Структура и свойства покрытия из Ni-Cr-B-Si-Fe/WC-Co, нанесенного на подложку из стали и меди

Структура и свойства покрытия из Ni-Cr-B-Si-Fe/WC-Co, нанесенного на подложку из стали и меди

Разработан новый тип покрытия, состав которого представляет механическую смесь двух разных порошков ПГ-19Н-01 (Ni-Cr-B-Si-Fe) и WC-Co (твердый сплав). Покрытия наносились с помощью двух технологий: детонационным и плазменно-детонационным способом на подложку из ст. 3 и технической меди (99,98 Cu). Т...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2008
Hauptverfasser: Погребняк, А.Д., Братушка, С.Н., Углов, В.В., Дуб, С.Н., Колисниченко, О.В., Алонцева, Д.Л., Тюрин, Ю.Н., Шипиленко, А.Н.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України 2008
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7872
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Структура и свойства покрытия из Ni-Cr-B-Si-Fe/WC-Co, нанесенного на подложку из стали и меди / А.Д. Погребняк, С.Н. Братушка, В.В. Углов, С.Н. Дуб, О.В. Колисниченко, Д.Л. Алонцева, Ю.Н. Тюрин, А.Н. Шипиленко // Физическая инженерия поверхности. — 2008. — Т. 6, № 1-2. — С. 92-97. — Бібліогр.: 20 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-7872
record_format dspace
spelling Погребняк, А.Д.
Братушка, С.Н.
Углов, В.В.
Дуб, С.Н.
Колисниченко, О.В.
Алонцева, Д.Л.
Тюрин, Ю.Н.
Шипиленко, А.Н.
2010-04-19T14:53:57Z
2010-04-19T14:53:57Z
2008
Структура и свойства покрытия из Ni-Cr-B-Si-Fe/WC-Co, нанесенного на подложку из стали и меди / А.Д. Погребняк, С.Н. Братушка, В.В. Углов, С.Н. Дуб, О.В. Колисниченко, Д.Л. Алонцева, Ю.Н. Тюрин, А.Н. Шипиленко // Физическая инженерия поверхности. — 2008. — Т. 6, № 1-2. — С. 92-97. — Бібліогр.: 20 назв. — рос.
1999-8074
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7872
621.793:539.61:669.018:620.1
Разработан новый тип покрытия, состав которого представляет механическую смесь двух разных порошков ПГ-19Н-01 (Ni-Cr-B-Si-Fe) и WC-Co (твердый сплав). Покрытия наносились с помощью двух технологий: детонационным и плазменно-детонационным способом на подложку из ст. 3 и технической меди (99,98 Cu). Толщина покрытия составляла 150 – 200 мкм. В дальнейшем часть образцов с покрытием оплавлялась плазменной струей на глубину 40 – 60мкм. В результате обработки обнаружено формирование в покрытии таких фаз: WC, α-CrCo, Co, Ni, Cr3Ni2, а после оплавления обнаружено появление фазы γ-(Fe, Ni). Показано, что оплавление плазменной струей приводит к более равномерному распределению твердости по поверхности, меньшему уносу материала при трении цилиндра по поверхности. Обнаружено перераспределение элементов в верхнем слое покрытия в результате плавления плазменной струей.
Розроблено новий тип покриття, склад якого представляє механічну суміш двох різних порошків – ПГ-19Н-01 (Ni-Cr-B-Si-Fe) та WC-Co (твердий сплав). Покриття було нанесено детонаційним і плазмово-детонаційним способом на підкладки із ст. 3 і технічної міді (99,98 Cu). Товщина покриття складала 150 – 200 мкм. У подальшому частина зразків з покриттям оплавлялася плазмовим струменем на глибину 40 – 60 мкм. В результаті обробки виявлено формування в покритті фаз WC, α-CrCo, Co, Ni, Cr3Ni2, а після оплавлення виявлено появу фази γ-(Fe, Ni). Показано, що оплавлення плазмовим струменем призводить до більш рівномірного розподілу твердості по поверхні, меншому винесенню матеріала при терті циліндра по поверхні. Виявлено перерозподіл елементів у верхньому шарі покриття в результаті плавлення плазмовим струменем.
