РОЗРОБКА СКЛАДУ ТА ТЕХНОЛОГІЇ ОТРИМАННЯ КОМПОЗИЦІЙНИХ ЕЛЕКТРОХІМІЧНИХ ПОКРИТТІВ З ДОБАВКОЮ НАНОПОРОШКІВ

summary

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, сформульовано мету і завдання досліджень, визначено наукову новизну, практичне значення та наведено апробацію результатів роботи.

Перший розділ містить літературний огляд, в якому проаналізовано науково-технічну інформацію про склади та методи отримання корозійно- та зносостійких покриттів з включеннями дисперсної фази, їх структуру та властивості. Проаналізовано фактори, які впливають на експлуатаційні властивості матеріалів. Детально розглянуто композиційні системи з активними, щодо матриці, дисперсними фазами. Вивчені загальні закономірності впливу розміру частинок включень дисперсної фази на властивості покриттів. Обґрунтовано вибір нанорозмірних нітридів, як другої фази, для покращення експлуатаційних характеристик гальванічних нікелевих покриттів.

Крім цього визначено, що поєднання методу електролітичного осадження металів з наступним дифузійним відпалом отриманих покриттів дозволяє усунути деякі недоліки електролітичного способу та досягнути наступних переваг:

– можливість зміни хімічного складу покриття на поверхні виробу шляхом підбору відповідного режиму дифузійного відпалу;

– підвищення міцності зчеплення покриття з основою за рахунок формування перехідних шарів;

– зменшення внутрішніх напружень в покритті;

– підвищення властивостей покриттів у результаті формування рівноважної їх структури.

В результаті аналізу існуючих технологічних процесів отримання покриттів з нановключеннями показано, що останні не набули широкого практичного застосування в зв’язку з складною задачею співосадження нанодисперсних частинок з металевою матрицею. Однак такі покриття відрізняються високими експлуатаційними характеристиками. Науковий та практичний інтерес до цих покриттів базується на економічній доцільності використання існуючого обладнання для нанесення гальванічних покриттів та термічної обробки.

Проаналізувавши літературні джерела, зроблено висновок про доцільність розробки складу та технології отримання КЕП на основі нікелю з добавками нанорозмірних нітридів, а також визначено напрями досліджень цих покриттів.

У другому розділі описано спосіб отримання КЕП, методики і обладнання для проведення досліджень властивостей покриттів.

КЕП товщиною 20 мкм осаджували на зразки зі сталі 08. З метою отримання мало напружених гальванічних шарів використовували електроліт матового нікелювання (сульфатний). Дисперсною фазою були нанопорошки нітриду бору розміром 0,01 мкм та сумісно синтезована композиція нітриду кремнію та титану (70 % TiN + 30 % Si₃N₄) з розміром частинок від 0,01 мкм  до 0,05 мкм. Порошки були отримані плазмохімічним синтезом. КЕП з нітридними включеннями осаджували в гальванічній установці, яка була обладнана пристроєм інтенсивного барботування розчину. Вміст дисперсної фази в КЕП визначали гравіметричним методом.

Зразки з отриманими покриттями відпалювали у вакуумній електропечі СГВ-2.4-2/15-И3. Структуру покриттів, їх хімічний склад досліджували металографічно на мікроскопі МИМ–10, рентгеноструктурним аналізом та мікрорентгеноспектральним аналізом із застосовуванням приладів ДРОН-3М і ZEISS EVO 50XVP.

Механічні характеристики визначали стандартними методами: мікротвердість покриттів – за допомогою приладу ПМТ-3; дослідження на зносостійкість проводили за схемою контакту “сфера–площина” на установці ЗНМ-25 в режимі граничного тертя (дизельне мастило); міцність зчеплення покриття з основою визначали за вдавлюванням індентора з переміщенням по дотичній до поверхні (метод дряпання).

Для дослідження корозійної стійкості КЕП застосований потенціостатичний метод. Дослідження проводилися у корозійному середовищі – водопровідна вода. Середовище було вибрано з врахуванням умов експлуатації деталей з гальванічним нікелевим покриттям в різних галузях промисловості (теплоенергетична, харчова, атомна).

Обробку одержаних експериментальних даних було проведено методом регресійного аналізу. При цьому використовували модель множинної кореляції, згідно з якою концентрація нікелю на поверхні відпалених зразків є функцією температури та тривалості відпалу.