Структура та властивості багатошарових покриттів, синтезованих методом електроіскрового легування
Bronzes, particularly tin and aluminium bronzes, are widely used as antifriction materials in sliding units of machinery and energy equipment due to their combination of low friction coefficient, wear resistance, and corrosion resistance. However, their operational reliability is limited by intensiv...
Збережено в:
| Дата: | 2026 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Опубліковано: |
Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine
2026
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2026-2-3 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Metal Science and Treatment of Metals |
Репозитарії
Metal Science and Treatment of Metals| _version_ | 1868928817964253184 |
|---|---|
| author | Haponova, O. P. Laponog, G. P. Smolenko, S. V. Chyzhov, V. V. |
| author_facet | Haponova, O. P. Laponog, G. P. Smolenko, S. V. Chyzhov, V. V. |
| author_institution_txt_mv | [] |
| author_sort | Haponova, O. P. |
| baseUrl_str | https://momjournal.org.ua/index.php/mom/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-06-24T11:08:09Z |
| description | Bronzes, particularly tin and aluminium bronzes, are widely used as antifriction materials in sliding units of machinery and energy equipment due to their combination of low friction coefficient, wear resistance, and corrosion resistance. However, their operational reliability is limited by intensive wear during the running-in period, when local overloads and surface micro-roughness lead to adhesive wear and scoring, reducing the efficiency of tribological components. The aim of this work is to investigate the structure and properties of multilayer coatings synthesized on bronze substrates by electrospark alloying (ESA) using a sulphur-containing paste. Samples of bronze BrO10S10 were treated on the "Elitron-22A" setup under various discharge energy modes. During ESA, the paste was applied before silver and tin alloying in the following sequence: paste → ESA with silver → ESA with tin → paste → ESA with silver. Surface roughness and topography were determined, and the distribution of microhardness and elements in the surface layer was analysed. The multilayer coating microstructure was studied using optical and scanning electron microscopy. Results revealed the formation of a multilayer structure: an outer layer with microhardness of 140-150 MPa, a lighter sublayer of 1250-2270 MPa, and a heat-affected zone of 778-1000 MPa. Intensive diffusion of electrode materials (Sn, Ag) and sulphur penetration into the bronze substrate were observed. The use of sulphur-containing paste enables controlled formation of structure and composition, enhancing coating adhesion. The study confirms that ESA can produce coatings with tailored mechanical properties, which is particularly important for tribological components with complex geometry and high loads. Therefore, the application of ESA with functional pastes is a promising approach for modifying bronze parts, optimizing the running-in process, and controlling surface layer properties, enabling the creation of coatings with high adhesion, enhanced wear resistance, and controlled composition for modern mechanical engineering and energy applications. |
| first_indexed | 2026-06-25T01:03:32Z |
| format | Article |
| fulltext | |
| id | oai:oai.momjournal.org.ua:article-366 |
| institution | Metal Science and Treatment of Metals |
| keywords_txt_mv | keywords |
| last_indexed | 2026-06-25T01:03:32Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | |
| spelling | oai:oai.momjournal.org.ua:article-3662026-06-24T11:08:09Z Investigation of the structure and properties of multilayer coatings on bronze synthesised by the electrospark alloying method Структура та властивості багатошарових покриттів, синтезованих методом електроіскрового легування Haponova, O. P. Laponog, G. P. Smolenko, S. V. Chyzhov, V. V. bronze electrospark alloying sulphur-containing paste multilayer coatings properties бронза електроіскрове легування сірковмісна паста багатошарові покриття властивості Bronzes, particularly tin and aluminium bronzes, are widely used as antifriction materials in sliding units of machinery and energy equipment due to their combination of low friction coefficient, wear resistance, and corrosion resistance. However, their operational reliability is limited by intensive wear during the running-in period, when local overloads and surface micro-roughness lead to adhesive wear and scoring, reducing the efficiency of tribological components. The aim of this work is to investigate the structure and properties of multilayer coatings synthesized on bronze substrates by electrospark alloying (ESA) using a sulphur-containing paste. Samples of bronze BrO10S10 were treated on the "Elitron-22A" setup under various discharge energy modes. During ESA, the paste was applied before silver and tin alloying in the following sequence: paste → ESA with silver → ESA with tin → paste → ESA with silver. Surface roughness and topography were determined, and the distribution of microhardness and elements in the surface layer was analysed. The multilayer coating microstructure was studied using optical and scanning electron microscopy. Results revealed the formation of a multilayer structure: an outer layer with microhardness of 140-150 MPa, a lighter sublayer of 1250-2270 MPa, and a heat-affected zone of 778-1000 MPa. Intensive diffusion of electrode materials (Sn, Ag) and sulphur penetration into the bronze substrate were observed. The use of sulphur-containing paste enables controlled formation