ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ПОКРЫТИЙ ЧЕРНЫХ И ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

Кулаковская А.В.
Донецкий национальный технический университет

Источник: Х международная научно-техническая школа-семинар металловедов-молодых ученых / Материалы семинара. - Екатеринбург, ГОУ ВПО УГТУ-УПИ - 2009, с. 59.

      В ходе эксплуатации большинство деталей машин и оборудования подвергаются абразивному износу, коррозионному воздействию. Вследствие этого поверхность изделия может разрушиться или окислиться. Во избежание преждевременного разрушения металла и выхода из строя изделие защищают от воздействия коррозионной среды и абразивного износа.
     Наиболее распространенными методами повышения износостойкости и коррозионной стойкости является химико-термическая обработка или нанесение покрытий на поверхность изделия.
     В данной работе изучаются структура и свойства покрытия хромом, нанесенного методами газотермического напыления и электрохимического осаждения.
     При этом не происходит взаимной диффузии атомов материала покрытия и основного металла и видна четкая граница раздела хромированного слоя и основного металла. От способа нанесенного покрытия зависит его качество. На рисунке 1 приведена структура покрытия Cr, нанесенного разными методами.

Поперечный шлиф 2 светлое поле Поперечный шлиф 2 темное поле
а б в

            а – электрохимическое;
            б – газотермическое, светлое поле;
            в – газотермическое, темное поле;
            Рисунок 1 – Микроструктура покрытия Cr, ?100

     Как видно из приведенного рисунка, при толщине в 25 мкм электрохимического покрытия обладает достаточной высокой однородностью, однако наблюдаются небольшие поры (рис. 1 а).
     При изучении микроструктуры газотермического покрытия было выявлено большое количество темных участков (рис. 1 б), которые могут быть порами либо неметаллическими включениями. Для более точного определения это покрытие было изучено в темном поле (рис 1 в). Как видно из приведенных изображений покрытия на рисунке темные включения в светлом поле в темном поле представляют собой светящиеся точки, что дает возможность сделать вывод о том, что это поры. Как видим, газотермическое покрытие достаточно пористое. Поры встречаются различных размеров (от 1 до 4 мкм). Методом сетки была оценена пористость, которая достигает 27,5%. Толщина покрытия 3000 мкм.
     Это подтверждается измерением микротвердости на покрытии, изменяется в диапазоне 9000-16000 Н/мм?.для газотермического покрытия – в диапазоне 1000-7000 Н/мм?. Это может быть связано с наличием нераскрывшихся пор.
     Распределение микротвердости по поверхности покрытия приведено на рисунке 2.

а б

            а – электрохимическое осаждение;
            б – газотермическое напыление;
            Рисунок 2 – Распределение микротвердости покрытия хрома

     На рисунке 2 видно достаточно большой разброс результатов.
     Сравнивая покрытия Cr, нанесенные методом электрохимического осаждения и методом газотермического напыления, можно сделать выводы о том, что наличие пор в покрытии снижает микротвердость в 4 раза.
     Несмотря на то, что методом газотермического напыления, в отличие от метода электрохимического осаждения, можно наносить покрытия любой толщины (3 мм), высокая пористость и низкая микротвердость покрытия не позволяет применять такой вид покрытий для изделий, от которых требуется высокая износостойкость. Из рассмотренных нами видов покрытий хромом более высокую износостойкость сможет обеспечить электрохимическое покрытие.