406 / 460
Actual Problems in Machine Building. 2015. N 2
Materials Science
in Machine Building
____________________________________________________________________
406
Одним из существенных достоинств использования механических смесей (смеси
порошков с различным химическим составом) является возможность управления структурой,
а, следовательно, и уровнем физико-механических свойств.
Среди многообразия композиционных материалов: механические смеси различных
металлов, плакированные, конгломерированные и другие порошковые материалы следует
отдать предпочтение порошкам первой группы. Это объясняется тем, что применение
порошков в виде механических смесей является процессом технологически гораздо менее
трудоемким, более дешевым и производительным. На данный момент в технической
литературе приведены лишь общие рекомендуемые варианты возможных комбинаций
исходных марок порошков, из которых образуются многокомпонентные механические смеси
[21, 22]. Однако какие-либо практические сведения о методике нанесения покрытий и
полученных результатах отсутствуют.
Нами были проведены предварительные исследования по формированию подобных
композиций. Основным компонентом служила оксидная керамика марки М28. В качестве
связующих компонентов были использованы порошковые материалы на основе никеля
марки ПГ-12Н-01 и кобальтовый порошок марки ПГН-В3К с различным процентным
содержанием.
Сравнительные испытания на износостойкость показали, что их можно использовать в
качестве упрочняющих покрытий, которые могут воспринимать значительные нагрузки [23].
Целью настоящих исследований является изучение структуры износостойких
плазменных покрытий, сформированных на базе никель-керамической порошковой смеси.
Методика проведения экспериментов
Нанесение плазменных покрытий на образцы производили на установке "Киев-7"
плазмотроном ПУН-8 мощностью 40 кВт.
В качестве образцов применялись втулки, изготовленные из стали 20 с наружным и
внутренним диаметрами соответственно 25 мм и 15 мм, длиной 12 мм. Процесс напыления
осуществляли за счет поступательного перемещения плазмотрона и вращения оправки с
образцами. Заготовки предварительно подвергались процессу струйно-абразивной очистки
частицами из электрокорунда. Образцы обрабатывались при одинаковых условиях, что
позволило получить поверхности заготовок с шероховатостью в пределах Rz = 60…80 мкм.
Режим напыления был принят следующим: величина тока дуги плазмотрона – 180 А;
напряжение – 160 В; расход плазмообразующего газа (воздуха) – 0,9 л/мин; дистанция
напыления – 110 мм; скорость перемещения плазмотрона – 250 мм/мин; частота вращения
оправки – 150 мин
-1
. Толщина слоя покрытия выдерживалась в пределах 450…500 мкм.
Механическая смесь представляла собой композицию из порошков марок ПГ-12Н-01
(20 %) и М28 (80 %). Приготовление механических смесей из порошков разных металлов
является одной из важнейших операций технологического процесса нанесения плазменных
износостойких покрытий. Ее назначение – обеспечение однородности смеси. На практике
данная операция реализуется путем механического перемешивания в специальных
мельницах.
Металлографические исследования структуры выполняли на оптическом микроскопе
модели
NIKON Eclipse MA
100. Шлифы готовили по стандартной технологии, основанной на
механическом шлифовании и полировании анализируемого материала.
Результаты исследований
Структура покрытия из никель-керамической смеси при разной степени увеличения
изображена на рис. 1.