автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.03, диссертация на тему:Композиционные электрохимические покрытия на основе никеля и кобальта

Санкт-Петербургский технологический инотитзх'

На правах рукописи

МОХАММАД ОСГЛАН

КОШОЭиИОНШЕ ЭШТРОХИЩЧЭОКИЕ ПОКРУТИЛ НА ОСНОВ® ' ■ ШКЕЛЯ И КОБАЛЬТА

Специальность 05.17,03 - Электрохимические производства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

С.-Петербург 1992

' Работа выполнена в Санкт-Пэт ербургоком гсоударогвен-¿^м техничеоком универонтете.

Научный руководитель - кандидат химических наук, доцепт

Мирзоев 1 оотам Аминович

докзюр яохшлеокпх.п^к

Официальные оппоненты: ГфВШ! ЮрНй ¿лаКСОБИ^'

ХУОЭДНДСЙ ЩОХШНОСШЖ наук тгодои^ ДгайОШВ

Ведущая С.-Пе-

тербурга. ^

Защита состоится $ £ 199° .года в ¿О.

часов на ааоедании Специализированного Совета К Q63.25.CQ : в Саякт-Нетерйгургоком технологическом институте 198013, • Санкт-Петерфдг,"осковокий пр., 28,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СПбТй имени Ленсовета. '

Замечания и отзывы по работе в 1-оы акгеиплдрэ, верэнпгв, лобовой печатью, проспи нацравлять по адресу: 198013, Санкт-Петербург, Московский цр., 26, СПбТИ, Ученый Совет.

Автореферат равоолан . . -1992 г.

КШПОЕИЦКОНШЕ ЭШТРОХИМИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИИ НА ОСШЕ НИКЕЛЯ И КОЕУГЬТА

ОНЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ '

Актуальность работы. Современная те:амка испытывает ■ -необходимость в материалах,- способных выдерживать длительно механические п теплотзые наггузки, успешно противостоять износу при сухом трении л со сказкой в агрессивных средах. Расширение области применения машин и механизмов сопровождается переходом ко все более тякелым и необычным условиям эхссплуатрцяи.

Условия эксплуатации современных узлов трения сочетают высокие контактные даг1ения- в зонах прения со значительными скоростями взаимного перемещения трущихся поверхностей и совмещение общего и локального разогрева. Все вышеперечисленные, факторы зачастую приводят к невозможности или ограниченностг1 применения жидких и консистентных смазок.

Традиционными методами не удается получить колаемых результатов, особенно, когда детали испытывают влияние специфических факторов окружающей среда. Успешно развивается технология электроосалдения композиционных гальванических покрытий. Включение дисперсных материалов в металлическую матрицу значительно изменяет свойства покрытий, во шюго раз улучшат -зносостойкесть л другие свойства.

Вместе с тем, разработка технологических процессоз получения кошозицпогашх электрохимических и химических покрытий (КЭ и Л1) до настоящего временя ведется трудоемким путем индивидуального подбора чэцептухн. Но установлены закономег ггастл, саязшзашяе сослав получаемых покрытий с составом электролита и парамэтрамп элоктролиза.

Особую актуальность Гь.;ео? комплексная сравнительная оценка функцкопалышх' свойств разрабатываемых покрытий для узлов трения, которая до настоящего времени недостаточно разргботана. .

Настоящая работа проводилась в рамках исследований,

I

выполняемых кафедрой ЭПЩ С.ПГТУ по заданию центрального ¿Ж материалов j рамках программы "Безизносность".

Цель работы. Работа, посвящена изучению закономерностей ооаздени: КШ на основе оппава Jt/1-P с наполнителем ИУВЛ и на основе сплава C6-W с наполнителем Cqfi -- для С-лае износостойких ставов, чем износостойкий хром; комплексной сравнительной аттестации функциональных свойств получаемых пс-срытий; определению физико-хнмичес- , ких характеристик растворов электролитов и параметров электролиза, определяющих состав и свойства получаемых покрытий.

Научная новизна работы.

I. Разработаны композиционные покрытия на никелевой и кобальтовой основах, удовлетворяющие разнообразным высоким техническим требованиям при работе в узлах трения.