A new kind of coating containing mechanical blend of the two powders- (Ni-Cr-B-Si-Fe) and Wc-Co (Hard Alloy) has been developed. The coating was deposited by two techniques using. Detonation technology and plasma-detonation technology, the thckness being of 150 – 200 mkm on the steel 3 substrate( 0.3 wt.%C) and technical copper 99.98. A part of samples with Ni-WC-Co(Cr,B,Si,Fe) coatings then we treated with plasma jet in the melting regime of 40 – 60 mkm depth. The coating deposition was carried out on an Impulse-6 set with the parameters which have been well describe. The structure and properties study of the coating was carried out with the aid SEM microscopy with microanalysis (EDS),diffraction a X-rays(XRD). The hardness was studied with nanoindentor (Nanoindentor-11,USA) and RBS of ions and protons (E-2.02 MeV). The following phases were found in the coating: CoCr, Co,Ni, Cr3Ni2, FeNi phase appeared after plasma jet treating. The additional effect on the coating with plasma jet results in more regular hardness distribution on the surface,less materil ablation under friction and increasing hardness nearly of 50% compared with the PG-19N-01 coating. Redistribution of elements in the coating.
ru
Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
Структура и свойства покрытия из Ni-Cr-B-Si-Fe/WC-Co, нанесенного на подложку из стали и меди
Структура та властивості покриття з Ni-Cr-B-Si-Fe/WC-Co, нанесеного на підкладинку з сталі та міді
Structure and properties of coatings Ni-Cr-B-Si-Fe-WC-Co deposited on steel and copper substrate
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Структура и свойства покрытия из Ni-Cr-B-Si-Fe/WC-Co, нанесенного на подложку из стали и меди
spellingShingle Структура и свойства покрытия из Ni-Cr-B-Si-Fe/WC-Co, нанесенного на подложку из стали и меди
Погребняк, А.Д.
Братушка, С.Н.
Углов, В.В.
Дуб, С.Н.
Колисниченко, О.В.
Алонцева, Д.Л.
Тюрин, Ю.Н.
Шипиленко, А.Н.
title_short Структура и свойства покрытия из Ni-Cr-B-Si-Fe/WC-Co, нанесенного на подложку из стали и меди
title_full Структура и свойства покрытия из Ni-Cr-B-Si-Fe/WC-Co, нанесенного на подложку из стали и меди
title_fullStr Структура и свойства покрытия из Ni-Cr-B-Si-Fe/WC-Co, нанесенного на подложку из стали и меди
title_full_unstemmed Структура и свойства покрытия из Ni-Cr-B-Si-Fe/WC-Co, нанесенного на подложку из стали и меди
title_sort структура и свойства покрытия из ni-cr-b-si-fe/wc-co, нанесенного на подложку из стали и меди
author Погребняк, А.Д.
Братушка, С.Н.
Углов, В.В.
Дуб, С.Н.
Колисниченко, О.В.
Алонцева, Д.Л.
Тюрин, Ю.Н.
Шипиленко, А.Н.
author_facet Погребняк, А.Д.
Братушка, С.Н.
Углов, В.В.
Дуб, С.Н.
Колисниченко, О.В.
Алонцева, Д.Л.
Тюрин, Ю.Н.
Шипиленко, А.Н.
publishDate 2008
language Russian
publisher Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
format Article
title_alt Структура та властивості покриття з Ni-Cr-B-Si-Fe/WC-Co, нанесеного на підкладинку з сталі та міді
Structure and properties of coatings Ni-Cr-B-Si-Fe-WC-Co deposited on steel and copper substrate
description Разработан новый тип покрытия, состав которого представляет механическую смесь двух разных порошков ПГ-19Н-01 (Ni-Cr-B-Si-Fe) и WC-Co (твердый сплав). Покрытия наносились с помощью двух технологий: детонационным и плазменно-детонационным способом на подложку из ст. 3 и технической меди (99,98 Cu). Толщина покрытия составляла 150 – 200 мкм. В дальнейшем часть образцов с покрытием оплавлялась плазменной струей на глубину 40 – 60мкм. В результате обработки обнаружено формирование в покрытии таких фаз: WC, α-CrCo, Co, Ni, Cr3Ni2, а после оплавления обнаружено появление фазы γ-(Fe, Ni). Показано, что оплавление плазменной струей приводит к более равномерному распределению твердости по поверхности, меньшему уносу материала при трении цилиндра по поверхности. Обнаружено перераспределение элементов в верхнем слое покрытия в результате плавления плазменной струей. Розроблено новий тип покриття, склад якого представляє механічну суміш двох різних порошків – ПГ-19Н-01 (Ni-Cr-B-Si-Fe) та WC-Co (твердий сплав). Покриття було нанесено детонаційним і плазмово-детонаційним способом на підкладки із ст. 3 і технічної міді (99,98 Cu). Товщина покриття складала 150 – 200 мкм. У подальшому частина зразків з покриттям оплавлялася плазмовим струменем на глибину 40 – 60 мкм. В результаті обробки виявлено формування в покритті фаз WC, α-CrCo, Co, Ni, Cr3Ni2, а після оплавлення виявлено появу фази γ-(Fe, Ni). Показано, що оплавлення плазмовим струменем призводить до більш рівномірного розподілу твердості по поверхні, меншому винесенню матеріала при терті циліндра по поверхні. Виявлено перерозподіл елементів у верхньому шарі покриття в результаті плавлення плазмовим струменем. A new kind of coating containing mechanical blend of the two powders- (Ni-Cr-B-Si-Fe) and Wc-Co (Hard Alloy) has been developed. The coating was deposited by two techniques using. Detonation technology and plasma-detonation technology, the thckness being of 150 – 200 mkm on the steel 3 substrate( 0.3 wt.%C) and technical copper 99.98. A part of samples with Ni-WC-Co(Cr,B,Si,Fe) coatings then we treated with plasma jet in the melting regime of 40 – 60 mkm depth. The coating deposition was carried out on an Impulse-6 set with the parameters which have been well describe. The structure and properties study of the coating was carried out with the aid SEM microscopy with microanalysis (EDS),diffraction a X-rays(XRD). The hardness was studied with nanoindentor (Nanoindentor-11,USA) and RBS of ions and protons (E-2.02 MeV). The following phases were found in the coating: CoCr, Co,Ni, Cr3Ni2, FeNi phase appeared after plasma jet treating. The additional effect on the coating with plasma jet results in more regular hardness distribution on the surface,less materil ablation under friction and increasing hardness nearly of 50% compared with the PG-19N-01 coating. Redistribution of elements in the coating.