of structure and composition, enhancing coating adhesion. The study confirms that ESA can produce coatings with tailored mechanical properties, which is particularly important for tribological components with complex geometry and high loads. Therefore, the application of ESA with functional pastes is a promising approach for modifying bronze parts, optimizing the running-in process, and controlling surface layer properties, enabling the creation of coatings with high adhesion, enhanced wear resistance, and controlled composition for modern mechanical engineering and energy applications. Бронзи, зокрема олов’янисті та алюмінієві, широко застосовуються як антифрикційні матеріали у вузлах ковзання машинобудівного та енергетичного обладнання завдяки поєднанню низького коефіцієнта тертя, зносостійкості та корозійної стійкості. Однак їх експлуатаційна надійність обмежується інтенсивним зношуванням у період припрацювання, під час якого локальні перевантаження та мікронерівності поверхонь призводять до адгезійного зносу і задирів, що знижує ефективність роботи вузлів тертя. Метою роботи є дослідження структури та властивостей багатошарових покриттів, синтезованих методом електроіскрового легування (ЕІЛ) на бронзовій підкладці з використанням сірковмісної пасти. Зразки бронзи БрО10С10 обробляли на установці «Елітрон-22А» за різними режимами енергії розряду. Під час ЕІЛ пасту наносили перед легуванням сріблом і оловом у послідовності: паста → ЕІЛ сріблом → ЕІЛ оловом → паста → ЕІЛ сріблом. Визначали шорсткість і топографію поверхні, досліджували розподіл мікротвердості та елементів в поверхневому шарі, аналізували мікроструктуру багатошарового покриття. Використовували растрову і світлову мікроскопію. Результати показали формування багатошарової структури: зовнішній шар з мікротвердістю 140-150 МПа, світліший підшар – 1250-2270 МПа, зона термічного впливу – 778-1000 МПа. Виявлено інтенсивну дифузію матеріалів електродів (Sn, Ag) та проникнення сірки у бронзову підкладку. Використання сірковмісної пасти забезпечує кероване формування структури та складу, підвищує адгезію покриття. Дослідження підтверджують, що процес ЕІЛ дозволяє отримати покриття із заданими механічними характеристиками, що особливо важливо для вузлів тертя складної конфігурації та високих навантажень. Таким чином, застосування ЕІЛ із функціональними пастами є перспективним підходом для модифікації бронзових деталей, оптимізації процесу припрацювання та керування властивостями поверхневих шарів, відкриваючи можливості для створення покриттів з високою адгезією, підвищеною зносостійкістю та керованим складом для сучасного машинобудування й енергетики. Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine 2026-05-31 Article Article https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2026-2-3 Scientific Technical journal ‘’Metal Science and Treatment of Metals’’; Vol. 32 No. 2 (2026): The Scientific Technical journal Metal Science and Treatment of Metals; 26-35 Науково-технічний журнал ‘’Металознавство та обробка металів‘’; Том 32 № 2 (2026): Науково-технічний журнал Металознавство та обробка металів; 26-35 2664-2441 2073-9583 Copyright (c) 2026 O. P. Haponova, G. P. Laponog, S. V. Smolenko, V. V. Chyzhov https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | бронза електроіскрове легування сірковмісна паста багатошарові покриття властивості Haponova, O. P. Laponog, G. P. Smolenko, S. V. Chyzhov, V. V. Структура та властивості багатошарових покриттів, синтезованих методом електроіскрового легування |
| title | Структура та властивості багатошарових покриттів, синтезованих методом електроіскрового легування |
| title_alt | Investigation of the structure and properties of multilayer coatings on bronze synthesised by the electrospark alloying method |
| title_full | Структура та властивості багатошарових покриттів, синтезованих методом електроіскрового легування |
| title_fullStr | Структура та властивості багатошарових покриттів, синтезованих методом електроіскрового легування |
| title_full_unstemmed | Структура та властивості багатошарових покриттів, синтезованих методом електроіскрового легування |
| title_short | Структура та властивості багатошарових покриттів, синтезованих методом електроіскрового легування |
| title_sort | структура та властивості багатошарових покриттів, синтезованих методом електроіскрового легування |
| topic | бронза електроіскрове легування сірковмісна паста багатошарові покриття властивості |
| topic_facet | bronze electrospark alloying sulphur-containing paste multilayer coatings properties бронза електроіскрове легування сірковмісна паста багатошарові покриття властивості |
| url | https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2026-2-3 |
| work_keys_str_mv | AT haponovaop investigationofthestructureandpropertiesofmultilayercoatingsonbronzesynthesisedbytheelectrosparkalloyingmethod AT laponoggp investigationofthestructureandpropertiesofmultilayercoatingsonbronzesynthesisedbytheelectrosparkalloyingmethod AT smolenkosv investigationofthestructureandpropertiesofmultilayercoatingsonbronzesynthesisedbytheelectrosparkalloyingmethod AT chyzhovvv investigationofthestructureandpropertiesofmultilayercoatingsonbronzesynthesisedbytheelectrosparkalloyingmethod AT haponovaop strukturatavlastivostíbagatošarovihpokrittívsintezovanihmetodomelektroískrovogoleguvannâ AT laponoggp strukturatavlastivostíbagatošarovihpokrittívsintezovanihmetodomelektroískrovogoleguvannâ AT smolenkosv strukturatavlastivostíbagatošarovihpokrittívsintezovanihmetodomelektroískrovogoleguvannâ AT chyzhovvv strukturatavlastivostíbagatošarovihpokrittívsintezovanihmetodomelektroískrovogoleguvannâ |