2 Исследовано влияние основных макропараметров (плотности тока, состав электролита, температуры) на состав получаемых покрытий и установлено определяющее влияние величины и знака ышктрокинетического потенциала частиц на содержание твердой фазы г покрытиях -Л^-Р- /-//Вл и Со - VC-CrF^ . определены области микропараметров ■ процессов тлоктролиза, позволяющие варьировать в широких пределах объемную кондеятрагрю частиц фазы-наполнителя: по Са% от 0 до 9 объемных % ' , по И/Вг от 0 до 30 объемных % 3. Проведена комплексная сравнительная оценка функциональных свойств разработанных и традиционных (хромо-i_cf, хим. никелевых') гальванических покрытий узлов трения, в результате которой показана неправомерность использования величины микротвердости в качестве основного параметра оптимизации при создании дисперсноупроченных композиционных покрытий, при выборе и назначении покрытий для узлов трения.

Практическая значимость работы. I. Достигнута для покрытия Р- HfBz вели-

чина интегральной интенсивности износа на порядок мень-2

шо, "ем у широко применяемых в практике покрытий 113 износостойкого хрома, при пластичном харшстере разрушения покрытия.

2. Разработаны композиционные покрытия Со -1л/- Са обладающие высокой пластичностью и по антифрикционным свойствам значительно превосходящие обычно применяемые покрытия-узлов трения: сплавы и износостойкий

хром. Покрытия обеспечивают в режиме сухого трения низ'сие значения коэффициента трения (0,1-0,15) и устойчивые низкие значения коэффициента сухого трения с^льженля на воздухе при повышенных температурах (до 773 К).

Это позволяет рекомендовать разработанные дисп рсно-упроченные композиционные покрытия /Л- Р- У/В г. в качестве упрочнящего на рп кущей кромке ^струмента, а также как износостойкое в узлах трения, работающих со смазкой, покрытие из £0-\//-Св/5 ' рекомендуется как антифрикционное самормазыващееся для узлов высокотемпературного сухого трения.

Публикашя шботы. По результата!,1 вшолненных работ опубликованы одна статья.

Структура и объем шботы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, выводы, библиографии. Содержание изложено на 103 страницах машинописногочтекста, включая 34 рисунка, 14 таблиц, библиография - 76 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность теш и сфорду-лирована цель работы.

лнилитичеокий обзор литегатуш. Композиционными материалами п покрытиями называются материалы, образованные объемным сочетанием химически разнородных компонентов с четкой границей раздела фаз мевду ними. Он'г отличается по свойствам от каздого отдально взятого компонента, причем к ты не применимо правило аддитивности

свойств.

Показано, гто взаимодействие твердых тел при внешнем-трении локализовано в поверхностных слоях, поэтому физические V. механические свойства этих слоев отличаются от свойств основного магерлала.

Для поверхностных слоев материала характерно наличие дефектов структуры: дислокаций, вакансий, микротрещин, при интенсивном деформировании контактирялцих тел дипо-' каць- концентрируются в полосы течения и скапливаются у межзеренных границ. Взаимодействие дислокации приводит к-появлению трещин и разрушению поверхностных о^оев материалов. Таким образом, предотвратить разрушение можно, создав поверхностные слои или покрытия, хорошо сцепленные с основой, ь-сыщенчые: а) твердели частихдии-о кубической алмазоподобной структурой; 6} самосмазывающимися частицами слоистой структуры.

Наиболее распространены КЭП, в качестве матриц кото^ рых чаще всего используется никель, что обусловлено его высоьлПл сродством к частицам П фазы. КЭП на основе Охарактеризуется хорошими физико-химическими свойствам, хорошим внешним видом, выоокой твердостью и прочностью, стойкостью к коррозии в щелочных и слабокислю: оредах Наличие ту. лшавких частиц в К31 является пучиной высокой термической и механический стойкости. Например, известны покрытия М1- ¿¿С , никель с частицами алмаза и др.