issn 1999-8074
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7872
citation_txt Структура и свойства покрытия из Ni-Cr-B-Si-Fe/WC-Co, нанесенного на подложку из стали и меди / А.Д. Погребняк, С.Н. Братушка, В.В. Углов, С.Н. Дуб, О.В. Колисниченко, Д.Л. Алонцева, Ю.Н. Тюрин, А.Н. Шипиленко // Физическая инженерия поверхности. — 2008. — Т. 6, № 1-2. — С. 92-97. — Бібліогр.: 20 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT pogrebnâkad strukturaisvoistvapokrytiâiznicrbsifewcconanesennogonapodložkuizstaliimedi
AT bratuškasn strukturaisvoistvapokrytiâiznicrbsifewcconanesennogonapodložkuizstaliimedi
AT uglovvv strukturaisvoistvapokrytiâiznicrbsifewcconanesennogonapodložkuizstaliimedi
AT dubsn strukturaisvoistvapokrytiâiznicrbsifewcconanesennogonapodložkuizstaliimedi
AT kolisničenkoov strukturaisvoistvapokrytiâiznicrbsifewcconanesennogonapodložkuizstaliimedi
AT aloncevadl strukturaisvoistvapokrytiâiznicrbsifewcconanesennogonapodložkuizstaliimedi
AT tûrinûn strukturaisvoistvapokrytiâiznicrbsifewcconanesennogonapodložkuizstaliimedi
AT šipilenkoan strukturaisvoistvapokrytiâiznicrbsifewcconanesennogonapodložkuizstaliimedi
AT pogrebnâkad strukturatavlastivostípokrittâznicrbsifewcconanesenogonapídkladinkuzstalítamídí
AT bratuškasn strukturatavlastivostípokrittâznicrbsifewcconanesenogonapídkladinkuzstalítamídí
AT uglovvv strukturatavlastivostípokrittâznicrbsifewcconanesenogonapídkladinkuzstalítamídí
AT dubsn strukturatavlastivostípokrittâznicrbsifewcconanesenogonapídkladinkuzstalítamídí
AT kolisničenkoov strukturatavlastivostípokrittâznicrbsifewcconanesenogonapídkladinkuzstalítamídí
AT aloncevadl strukturatavlastivostípokrittâznicrbsifewcconanesenogonapídkladinkuzstalítamídí
AT tûrinûn strukturatavlastivostípokrittâznicrbsifewcconanesenogonapídkladinkuzstalítamídí
AT šipilenkoan strukturatavlastivostípokrittâznicrbsifewcconanesenogonapídkladinkuzstalítamídí
AT pogrebnâkad structureandpropertiesofcoatingsnicrbsifewccodepositedonsteelandcoppersubstrate
AT bratuškasn structureandpropertiesofcoatingsnicrbsifewccodepositedonsteelandcoppersubstrate
AT uglovvv structureandpropertiesofcoatingsnicrbsifewccodepositedonsteelandcoppersubstrate
AT dubsn structureandpropertiesofcoatingsnicrbsifewccodepositedonsteelandcoppersubstrate
AT kolisničenkoov structureandpropertiesofcoatingsnicrbsifewccodepositedonsteelandcoppersubstrate
AT aloncevadl structureandpropertiesofcoatingsnicrbsifewccodepositedonsteelandcoppersubstrate
AT tûrinûn structureandpropertiesofcoatingsnicrbsifewccodepositedonsteelandcoppersubstrate
AT šipilenkoan structureandpropertiesofcoatingsnicrbsifewccodepositedonsteelandcoppersubstrate
first_indexed 2025-11-27T02:10:26Z
last_indexed 2025-11-27T02:10:26Z
_version_ 1850793030877970432
fulltext ФІП ФИП PSE, 2008, т. 6, № 1-2, vol. 6, No. 1-292 ВВЕДЕНИЕ Использование защитных покрытий для улучшения механических и физико-химичес- ких свойств металлов и сплавов является, в настоящее время, актуальной задачей мате- риаловедения. Из работ [1 – 6] хорошо извест- но, что покрытия из ПГ-19Н-01, ПГ-10Н-01, ПГАН-33 (на основе Ni-Cr и других добавок, таких как Si, B, Fe, W, Mo) используются для защиты образцов и изделий из стали [7 – 10]. Это позволяет увеличить твердость, стой- кость к износу и повышает коррозионную стойкость после оплавления покрытия элект- ронным пучком или плазменной струей (см., например, работу [10]). В работах других ав- торов исследовалось покрытия на основе Ni-Al, Al-Co, Al-Mg-Cu, Al2O3, Al2O3+Cr2O3, WC-Co, Cr3C2-Ni и др. [7 – 10], которые