ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОНВЕРСИОННЫХ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ
Патракова А.В. (БГИТА, г.Брянск, РФ)
Main principles of formation on surfaces of pairs a friction of conversion coverings on a basis кристаллографической are stated anisotropy. Some theoretical aspects of use for these purposes of operated magnetic fields are reflected.
Для повышения износостойкости деталей узлов в настоящее время достаточно широко используются методы нанесения износостойких покрытий, таких как: гальванические, плазменные, лазерные, электроэрозионные, вакуумные, фрикционные и другие. При многих достоинствах, их недостатки зачастую проявляются в низкой адгезионной способности, объемной изотропии механических свойств покрытия, недостаточной глубине упрочненного слоя, а также в высоких остаточных напряжениях и газонасыщении, приводящих к охрупчиванию.
Повышение адгезии между слоями и снижение величины износа можно обеспечить за счет формирования покрытий при гальванических способах осаждения в магнитном поле. Степень сопротивляемости деформации таких покрытий определяется ориентацией кристаллографического направления по отношению к вектору внешней нагрузки, что возможно за счет существования в кристаллах направлений легчайшего намагничивания (ОЦК решетка – [100], ГЦК – [111], ГПУ – [0001]). Толщины слоев покрытий будут определяться функцией времени. Каждому временному диапазону соответствует определенная ориентация оси легчайшего намагничивания. При этом их количество будет зависеть от комплекса условий внешнего воздействия [1].
Учитывая, что интенсивность изнашивания пар трения во многом зависит от условий внешнего воздействия, формирование покрытия необходимо ориентировать на определенный вид нагружения, особенно это важно при создании покрытий, способных воспринимать механические нагрузки с одновременным воздействием агрессивной среды. Сочетание в составе покрытия материалов с определенными свойствами (механическими, химическими, трибологическими) в различной комбинации позволяет сформировать конверсионную структуру покрытия с изменяющимися свойствами по толщине. При этом надо учитывать, что наилучшие упругие характеристики для кристаллов с ОЦК и ГЦК решетками обеспечивается в направлении [111], для кристаллов с ГПУ решеткой – в направлении [1000]. Максимальные прочностные характеристики для кристаллов с ОЦК решеткой наблюдаются в направлении [111], для кристаллов с ГЦК решеткой – в направлении [110], для кристаллов с ГПУ решеткой – в направлении [0001].
Для того чтобы снизить уровень остаточных напряжений необходимо плоскости скольжения в кристаллах функционального слоя (в структурах с ОЦК решеткой – это плоскость (110), в структурах с ГЦК решеткой – плоскость (111), в структурах с ГПУ решеткой – (0001)) ориентировать параллельно поверхности трения. Послойное осаждение материалов производится в последовательности уменьшения среднего размера их блоков мозаики и очередности убывания на единицу заряда ядра их атомов с предварительным текстурированием подложки.
В аспекте обеспечения принципов антифрикционности наружный слой, с одной стороны, должен обладать невысокой адгезией к изнашивающему материалу в установившемся температурном режиме, чем может обеспечиваться снижение молекулярной компоненты трения, а, следовательно, и вероятности образования очагов схватывания, а с другой, – прочной связью с нижележащим слоем, отвечающим за механические свойства покрытия. В структуре многослойного покрытия этому требованию отвечают принципы упорядочения материалов по атомному номеру и соответствия типа кристаллических решеток в когерентных слоях [2].
В условиях коррозионно-механической повреждаемости наружный слой гальванического покрытия формируется с учетом коррозионной стойкости вносимых материалов. Доминирующим критерием при выборе материала служит коэффициент химической активации (балл коррозионной стойкости), который характеризует скорость растворения металла в массовых долях в кислотно-щелочной среде.
Таким образом, при формировании конверсионной структуры гальванических покрытий необходимо руководствоваться следующими принципами: упорядочением по атомному номеру, соответствованием типов кристаллических решеток и знаком магнитострикции.
При получении наружного слоя покрытия надо учитывать коэффициент химической активации (балл коррозионной стойкости), а также тип кристаллической решетки при аллотропном превращении. При формировании слоя с определенными триботехническими характеристиками – величину и характер приложенной внешней нагрузки, кристаллографическую анизотропию, а также остаточные напряжения и коэффициент линейного расширения.
Последующие исследования в этой области позволят более обоснованно подходить к формированию и подбору материалов конверсионной структуры гальванических покрытий и расширить рамки их применения в триботехнике. Использование данных покрытий в технике приведет к существенному повышению износостойкости поверхностей деталей машин и снижению затрат материалов.
Литература