Никаль-фосфорное покрытие после термообработки не меняет своей твердости (в отличие от хромовых) при работе в условиях высокгх температур. Покрытия сшгаЕа коба-лтта с Б0^хЬфрам05,1 обладают высокими механическими свойства.®, химической стойкостью и высокими магнитными характеристиками. Если никель, железо и их сплавы применяются о фосфором при сравнительно низких температурах, то кобальтовые и кобальт-фо'бфорные покрытия могут быть рекомендованы для высотах температур.

Кроме применения , жперсноупрочненных композицион- ' ных электрохимических покрытий для узлов трения деталей _ 4 .

машин существует и другой путь повышения работоспособности: применение антифрикционных покрытий, когда желаемый эффект достигается за счет снижения величины коэффициента трения.

Для работы в регионе сухого трения при высоких температурах на основе Со'¡Л/сплава перспективна-, эбавка фазы--наполиителя СоРх , известная тем, что вплоть до 1373 К • "на не претерпевает никаких полиморфных превращений и- не окисляется га воздухе, сохраняя высокую антифрикциошюсть.

Комп зиционные покрытия н„ основе Щ1._ля с диборидом тафшя весьма перспективны в качестве износостойких покрытий для ;:ар трения. Относительно небольшое количество НуВх в осадках на основе (по сравнению с содержанием других фаз, таких как ИУС, 71С , ЖхРз ) дает хороню износостойкость.

Анализ литературных сведений позволил офораровать следующие задачи работы:

1. Изучение закономерностей осавдения покрытий и оптимизация параметров.

2. Изучение закономерностей осаждения ( СЬ~ № ) -кошозиционных покрытий для работы в ренине сухого

трения при высоких температурах.

3. Комплексное изучение физико-химических свойств этих покрытий.

Вторая глава содержит описание применяемых методов исследований.

Анализ химического оостаЕа покрытий приводили на содержание твердых частиц в металличеокой матрице.

Фосфор определяли весовым методом, в форм© фосфор--молибдат аммония.

Измерение £ -потенциала п заряда частиц проводили электроосмотическим методом; расчет £ -потенциала выполняли по скорости электр^осмотичесного протехсания электролита через слой.порошка по форлуле:

?зе у

= &&о1

где: ^ - вязкость среды Па-С

36 - уделыля электропроводность среды, Ог.т 1 - сила тока, Л

<§ - относительная диэлектрическая проницаемость 6а - электрическая постоянная, Ф/м Мпг-отвердооть измеряли на приборе ПТМ-3. С помодыо растрового микроскопа проводили сравнительный анализ характера разрушения образцов с покрытие..! поел« механических, испытаний.

Термообработку проводили в электропечи, охлаждение образцов вели на воздухе.

комплексное определение прочностных характеристик -- уровень напрчкений и деформаций, соответствующий началу трещинообразовантя и сколу покрытий, а *акй'г характер разрушения определяли на основании анализа диаграмм де-фордрций, полученных при испытангях плоских образцов из мт.;ой углерочист'-'й стали СТ-3, толщиной 0,8 мм о нанесенным покрытием, на рэотякеще на стандартной машине ИМ-4Р при температуре 293 К и скорооти деформации 0,001 (Г*. Образца растягивали до разрыва и строили истинные диаграммы растяжения. Наряду с этим на поперечных металлографических шлифах проводили измерение величины микротвэрдости покрытий.

Оценка коррозионной стойкости проводили по результатам ускоренных испытаний в камере тепла и-влаги "файтрон" (98^ влажность, 313 К).

.Комплексные трибодогические испытания выполняли на стандартной машине трения С1.ГГ-1 по схеме "ролик-колодка" при коэффициенте взаимного перекрытия стромящшся к I. Ц качестве'ролика применяли образец из стали 40Х, закаленной на МС 53-55; в качестве колодки - образец с покрытием М-Р или (М -Р ) - Н/В± в условиях граничной смазки при 293 К и нагрузки 2,5 и С,5 №.

В соответствии с принятой методологией, износостойкость покрытий определяли по величине интегральной ин- ■ тенсивности У*, , которую вычисляли по формуле:

у _ Am

А»' -JIk

где: О - плотность материал, кг/м3 (определяли пс ре-

sJ ПК

зультатам химического анализа состав покрытий, исходя из ..аддитивности величин плотности композиционного материала).' vSV/> - поверхность трения, м^

- путь трения, м Для локализации поверхности трения, с тем, чтобы = S^ag^a » перед нанесением покрытия колодку эле^грохимиченки полировали, причем толщина удаленного слоя соответствовала толщине покрытия.