также выполняют защитные функции для изделий из сталей и сплавов [11 – 14]. В качестве мето- дов для осаждения покрытий, использовали детонацию, плазмо-детонацию, комбинацию методов, например, детонацию с последую- щим оплавлением поверхностного слоя [14 – 15]. В работах [16 – 18] показано, что сплавы на основе Ni-Cr (Mo, Fe, Cu и др.) обладают хорошими антикоррозийными свойствами, в частности от кислот HCl, H2SO4, HNO3+HF4 и др., и при повышенных температурах. Ни- кель обладает способностью растворять в большом количестве легирующие элементы, а также такие как Cr, Mo, Fe, Cr+Mo, Cu. В этих же работоах (см. [16 – 18]) показано, что УДК 621.793:539.61:669.018:620.1 СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ПОКРЫТИЯ ИЗ Ni-Cr-B-Si-Fe/WC-Co, НАНЕСЕННОГО НА ПОДЛОЖКУ ИЗ СТАЛИ И МЕДИ А.Д. Погребняк*,**, С.Н. Братушка*,**, В.В. Углов***, С.Н. Дуб****, О.В. Колисниченко*****, Д.Л. Алонцева******, Ю.Н. Тюрин*****, А.Н. Шипиленко*,** *Институт металлофизики НАН Украины шимени Г.В. Курдюмова, отдел пучковой модификации поверхности (Сумы) Украина **Сумской институт модификации поверхности Украина ***Белорусский государственный университет, радиофизический факультет (Минск) Беларусь ****Институт сверхтвердых материалов НАН Украины (Киев) Украина *****Институт электросварки НАН Украины шимени О.Е. Патона (Киев) Украина ******Восточно-Казахстанский государственный технический университет (Усть-Каменогорск), Казахстан Поступила в редакцию 30.05.2008 Разработан новый тип покрытия, состав которого представляет механическую смесь двух раз- ных порошков ПГ-19Н-01 (Ni-Cr-B-Si-Fe) и WC-Co (твердый сплав). Покрытия наносились с помощью двух технологий: детонационным и плазменно-детонационным способом на под- ложку из ст. 3 и технической меди (99,98 Cu). Толщина покрытия составляла 150 – 200 мкм. В дальнейшем часть образцов с покрытием оплавлялась плазменной струей на глубину 40 – 60мкм. В результате обработки обнаружено формирование в покрытии таких фаз: WC, α-CrCo, Co, Ni, Cr3Ni2, а после оплавления обнаружено появление фазы γ-(Fe, Ni). Показано, что оплавление плазменной струей приводит к более равномерному распределению твердости по поверхности, меньшему уносу материала при трении цилиндра по поверхности. Обнаружено перерас- пределение элементов в верхнем слое покрытия в результате плавления плазменной струей. ФІП ФИП PSE, 2008, т. 6, № 1-2, vol. 6, No. 1-2 93 хром в никелевых сплавах, а молибден в ни- кель-молибденовых тормозят активное раст- ворение их никелевой основы, причем хром обеспечивает ее пассивность, а молибден за- трудняет. Именно вследствие таких свойств Ni-Cr(-Mo) сплавы устойчивы в кислотных средах, и именно поэтому использование этих сплавов в качестве защиты от износа и коррозии остается актуальным и в настоящее время. Таким образом, целью данной работы бы- ло исследование структуры и физико-хими- ческих свойств покрытий, полученных на ос- нове смеси двух порошков Ni-Cr-B-Si-Fe/W- Co, нанесенных с помощью высокоскорост- ной плазменной струи путем использования детонационной и плазменно-детонационной технологий. МЕТОДЫ АНАЛИЗА И ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПОКРЫТИЙ Для нанесения покрытий использовали меха- ническую смесь двух материалов ПГ-19Н-01 (Ni, Cr – 8 – 14%; B ∼ 2%; Si ∼ 2,5 – 3%; Fe > 5%), WC-Co размерами (28 – 63) для ПГ-19Н- 01 и (42-65) мкм для WC-Co. Нанесение по- крытия проводили на плазмотроне “Impulse- 6” с параметрами: расход порошка ∼23 г/мин, частота следования импульсов – 4 Гц, емкость конденсаторных батарей 