ПЛАЗМЕННОЕ НАПЫЛЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ
Механико-технологический факультет, НТ-301
Научный руководитель: к. т.н., доцент
Актуальной задачей современного материаловедения является продление срока службы режущих инструментов, которые должны обладать высокими значениями твердости, износостойкости, теплостойкости, механической прочности. Эффективным решением такой задачи может выступать формирование твердых и износостойких покрытий. Одним из наиболее перспективных методов формирования покрытий в настоящее время является воздушно-плазменное напыление порошковых материалов. Стоит отметить, что это один из немногих способов, позволяющий наносить покрытия из тугоплавких элементов. Целью данной работы является исследование структурных особенностей покрытий из порошка карбида бора, плакированного никелем.
В качестве материала для нанесения покрытий использовали порошок карбида бора, плакированный никелем (Ni). Размеры частиц напыляемого порошка: 40…100 мкм. Порошок напыляли на трубы из низкоуглеродистой стали 20 с внутренним диаметром 25 мм и толщиной стенки 3 мм. Напыление покрытий проводили в Институте прикладной и теоретической механики СО РАН на установке плазменного напыления порошковых материалов «Термоплазма 50-01» с кольцевым вводом порошка. В качестве плазмообразующего и транспортирующего газа использовали воздух, в качестве защитного – смесь воздуха и пропан-бутана. Режимы напыления: сила тока – 180 А, напряжение – 265 В, дистанция напыления – 170 мм. Перед напылением поверхность труб подвергали пескоструйной обработке.
В результате микроструктурных исследований было выявлено, что микроструктура покрытий неоднородна по строению. Это связано с тем, что напыляемые частицы в потоке плазмы находятся в различном агрегатном состоянии. Высокие скорости охлаждения способствуют формированию пересыщенного твердого раствора на основе никеля, микротвердость которого составляет 4500…5500 МПа. В твердом растворе равномерно распределены дисперсные фазы размером менее 1 мкм, предположительно боридов или карбоборидов никеля. Кроме того, в покрытии встречаются нерасплавившиеся частицы карбида бора. Размеры этих частиц не превышают 10 мкм, а микротвердость составляет около 30000 МПа.
Таким образом, при кольцевом вводе порошка большая его часть расплавляется, что обеспечивает формирование бездефектного высокотвердого покрытия.
В дальнейшем планируются исследования структуры и свойств покрытий из карбидов и боридов различных металлов, поскольку данные материалы также обладают высокими значениями твердости, износостойкости, теплостойкости и механической прочности.