Испытания на оухое трение выполняли по схеме "плоскость-шар" при коэффициенте взаимного перекрытия стремящемся к 0. Использовали нар из- стали 1Ш5, закаленной на ■ НЯС 61-63, $ 4,5 мм, плоскость представляла собой образец из стали ЗбНхЗМ & А 31 HPS. о нанесенным испытываемым покрытием.

В результате испытаний определяли величину коэффициента трения скольжения, нагрузку задира (характеризующая несущую способность покрытия).

Испытания проводили на стандартизированных установках СМТ "Трибомер", "Гном",

Третья, .глава диссертации содержит результаты исследований осавдения покрытий. Било изучено;

- влияние параметров электролиза на микрогвердость сплава М-Р ■

- влияние параметров электролиза и поверхностно-ак- . тивных веществ на содержание \\ Са в осадках.

- влияние содержали." HfBi и CqFx в осадках па микротвердость покрытий.

В качеств- электролита для осаздения Л/l-P покрытий был взят электролит, содержащий, кг/м^: сульфат никеля 160-180

хлорид никеля 30-40

борная кислота 20-25

гипофоифит натрия , 10-15 ортофосфатная кислота 4С-50

Р'ло установлено, что изменение содержания гипофосфи-та натрия в электролите в пределах от 10 до 50 кг/м^ не • приводили к изменению шкротвердости покрытий.

Изменение рН электролита от 0,5 до 2 приводит к изменению содержания фосфора в осадке от 8 до 14 вес %. И соответственно, с увеличением содержания фосфора з осадках увеличивается микротвердость покрытия от 4000 до 6000 МПа.

При рН > 2 осадки становятся темными, шероховат;™ и оильно напряженными.

С повышением плотности тока микротвердость покрытий падает, что можно объяснить уменьшением скорости электро-химичэского выделения фосфора.

С повышением темпеоатуры электролита происходит возрастание ь^лсротЕэрдости, что овязано с увеличением содержания фосфора в осадках. - „ -

Отжиг покрытий приводит к повышению их шкротвердости за счет выделе'тил ЛД-гР , максимальное повышение микротвердости имеет место при температуре отжига = 773 К в течение одного часа (охлаждение на воздухе).

На основании исследований, изложенных выше, в качестве оптимальных выбраны условия: температура электролита 353 К, плотность тока 6-10 Л/дм2, рН = 2, термообработка • при тегаерг^ЕУре 773 К в течение одного часа. •

Композиционные сплавы -Н/В*. получали

электролизом раствора, выше указанного состава, в который до. авляли порошок Н/В^ , с размерами частиц 1-5 шел при непрещвном перегэшивании электродата магнитной мешалкой.

С увеличиением содержания частиц Н/в^ в электролите . увеличивается количество частиц Н$Вг в осадках, но покрытия с содержаниями частиц в осадках до 25 объемных %, необходимые для обеспечения высокой износостойкости покрытий получить не удается.

Опыты показали, что ¡М электролита существенно влияет на количества содержания частиц ЩВг в осадках, но ограничения по рН не дают возможности получить покрытия с более высокими сбдержапиямя Н/Вг в осадках.

Измерения £ -потенциала частиц Н/В* . показали,

что.он зависит от значения рН электролита и также от наличия в электролите катионоактивных ПАВ.

Эти исследования позволяют объяснить отмеченн е выше возрастание содержания дисперсной фазы с увеличением рН электролита: частицы Н/Вг приобретают положительный заряд и электрофоретически движутся к катоду.

При введении в раствор катионоактивного ПАВ содержание в осадках увеличивается, что согласуется с влияние;.! катионоакгивного ПАВ на £ -потенциала частиц

VВг ■ ?

При условиях электролиза рН = 2, I = 10 А/даг, Т = = 353 К и количество катионоактивного ПАВ I кг/м3 и при содержании Н/Вг в электролите 40 кг/м3, мояго подучить покрытий содержание до 30 объемных %. При этих же

условиях оценивали влияние аниойоактивных ПАВ (лаурисулЕ * фат кг :рия). Содержание ЩВз, в покрытии составило 10 объемных %, Измерение знака заряда частиц с анио-

ноактивным веществом показало отрицав эльный заряд, этих чаетттц.