800 мкФ. Расстоя- ние до образца составляло 55 мм, а скорость перемещения образцов – 380 мм/мин. Пов- торное оплавление поверхностного слоя по- крытий проводилось плазменной струей без порошка при расстоянии от среза сопла до образца 45 мм. Скорость перемещения образца составляла 300 мм/мин. В качестве материала для электрода использовался воль- фрам. В качестве эродирующего электрода использовали WC. Толщина покрытия сос- тавляла не менее 150 мкм. Для анализа были использованы следую- щие методы: Резерфордовского обратного рассеяния ионов Не+ (2,035 МэВ) и ионов с энергией Е = 2,012 МэВ, растровую электрон- ную микроскопию с микроанализом (SEM с EDS – энергодисперсионный спектр, Selmilc, Sumy, Ukraine). Для фазового анализа исполь- зовали метод дифракции рентгеновских лучей (XRD), ДРОН-3 (Петербург, Россия), а также метод скользящих х-лучей под углом 0,5°. Для измерения твердости использовали наноиндентор с трехгранной пирамидкой Берковича (Nanoindentor-II, MTS Systems Corp., Oak Ridge, TN, USA). В процессе испы- таний с высокой точностью регистрировалась зависимость перемещения вершины инден- тора Берковича от нагрузки. Точность измере- ния глубины отпечатка составляла ∼ 0,04 нм, нагрузки на индентор ±75 нН. Прибор выпол- няет около 3 замеров нагрузки и перемещения за 1 секунду. При каждом испытании инден- тор нагружался (разгружался) 3 раза, каждый раз до более высокой нагрузки, которая не превышала 5 мН при глубине 150 мН. После испытаний твердость находилась по глубине отпечатка под нагрузкой, модуль упругости – из анализа кривой разгрузки [19]. На части образцов с покрытием были при- готовлены поперечные шлифы для анализа состава покрытия и измерения твердости. Ис- пытания на износостойкость проводились на приборе СМТС-2 (Украина) по схеме “плос- кость-цилиндр” в среде технического вазели- на. Объемный износ измерялся взвешива- нием образцов через каждые 500 циклов. Об- щее число циклов при испытаниях не превы- шало 104 [13 – 14]. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ На рис. 1а, б приведены фрагменты дифрак- тограмм, полученных для образцов с покры- тием из Ni-Cr-B-Si-Fe-WC-Co после нанесе- ния покрытия – а) и после оплавления плаз- менной струей – б). а) А.Д. ПОГРЕБНЯК, С.Н. БРАТУШКА, В.В. УГЛОВ, С.Н. ДУБ, О.В. КОЛИСНИЧЕНКО, Д.Л. АЛОНЦЕВА, Ю.Н. ТЮРИН, А.Н. ШИПИЛЕНКО ФІП ФИП PSE, 2008, т. 6, № 1-2, vol. 6, No. 1-294 Как видно из сравнения спектров, в случае оплавления покрытия появляется фаза γ (Fe, Ni) и меняется соотношение интенсивностей других фаз (WC, α-CoCr; Ni; Co; Cr3Ni2). На рис. 2а, б приведено изображение по- верхности покрытия (без оплавления плаз- менной струей). На поверхности наблюдается типичный рельеф: высокая шероховатость из- за части порошинок, деформированных за счет динамического удара и оплавления в плазменной струе. По-видимому, это поро- шинки из твердого сплава, т.е. температура плавления этих порошинок значительно вы- ше ПГ-19Н-01. В результате дополнительного воздействия плазменной струей четких поро- шинок вблизи поверхности не обнаружено. Порошинки или области, выступающие из поверхности, “распыливаются” за счет плав- ления, и шероховатость поверхности умень- шается примерно на 30%. При этом проис- ходит перераспределение элементов покры- тия (рис. 3а, б). б) Рис. 1. Фрагменты дифрактограмм, полученных на об- разце с покрытием состава: Ni-Cr-B-Si-Fe/WC-Co со стороны покрытия – а) и после оплавления плазмен- ной струей – б). Образец № 2 у а) б) Рис. 2. Изображение участка покрытия из Ni-Cr-B-Si- Fe/WC, нанесеного на подложку из стали 3 детонаци- онным способом при увеличении: а) – ×100, б) –×1000. б) а) в) Рис. 3. Изображение участка покрытия из Ni-Cr-B-Si- Fe/WC, нанесеного на сталь 3 детонационным спосо- бом после оплавления плазменно-детонационной струей на глубину (40 – 60) мкм при увеличении: а) – ×100, б) – ×1000, в) – в элементном контрасте. