ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 25 № 2 2023 82 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ износ и коррозионные среды) способствует быстрому снижению их свойств вплоть до выхода из строя. Решением данной проблемы является модификация рабочих поверхностей стальных деталей для повышения их износостойкости и коррозионной стойкости, что будет способствовать увеличению срока их службы [1, 2]. Кроме того, нанесение небольших по толщине покрытий позволит сохранить допустимый уровень вязкости по сечению изделий. Известно, что стальные детали с металлокерамическими покрытиями на основе карбида вольфрама (WC) часто используются в таких областях промышленности, как нефтедобывающая, авиационная, металлургическая, химическая и машиностроительная, благодаря высокой твердости, износостойкости и коррозионной стойкости [3–6]. К основным технологиям нанесения покрытий из этих материалов относятся HVOF и APS [7–11]. Из-за высокой твердости и хрупкости частицы WC обычно наносят вместе с металлическим связующим, формируя композиционные покрытия. Такие покрытия сочетают в себе высокую пластичность, ударную вязкость и технологичность связующего (Co, Ni, Ti, Fe, Cu и других), а также высокую износостойкость и коррозионную стойкость керамики [12, 13]. Известно, что, изменяя параметры напыления или характеристики напыляемого порошка, можно контролировать структуру и фазовый состав, а значит, и свойства покрытий. Так, в работе [14] установлена зависимость пористости и коррозионной стойкости покрытий WC-12Co, полученных методом HVOF, от температуры нагрева частиц в струе транспортирующего газа. Более высокая температура нагрева способствовала формированию аморфной структуры в покрытиях и повышению коррозионной стойкости. Авторы работы [15] показали, что параметры процесса HVOF при напылении покрытий WC12Co влияют на фазовый состав, пористость, твердость и позволяют управлять трибологическими характеристиками покрытий. В работах [16–18] утверждается, что использование наноструктурированного порошка WC-Co позволяет значительно повысить твердость, износостойкость и коррозионную стойкость по сравнению с покрытиями, полученными из микронных порошков WC-Co. Использование авторами работы [7] беспористого ультрамелкозернистого порошка WC-Co позволило получить покрытия, состоящие только из WC и аморфной и нанокристаллической матрицы Со, износостойкость которых была в четыре раза выше, чем у покрытий из более крупного порошка. С другой стороны, в работах [19, 20] показано, что при нанесении газотермическими методами большая часть наноразмерного порошка WC успевает разложиться в напылительной струе. Это, в свою очередь, приводит к снижению износостойкости формируемых покрытий. Авторы работы [5] показали, что при плазменном напылении большее влияние на износостойкость оказывает состав плазмообразующего газа Ar/He или Ar/H2, а не размер напыляемых частиц. При использовании аргон-гелиевой смеси плазменная струя (с более низкой рабочей температурой) снижает степень обезуглероживания частиц WC и, таким образом, повышает их объемную долю в покрытии. Поскольку покрытия, напыленные Ar/He-струей, имели более высокую объемную долю частиц WC, они характеризовались более высокими значениями твердости, износостойкости, а также ударной вязкости. Авторы сообщают, что при плазменном напылении Ar/He-струей бо́льшую износостойкость имели покрытия из наноразмерного порошка, а не из микронного. Анализируя данные, приведенные в литературе, можно сделать следующий вывод: на сегодняшний день HVOF- и APS-методы получения керметных покрытий достаточно подробно исследованы. Показано, что после отработки технологии напыления конкретного порошка можно достоверно регулировать свойства получаемых покрытий. В связи с вышеизложенным целью настоящей работы является исследование влияния режимов HV-APS с использованием воздуха в качестве плазмообразующего газа на структуру, фазовый состав и свойства покрытий WС-Co. Методика экспериментального исследования Объектом исследований в настоящей работе являлись покрытия, сформированные из коммерческого гранулированного порошка WC10Co4Cr фракцией 15–38 мкм. Сверхзвуковое плазменное напыление HV-APS проводили с использованием электродугового плазмотрона
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1