С увеличением температуры.и плотности тока содержание в осадках увеличивается.

В 1лчестве электролита для получения сплава Со-М"

был взят электролит состава, кг/м3:

I*/ (в ввде Л/Ь^О,, • %НхО ) ¿2

Со (в виде Со 30, ' Г Ни О ) 4

МНцСг ■ '200-250

Л/Н* ОН 30-40

Ма ОН 10-15.

температура электролита, К • 333

плотность тока. А/дм2 . • 5-15 аноды кобальтовые и вольфрамовые

С увеличением плотности тока происходит уменьшение микротвердости покрытия. При повышении температуры электролиза наблюдается некоторое увеличение микротвердости.

Измерение £ -потенциала и заряда частиц СаР±, о катионоактивными добавхсами показало положительный заряд относительно электролита, что желательно для обеспечения

9

высокой скорости электрсфоретического движения частиц в диффузном слое. При наличии катионоактивного ПАВ в электролите количество частиг СоРг в осадках увеличивается по сравнению с количеством чаотиц &)Ег без катионоактивного ПДВ в электролите. При содержания Со/\ в осадках 8-9 объемных %, при '.емпературе отжига 873 К значение микротвердости 13 ООО Ша.

' Четвертая глава посвящена обсуждению результатов'

.комплексной сравнительной аттестации функциональных свойств композиционных пркрытий.

Сравнительный анализ диаграмм деформации показал,. что система М. -Р- Н$вг имеет классический пример дисперсного упрочнения за счет формирования вокруг частиц борцда гафния системы петель орована, препятотвущей развитию дислокаций и других , дефектов кристаллической решетки, и тем самым упрочняющей покрытие. Иной механизм имеем в системе Со - W- Со Fí , где сама матрица обладаем высокой пластичностью и может применяться в качестве твердой смазки. В этом случае введение частиц Са Гг сохраняет его при высоких 'температурах.

Введение частиц HfBí в матрицу приводит -к некоторому увеличению микротвердости покрытий, причем существует сла'г;я симбатная функциональная зависимость микротвёрдости от содержания частиц в электролите. Вместе с тем величина микротвердости в большой степени зависим от равномерности' объемного распределения частиц Hf8¿, в покрытии, Существ.tзт зоны, измерения' микротвердости которых <n¡0" знйчения до 14 ООО. Ша,' и вместе с тем имеются збны, объединенные по HfBj о микротвердоотью не более 80CG №а. Как следует из приведенных данных, велич-ка мивротвердости'не.шжет служить параметром оптимизации пр: создщшгдасперсноупрочненных износостойких гальванических покрытий. Применительно к композиционным покрытиям, представляющим собо'Г; гетероге1шую в фазовом отношении поликомпонентйую смесь, использование микротвердости как самостоятельной прочностной характеристики матеряа-ла,' по-видимоаду неправомерно. В этом случае неооходгло - 10

применение комплексной системы аттестации функциональных свойств поьрытпй. В зависимости от конкретных-условий применения покрытий от може-т состоять из различного числа испытанйй физико-механических, хчиических, специальных характеристик. В настоящей работе в нее входили:

1) химический анализ покрыт!;

2) слтаческая и растровая электронная микроскопия;

3) комплексное определение прочностных характеристик;

4) оценка коррозионной стойкости;

5) трибологические испытания с определением величин коэффициентов трения сколькения и интегральной интенсивности износа.

Результаты механических испытаний Ж-Р и -Р- Шв^ покрытий представлены в табл. I.

Таблипа -I

Показатели пластичности композиционных электрохимических покрытий (КЭП)

№ Содеожание п/п частиц Н$2>1 в матрице, • объемнйе % 'Относительное удлинение образца с покрытием, соответствующее

началу трещинообра-зования, % ' сколу, %

I. 0 0,2. 1,2

2. 10 10

3. ' 20 2,7 4,7-

4. 25-28 ' 0,15 0,65

Как видно-из таблицы, введение частиц Н^Вг . в матрицу Ж'Р приводит к значительному повышению пластичности покрытия, и оптимальным является состав покрытия с содержанием И/8г 10-15 объемных %, повышение содержания до 25,« приводит к разрыхлечиа г.'лтрицы и сш. -

жешю прочностных характеристик.

