OBRABOTKAMETALLOV Vol. 26 No. 3 2024 237 MATERIAL SCIENCE Т а б л и ц а 3 Ta b l e 3 Толщина и шероховатость медно-титановых покрытий Thickness and roughness of Cu-Ti coatings Параметры Образцы Cu10 Cu30 Cu50 Cu70 Cu90 Средняя толщина, мкм 32,3 ± 9,9 32,4 ± 7,4 43,7 ± 9,4 49,3 ± 8,3 45,2 ± 13,2 Шероховатость, Ra, мкм 6,3 ± 1,4 6,8 ± 1,6 6,9 ± 0,9 7,3 ± 1,1 7,5 ± 1,1 Результаты и их обсуждение Под воздействием электрических разрядов, протекающих между медной и титановой гранулами, их поверхностные слои плавятся и между ними происходит интенсивный обмен веществом. Предварительная приработка НЭ приводит к образованию вторичной структуры на поверхности всех гранул, представленной медно-титановым слоем, подобным покрытию на подложке. В процессе нанесения образцов возникают разряды между гранулой и подложкой, и на ее поверхность переносится медно-титановый состав вторичной структуры гранулы, а не чистая медь или титан, как в случае традиционной ЭИЛ-обработки титанового сплава медным электродом, или наоборот. Кроме того, в отличие от традиционного ЭИЛ при использовании НЭ образовавшиеся эрозионные частицы Cu-Ti остаются в системе и могут повторно участвовать в процессе формирования покрытия. При протекании электрического разряда между гранулой и подложкой формируется микрованна расплава на катоде, в которую переносится расплавленный материал гранулы и смешивается с материалом подложки. В ходе прохождения разряда на катоде формируется динамическое равновесие, когда в микрованну расплава приходит больше материала, чем из нее уходит в результате эрозии. После окончания разряда материал микрованны кристаллизуется, формируя покрытие. Таким образом, толщина сформированного ЭИЛ-покрытия определяется глубиной микрованны расплава на катоде на момент окончания разряда [23]. Средняя толщина нанесенных Cu-Ti-покрытий составляла от 32,3 до 49,3 мкм (табл. 3). Зависимость средней толщины покрытия от концентрации меди в НЭ имела вид параболы с максимумом для образца Cu70. Это можно объяснить близостью данного соотношения меди и титана к эвтектической точке диаграммы состояния Cu-Ti: вторичная структура на поверхности гранул НЭ для образца Cu70 имела самую низкую температуру плавления [24]. На рис. 1 представлены участки рентгеновских дифрактограмм медно-титановых покрытий. В составе полученных покрытий наблюдаются медь, αTi и интерметаллиды Ti2Cu, CuTi и Cu3Ti. С ростом доли медных гранул в НЭ осажденные покрытия обогащались медью и богатыми ею интерметаллидами. Фаза CuTi наблюдается во всех покрытиях. Она также наблюдалась в работах по магнетронному напылению [12]. Известно, что наиболее твердой фазой является Ti2Cu (746,9 ± 67,7 HV), тогда как фаза CuTi гораздо мягче (298,2 ± 20,7 HV) [25]. Твердость фазы наиболее богатой медью Cu3Ti занимает промежуточное положение: 544,34 HV [26]. В составе образцов, богатых медью (Cu70 и Cu90), преобладала фаза металлической меди. Таким образом, изменением соотношения медных и титановых гранул в НЭ можно варьировать фазовый состав осаждаемых покрытий. На рис. 2 показаны потенциодинамические поляризационные кривые сплава Ti6Al4V с CuTi-покрытиями и без покрытий в растворе SBF при комнатной температуре. По тафелевским наклонам поляризационных кривых рассчитаны величины потенциала коррозии Ecorr и плотности тока коррозии Icorr, которые приведены в табл. 4. Результаты показывают, что с ростом содержания меди в составе покрытия Ecorr снижался. Установлено, что покрытия Cu10‒Cu70 имеют более высокий потенциал коррозии, чем
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1