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ПОКРЫТИЯ ИЗ Ni-Cr-B-Si-Fe/WC-Co, НАНЕСЕННОГО НА ПОДЛОЖКУ ИЗ СТАЛИ И МЕДИ ФІП ФИП PSE, 2008, т. 6, № 1-2, vol. 6, No. 1-2 95 Для исследования структуры элементного состава по глубине покрытия были сделаны шлифы. На рис. 4 представлено изображение по- верхности такого шлифа, сделанного для по- крытия. Видно, что граница покрытия с под- ложкой имеет “волнистый” характер и не имеет пустот или раковин, что свидетельст- вует о хорошей сцепляемости покрытия с подложкой. На рис. 5а, б, в, г представлены результаты микроанализа из участков поверхности, пока- занных на рис. 4. Как видно из результатов микроанализа, наибольшая концентрация (Ni~76%, Cr ~ 13%, W∼ 3,56%, Si ∼ 2,6%, Fe ∼ 3%, Co ∼ 0,9%) вблизи поверхности. В области точки 2 (рис. 5б) концентрация элементов меняется: умень- шается концентрация никеля (∼58,6%), кон- центрация Cr увеличивается до 19,98%, Co ∼ 3,21%, Si∼2,31%, а концентрация W увеличи- вается до 9,71%, при этом Fe ∼ 4%, С ∼ 1,1%. Вблизи межфазной границы “покрытие- подложка” концентрация элементов, входя- щих в состав порошков, также меняется: ни- кель составляет ∼ 25%, Cr ∼ 8,77%, W ∼ 7,06%, Co ∼ 1,85%, Fe ∼1,55%, Al ∼ 1,42%, Si ∼ 0,84%. В то же время концентрация Cu составляет уже около 50%, а в подложке – около 100%. В силу того, что подложка из меди более плас- тичная по сравнению с покрытием, адгезия между покрытием и подложкой очень высо- кая. На рис. 6 показано распределение элемен- тов по глубине покрытия (поперечный шлиф). Как видно из приведенных профилей, в состав покрытия входят C, W, Co, Cr, Ni, O. В покрытии обнаружена достаточно высокая концентрация кислорода, что свидетельст- вует о высокой окисляемости порошка в ис- ходном состоянии. Измерение твердости данного покрытия из композита (механическая смесь порошков ПГ-19Н-01 и WC-Co) с помощью наноинден- тора показали, что наряду с участками с твер- достью (7,9 – 9) ГПа в покрытии присутству- ют участки с твердостью от 16 до 18 ГПа, при- чем твердость со значением (7,9 ± 1,1) ГПа относится к участкам со структурой ПГ-19Н- 01. Твердость со значением около 9 ГПа отно- сится к оплавленным участкам, а у неоплав- ленных участков этого же материала твер- Рис. 4. Изображение участка шлифа, сделанного под углом 15° для медного образца с нанесением на него покрытия из Ni-Cr-B-Si-Fe/WC с помощью детона- ции. Точками показаны участки проведения микроана- лиза методами EDS и WDS. а) б) в) подложка г) Рис. 5а, б, в, г – рентгеновские энергодисперсионные спектры, полученные на шлифе (рис. 4) из участков, показанных точками 1, 2, 3, 4 соответственно. А.Д. ПОГРЕБНЯК, С.Н. БРАТУШКА, В.В. УГЛОВ, С.Н. ДУБ, О.В. КОЛИСНИЧЕНКО, Д.Л. АЛОНЦЕВА, Ю.Н. ТЮРИН, А.