Результаты сравнительных трибологических исследований представлены в табл"цах (2, 3).

Таблица 2

Влияние иостава'электролита на износостойкость КЭП

№ Состав электролита Содержание Н/Ё, ' п/п кг/мЗ в покрытиях, Ч,

% объемные "

1. ЖЬОч:ЧНгО 160-180

М.сех£И10 30-40 , ч тп

Н.РОч 40-50 12-14 1-3).Ю"10

Н\во\ 25-30 М>//1Р^ 10-20 ПАВ О

2. Тот же с катионо- - „ тт активным ПАВ 25-28- (4-6).Ю-11

3. Тот же' о анионо- тп активным ПАВ 8-10 1,4. ЯГ11'

...'■' . . . Таблица 3

Сравнительные показатели, износостойкости ГХП • ••. ' - (химических покрытий) и КЗП

№ у/л Вид пгкеытия ■ 7к

' 1 2 . 3

I. ак матовый 4,6.10г10

2, /1/1 - хлористый 3,0.Ю-10

3. Сл. : - износостойкий 1.Ы0-10

4. ОЛ'РУ- химич. 3,4. Ю-10

5. (Л-Р) - -алмаз 1,3 «ю-10

6. №-Р) - 6 часов -алмаз, т/о 300° С, 2,0-Ю-11

12

Продолжение табл.З

I__2

3

6,0. Ю-11 2,05-IÜ"10 3,4-Ю-11 4.ГМСГ11

1,1-КГ11 [

Как видно из приведенных данных, максимальная износостойкость наблвдается у покрытий полученных из электролитов, содержащих катионоактивные TAB. Оптимизация режима электролиза этих электролитов позволяет достичь величин интегральной интонсивнооти износа 1,1'Ю-11, что но уступает лучшим показателям износостойкости композиции ißfl'P) -алмаз и на порядок превосходят шроко применяемое в практике износостойкое хромирование. Анализ разрушения обра-; зцов о покрытием указывает на его вязкий, пластичный характер в отличии от хромовых и теряообработанннх химических покрытий, для которых характерен хрупкий характер разругзния материала. Оценка коррозионной стойкости показала, что покрытие С fifi ~Р YHfQz . , содержащее 20-25$ HfBj. толщк.юй 60-00 мт мозге т быть квалифицировано

■ 'Результаты определения флзико-глеханяческих характеристик покрытия сплавом йз-^а сплавом Со- №%Сп преде тавлзнь' в таблице 4.

Как видно из приведенных данных, покшкк обладают высокой пластичностью, значительно превосходящей традиционные гокрытия узлоз трения: сплави пиколь-фосфор, износостойкий хром.

Введение в твердую матрицу Сс-№чаотиц твердой смазки СаР1 позволяет обеспечить высокуа песущуь способность до (65-70 Н) покрытия в pesjs.se сухого трения о

как '»вполне стойкой". •

Габлиъд 4

Физико-механические характеристики покрытия Со- И^ и Со - IV- СегГл

Вид покрытия Состав фазы 1алолнителя ' 0'рац*. МПа

Со -иг 0 888 25,0

Со - \Х/ 0 988 26,0

4-5 812 26,8

Со -\&~СоРь 6-7 400 21,9

Со-М'-СаЪ 6-7 434 15,9

8-9 509 17,8

8-9 592 19,11

ц<а \ ф

а» в«

2а зо ■ ко 60 65

низкими значениями коэффициента трения (0,10-0,15) (рис. I). . ' ■ '

. ■ Ооращает на себя внимание.. стабильность сухого трешя в широком интервале (273-773 К) температур при воз-растно-постуйате-льном движении в прис^тствк^ кислорода воздуха покрытия с низкими значениям коэффициента трения

0,25 (риг>: 2). Различия в абсолютных значениях нагрузки задира (65-70 Н на рис. I и 4-5 Н на рио. 3) связаны с тел, что 14

Рю. I. Завиошость установившегося коэффициента трения бкольжения от ветчины нагрузки' ■ ■

1. Со - *

2. Со -

Э7Э 475 Г73 «73 ГК ТТЛ* Рис. 2. Завистаость коэффициент т->еря от^температуры испытания

2*. Со - \XS-CaFj

перехс" от одно направленного (вращательного) движения к во звратно-поо ту пате-льному приводит к резком/ ужесточению условий испытаний.

