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ЕЛЕКТРОІМПУЛЬСНОЇ ДІЇ НА ФОРМУВАННЯ ЕЛЕКТРОДУГОВИХ КОМПОЗИЦІЙНИХ КЕРМЕТНИХ ПОКРИТТІВ СИСТЕМИ СТАЛЬ 65Г – CR3C2
Анотація
Анотація. Найбільш перспективним вирішенням проблеми зміцнення та відновлення зношених поверхонь деталей машин та механізмів є нанесення захисних газотермічних покриттів, зокрема з керметною структурою. Аналіз сучасної науково-технічної літератури показує, що в останній час найбільш широке практичне застосування отримали керметні системи з карбідами хрому, титану та вольфраму, які характеризуються високою собівартістю через використання дорогих напилюваних матеріалів та високошвидкісних методів для їх нанесення. У роботі вперше отримано електродугові композиційні керметні покриття системи сталь 65Г-Cr3C2 з використанням порошку зміцнювальної фази у вільному вигляді за рахунок використання модернізованого електродугового розпилювача ЕМ-14М. Аналіз електронних знімків мікроструктури отриманих покриттів показав, що вони характеризуються пористістю близько 11,5%, в структурі добре диференціюються частинки Cr3C2 та сталі 65Г. Проведено ідентифікацію фаз шляхом визначення їх хімічного складу та встановлено, що вміст карбідної фази у покритті складає 15,4% (об.). Для підвищення фізико-механічних властивостей вказаних покриттів запропоновано використання електроімпульсної дії на оптимальних амплітудночастотних параметрах (амплітуда 5 кВ, частота – 6,5 кГц), що характеризується простотою реалізації та використанням недорогого додаткового обладнання. Порівняльний металографічний аналіз оптичних знімків мікроструктур покриттів показав, що електроімпульсна дія забезпечує зменшення пористості керметного покриття системи сталь 65Г- Cr3C2 з 11,5% до 7,7%; спостерігається відсутність областей викришування частинок карбіду та зменшення розміру структурних складових покриття. Показано, що використання електроімпульсної дії забезпечує підвищення міцності зчеплення покриттів зі сталевою основою з 28 МПа до 34 МПа (+21,5%) та збільшення мікротвердості металевої матриці з 2,7 ГПа до 3,25 ГПа (+20%).
Посилання
S0257-8972(00)01141-5
2. N. Espallargas, J. Berget, J.M. Guilemany, A.V. Benedetti, P.H. Suegama “Cr3C2–NiCr and WC–Ni spray coatings as alternatives to hard chromium for erosion-corrosion resistance”, Surface and Coating Technology, vol. 202, pp.1405-1417, 2008. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2007.06.048.
3. L. Fedrizzi, S. Rossi, R. Cristel, P.L. Bonora “Corrosion and wear behavior of HVOF cermet coatings used to replace hard chromium”, Electrochimica Acta, vol. 49, pp. 2803-2814, 2004. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2004.01.043.
4. J.M. Guilemany, N. Espallargas, P.H. Suegama, A.V. Benedetti “Comparative study of Cr3C2–NiCr coatings obtained by HVOF and hard chromium coatings”, Corrosion Science, vol. 48,
pp. 2998-3013, 2006. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2005.10.016.
5. A. Sai Jagadeeswar, S. Kumar, B. Venkataraman, P. Suresh Babu, A. Jyothirmayi “Effect of thermal energy on the deposition behavior, wear and corrosion resistance of cold sprayed Ni-WC cermet coatings”, Surface and Coatings Technology, vol. 399, 126138, 2020. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.126138.
6. V.N. Shukla, H. Trivedi, H. Kumar, A. Yadav “Surface Engineering Analysis of D-Gun Sprayed Cermet Coating in Aggressive Environment”, Material Today: Proceedings, vol. 4, pp. 10212-10215, 2017. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.06.350.
7. E. Jonda, M. Szala, M. Sroka, L. Łatka, M. Walczak “Investigations of cavitation erosion and wear resistance of cermet coatings manufactured by HVOF spraying”, Applied Surface Science, vol. 608, 155071, 2023. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2022.155071.
8. Q. Liu, Y. Wang, Y. Bai, Z. Li, G. Tan, M. Bao, X. Li, H. Zhan, Y. Sun, N. Chong, R. Wang, Y.S. Ma “ Formation mechanism of gas phase in supersonic atmospheric plasma sprayed NiCr-Cr3C2
cermet coatings”, Surface and Coatings Technology, vol. 397, 126052, 2020. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.126052.
9. K. Vasileios, S. Kamnis, B. Allcock, S. Gu “Effects and Interplays of Spray Angle and Standoff Distance on the Sliding Wear Behavior of HVOF WC-17Co Coatings”, Journal of Thermal Spray Technology, vol. 28, pp. 517-534, 2019. https://doi.org/10.1007/s11666-019-00831-x.
10. C. Lima, R. Libardi, R. Camargo “Assessment of abrasive wear of nanostructured WC-Co and Fe-based coatings applied by HP-HVOF, flame, and wire arc spray”, Journal of thermal spray technology, vol.23, pp. 1097-1104, 2014. https://doi.org/10.1007/s11666-014-0101-6.
11. B. Wielage, H. Pokhmurska, M, Student “Iron-based coatings arc-sprayed with cored wires for applications at elevated temperatures”, Surface and Coatings Technology, vol. 220, pp. 27-35, 2013.
https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2012.12.013.
12. P. Sheppard, H. Koiprasert “Effect of W dissolution in NiCrBSi–WC and NiBSi–WC arc sprayed coatings on wear behaviors”, Surface and Coatings Technology, vo. 317,pp. 194-200, 2014. https://doi.org/10.1016/j.wear.2014.06.008.
13. A. Karpechenko, M. Bobrov, Yu. Halynkin, Al. Labartkava, An Labartkava “Microstructure and Thermal Conductivity Analysis of Metal-Polymer Composite Coatings Deposited by Electric Arc
Spraying”, Bulletin of the Georgian National Academy of Sciences, vol. 16, pp. 38-43, 2022.
14. O. Dubovoy, A. Karpechenko, M. Bobrov, et al. “Electric arc spraying of cermet coatings of steel 65G-TiC system”, Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, vol.2, pp. 63–68, 2021.
https://doi.org/10.33271/nvngu/2021-2/063.
15. O. Dubovyi, O. Chechel, M. Bobrov, Yu. Nedel’ko “Perspectives of improving physical and mechanical properties of thermal coatings by electropulse exposure”, Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, vol.1, pp. 82-87, 2017.
16. О.М. Дубовий, А.А. Карпеченко, М.М. Бобров, А.О. Мазуренко, «Пристрій для електро-дугового напилення композиційних покриттів», Патент України, МПК C23C 26/02, B05B 7/22, № 111760, 10.06.2016.