Н. ШИПИЛЕНКО ФІП ФИП PSE, 2008, т. 6, № 1-2, vol. 6, No. 1-296 дость составляет (7,8 ± 0,4) ГПа. Участки с высокой твердостью, по-видимому, связаны с формированием твердого сплава WC-Co (точнее с образованием карбида вольфрама). ВЫВОДЫ В работе исследованы структура и элемент- ный состав покрытия из Ni-Cr-B-Si-Fe/WC, нанесенного на подложку из стали 3 и меди. В нанесенном детонационным способом покрытии обнаружены следующие фаза: WC, α-CrCo; Co; Ni; Cr3Ni2, а после оплавления покрытия плазменной струей на глубину (40 – 60) мкм формируется дополнительная фаза γ-(Fe, Ni). Твердость покрытия из комбинации порошков ПГ-19Н-01 и WC-Co в соотноше- нии 70 и 30% составляет 16 ± 2 ГПа, а стой- кость к износу увеличилась в 1,7 – 2,2 раза по сравнению с подложкой из покрытия ПГ-19Н-01 и в 4,5 – 5,2 раза по сравнению с подложкой из стали. БЛАГОДАРНОСТИ Работа была частично финансирована по про- екту К-1198 МНТЦ и программе “Наносисте- мы, наноматериалы и нанотехнологии” НАН Украины. Авторы признательны за помощь в проведении экспериментов Ю.В. Шес- такову, О.П. Кульментьевой. ЛИТЕРАТУРА 1. Misaelides P, Hatzidimitou A., Noli F., et al. Pre- paration, characterization, and corrosion beha- vior of protective coatings on stainless steel de- posited by plasma detonation//Surf. And Coat. Tech. – 2004. – Vol. 180-181. – P. 290-296. Рис. 6. 2. Погребняк А.Д., Василюк В.В., Алонце- ва Д.Л. и др. Эффект облучения электронным пучком на структуру и свойства никилевого сплава, нанесенного плазменной струей// ЖТФ. – 2004. – Т. 30, № 2. – С. 164-167. 3. Погребняк А.Д., Кульментьева О.П., Кшня- кин В.С. и др. Физико-химическое состояние покрытия из сталт 316L, нанесенного на под- ложку из малоуглеродистой стали SS-400// Физика металлов и металловедение. – 2004.– Т. 24, № 47. – С. 44-52. 4. Погребняк А.Д., Василюк В.В., Кравчен- ко Ю.Н. и др. Дуплексная обработка никеле- вого сплава, нанесенного на подложку из ста- ли 3//Трение и износ. – 2004. – Т. 25, Вып. 1.– С. 71-78. 5. Погребняк А.Д., Базыль Е.А., Свириден- ко Н.В. Эффект облучения электронными и ионными пучками на физико-механические свойства титановых сплавов//Успехи физики металлов. – 2004. – Т. 5.– С. 257-281. 6. Погребняк А.Д., Кравченко Ю.Н., Васи- люк В.В. и др. Структури и свойства порош- кового покрытия на основе после плавления концентрированными потоками энергии// ФХОМ. – 2005. – № 11. – С. 35-41. 7. Погребняк А.Д., Ильяшенко М.В., Кульмен- тьева О.П. и др. Структура и свойства твер- дого сплава, нанесенного на твердую под- ложку с помощью импульсно-плазменных технологий //ЖТФ. – 2001. – Т.71, Вып. 7. – С. 111-118. 8. Tyurin Yu.N., Zhadkevich M., Pogrebnjak A.D., Kolisnichenko O.V., Likhachiov E.I. Structure and properties of coatings deposited by plasma- detonation facility//Proc. IV Intern.Congree on “Mechanical Engineering Technologies’04" (Varna, Bulgaria). – 2004. – P. 21-24. 9. Погребняк А.Д., Кравченко Ю.А. Форми- рование гибридных покрытий TiN/Cr/Al2O3 и TiN/Al2O3 на подложку из стали AISI 321// Поверхность. Рентг. Синхр. и нейтр. иссле- дов. – 2006. – № 11. – С. 1-23. 10. Pogrebnyak A.D., Rusimov Sh.M., Alontse- va D.L. et al. Structure and Properties of Coatings Ni base deposited using a plasma jet before and after electron beam irradiation//Vacuum.–2007.– Vol. 81, № 10. – P. 1243-1251. 11. Погребняк А.Д., Тюрин Ю.Н. Модификация свойств материалов и осаждение покрытий с помощью плазменных струй//УФН. – 2005. – Т. 3, № 5. – С. 514-543. 12. Погребняк А.Д., Кульментьева О.П., Руса- ков В.С. и др. и др. Характеристики и свойст- СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ПОКРЫТИЯ ИЗ Ni-Cr-B-Si-Fe/WC-Co, НАНЕСЕННОГО НА ПОДЛОЖКУ ИЗ СТАЛИ И МЕДИ ФІП ФИП PSE, 2008, т. 6, № 1-2, vol. 6, No. 1-2 97 ва защитных покрытий на основе Ni-Cr и Co-Cr после обработки концентрированными потоками энергии//Физическая инженерия поверхности.–2005.– Т. 3, № 3-4. – С. 137-184. 13. Кадиржанов К.К., Комарев Ф.Ф., Погреб- няк А.Д. и др. Ионно-лучевая и ионно-плаз- менная модификация материалов, 2005. – М.: Изд. МГУ. – 640 с. 14. Новиков И.