Различия в величинах несущей способности при разшх характерах движения однозначно свидетельствуют о необходимости проведения комплексной системы аттестации функциональных свойств покрытий при каждом выборе и назначении пок-'

рытия. '

С точки зрения коррозионной защиты покрытие Со.-1Х/-Са(\ является катодными и может быть квалифицировано * как "вполне стойкое" в жестких условиях эксплуатации лишь • при толщине покрытия не менее 30 мш.

с,е

ОД

0,1

Щ о,ю 1го ~%р г>{. —

Рис. 3. Зависимоль установившегося коэффициента трения скольжения от • нагрузки, схзатывания

ВЫВОДЫ

1. Эксперим'нтально доказано, ч^о композиционные покрытия на основе электролитических сплавов лЛ'Р с частицу.® Н/В>г обладают высокой износостойкостью порядка 1-Ю"'^, соответствующей лучшим антифрикционным покрытиям и на порядок выше износостойкого хромирований, и могут работать в парах трения со с.азкой.

2. Оптимальными условиями получения композиционное антифрикционных покрытий из электролитических сплавов

15

(л/2-я ун/ег являются: Электролит, кг/м3 сульфат никеля 160-1Ш

' хлорид никеля ' 30-40

, борная кислота 20-25

'гипофосфи" натрия 10-15 ортофосфорная кислота 40-50 тетрабутиламмошя бромистый I диборвд гафния , 20-30

температура электролита 353 К плотность тока 8-1Г•А/дм*2

Полученные покрытия содержат фосфор 15% вес. 15-20. объемных % и имеет шкротвердость 9500 МПа.

3. Покрытия сплавом { Со - \К/")- Са обладают вы- . сокой" пластичноотью, значительно превосходящей традиционные покрытия узлов трения: сплавы никель-фосфор и износостойкий хром. Введение в твердую матрицу Са-\А/ частиц СаРх, позволяет обеспечить-высокую несущую способность покрытия в режиме сухого трения с обеспечением низких .'(0,1-0,15) значений коэффициента трения. ...

Покрытия ( Со )- Со^х стабильно работают в интервала температур 293-773 К при возвратно-поступательном', движении в присутствия кислорода воздуха, '

4 . Оптимальные условия осаждения покрытия ( Со- V/ )-■

-сыр* л'.: • •

1 Электролит/ кг/ьг; • • • .

IV 1в жио ЯНхО ) .12 "

Со (в виде Со &Ок ■ ШО ) 4 ■

.01Н.С1 ' ' 200-250

тОИ; Ю-15

ЩОН . зо-4р

Плотность, тока ' ■ 10-12 А/да",

Те:,шора тура электролита ■ 323 К

Температура отжига 873 К

Содериание СаР^ в осадках 9 объемных %, микротвердость покрытия 12 ООО МПа.

5. Содержание дисперсной фазы в КЭП возрастает с

ростом положительного (. -потенциала частиц в электролите, эффективным средством повышения fc -потенциала явля- ■ ютоя катионоакгивше ПАВ и повышение рН электролита.

6. Микротвердость композиционных покрытий не коррелирует с их пзнооостойкоотью. Для коглшгеконой оценки функциональных оройств антифрикционных покрытий необходимо проведение комплексных испытаний: трибологических, механических, коррозионных.

I. Мирзоев P.A.'j Мсхашад Осман, Толыпин Е.С. йьнооостой-кио композиционные гальваничеокпе покрытия на основе А/Г-р с боридом гафния,//"ШХ Т. 64, Je 9, 1991 С. 1834-1837.

I8.05.92r.3aE,274-50.РГП СПбТИ.МОеЕОЕСКдй пр.,26.