И., Розин К.Н. Кристаллография и дефекты кристаллической решетки, 1990.– М.: Металлургия. – 357с. 15. Азаренков Н.А., Береснев В.М., Погреб- няк А.Д. Структура и свойства защитных по- крытий и модифицированных слоев, 2007. – Харьков: изд. ХНУ. – 560 с. STRUCTURE AND PROPERTIES OF COATINGS Ni-Cr-B-Si-Fe-WC-Co DEPOSITED ON STEEL AND COPPER SUBSTRATES A.D. Pogrebnjak, S.N. Bratushka, V.V. Uglov, S.N. Dub, D.L. Alontseva, O.V. Kolisnichenko, A.N. Shypilenko, Yu.N. Tyurin, A new kind of coating containing mechanical blend of the two powders- (Ni-Cr-B-Si-Fe) and Wc-Co (Hard Alloy) has been developed. The coating was deposited by two techniques using. Detonation tech- nology and plasma-detonation technology, the thckness being of 150 – 200 mkm on the steel 3 sub- strate( 0.3 wt.%C) and technical copper 99.98. A part of samples with Ni-WC-Co(Cr,B,Si,Fe) coatings then we treated with plasma jet in the melting regime of 40 – 60 mkm depth. The coating deposition was carried out on an Impulse-6 set with the parameters which have been well describe. The structure and properties study of the coating was carried out with the aid SEM microscopy with microanalysis (EDS),diffraction a X-rays(XRD). The hardness was studied with nanoindentor (Nanoindentor-11,USA) and RBS of ions and pro- tons (E-2.02 MeV). The following phases were found in the coating: CoCr, Co,Ni, Cr3Ni2, FeNi phase appeared after plasma jet treating. The additional effect on the coating with plasma jet results in more regular hardness distribution on the surface,less ma- teril ablation under friction and increasing hardness nearly of 50% compared with the PG-19N-01 coa- ting.Redistribution of elements in the coating. СТРУКТУРА ТА ВЛАСТИВОСТІ ПОКРИТТЯ з Ni-Cr-B-Si-Fe/WC-Co, НАНЕСЕНОГО НА ПІДКЛАДИНКУ З СТАЛІ ТА МІДІ О.Д. Погребняк, С.М. Братушка, В.В. Углов, С.М. Дуб, О.В. Колісниченко, Д.Л. Алонцева, Ю.М. Тюрін, О.Н. Шипіленко Розроблено новий тип покриття, склад якого представляє механічну суміш двох різних поро- шків – ПГ-19Н-01 (Ni-Cr-B-Si-Fe) та WC-Co (твердий сплав). Покриття було нанесено дето- наційним і плазмово-детонаційним способом на підкладки із ст. 3 і технічної міді (99,98 Cu). Тов- щина покриття складала 150 – 200 мкм. У подаль- шому частина зразків з покриттям оплавлялася плазмовим струменем на глибину 40 – 60 мкм. В результаті обробки виявлено формування в покритті фаз WC, α-CrCo, Co, Ni, Cr3Ni2, а після оплавлення виявлено появу фази γ-(Fe, Ni). Показано, що оплавлення плазмовим струменем призводить до більш рівномірного розподілу твердості по поверхні, меншому винесенню ма- теріала при терті циліндра по поверхні. Виявлено перерозподіл елементів у верхньому шарі по- криття в результаті плавлення плазмовим стру- менем. 16. Свистунова Т.В. Коррозионно-стойкие спла- вы для сред особо высокой агрессивности// МИТОМ. – 2005. – № 8. – С. 36-42. 17. Friend W.Z. Corrosion of nickel and alloys, 1980. – New-York: Wiley. – Vol. 14. – 459 p. 18. Шиемнев А.П., Свистунова Г.В. Коррозион- но-стойкие, жаростойкие и высокопрочные стали и сплавы. Справочник, 2000. – М.: Ин- тернет инжиниринг. – 232 с. 19. Дуб С.Н., Новиков Н.В. Испытание твердых тел на твердость//Сверхтвердые материалы. – 2004. – № 6. – С. 16-33. 20. Русаков В.С. Мессбауэровская спектроскопия локально неоднородных систем, 2000. – Ал- маты: ИЯФНЯЦ РК. – 430 с. А.Д. ПОГРЕБНЯК, С.Н. БРАТУШКА, В.В. УГЛОВ, С.Н. ДУБ, О.В. КОЛИСНИЧЕНКО, Д.Л. АЛОНЦЕВА, Ю.Н. ТЮРИН, А.Н. ШИПИЛЕНКО

Ähnliche Einträge