Obrabotka Metallov. 2017 no. 3(76)

OBRABOTKAMETALLOV № 3 (76) 2017 43 MATERIAL SCIENCE кислот, насадок сопел для распыления химиче- ски активных растворов, деталей мешалок и т. д. [3, 4]. Обычно из карбида бора формируют неболь- шие по толщине покрытия на уже готовых из- делиях. В качестве основных методов нанесения покрытий из этого материала можно отметить технологии напыления [3, 5–11]. К сожалению, при нанесении покрытий из В 4 С возникают определенные трудности, что связано со свой- ствами наносимого материала. Из-за низкой теплопроводности невозможно полностью про- греть частицы порошка, а высокая твердость не позволяет частицам карбида бора пластически деформироваться на подложке или уже затвер- девшем материале покрытия. Решением данной проблемы является добав- ка связующего: различных металлов или хими- ческих соединений, обладающих более высокой пластичностью и теплопроводностью. Стоит отметить, что на сегодняшний день изучены структура и свойства композиционных по- крытий, сформированных из смесей порош- ков В 4 С+Ni [12, 13], В 4 С+Ti [14], В 4 С+Al-Ti-V [10], В 4 С+Al-Si [5], В 4 С+W [14], В 4 С+Mo [15], В 4 С+TiB2+TiC [16], В 4 С+Ni+P [17], полученных различными методами. Ранее авторами насто- ящей работы было показано, что эффективным технологическим процессом, позволяющим по- лучать высококачественные покрытия, является воздушно-плазменное напыление с узлом коль- цевого ввода порошка [18–20]. Особенности формирования композиционных покрытий В 4 С- Ni-Р с использованием этой технологии в лите- ратуре не описаны. Таким образом, цель данной работы состоит в изучении структуры покрытий из В 4 С-Ni-Р, полученных методом воздушно- плазменного напыления с узлом кольцевого по- рошка. Материалы и методы исследований Коммерческий порошок карбида бора (B 4 C), плакированный 30 вес. % Ni-Р (НПО «ТулаЧер- мет»), использовали в качестве материала для нанесения покрытий. Изображение частиц напы- ляемого порошка представлено на рис. 1. Видно, что Ni-P-покрытие равномерно распределено на частицах произвольной формы. Размеры частиц порошка находились в диапазоне 40…100 мкм. Напыление покрытий проводили в ИТПМ СО РАН на установке плазменного напыления порошковых материалов «Термоплазма 50-01» с кольцевым вводом порошка. В качестве плаз- мообразующего и транспортирующего газа ис- пользовали воздух, в качестве защитного – смесь воздуха и пропан-бутана. Режимы плазменного напыления: сила тока – 180 А, напряжение – 265 В, дистанция напыления – 170 мм. Порошок напыляли на трубы из низкоуглеродистой ста- ли 20, внутренний диаметр которых был равен 25 мм, толщина стенки 3 мм. Непосредственно перед напылением поверхность труб подвергали пескоструйной обработке. Структурные исследования выполняли с ис- пользованием оптического микроскопа Carl Zeiss Axio Observer A1m и растрового электрон- ного микроскопа Carl Zeiss EVO 50 XVP с ми- кроанализатором EDS X-Act. В качестве объ- ектов выступали образцы, вырезанные из труб в направлении, перпендикулярном покрытию. Микрошлифы подготавливали по стандартной методике: механическое шлифование при помо- щи абразивных шкурок и полирование с исполь- зованием порошка оксида алюминия. Травление поверхности покрытий осуществляли раство- ром 10 мл HCl, 0,1 мл HNO 3 и 10 г FeCl 3 . Тонкое строение структуры полученных покрытий ис- следовали при помощи просвечивающего элек- тронного микроскопа Technai G2 FEI. Образцы для просвечивающей электронной микроскопии готовили следующим образом: из покрытий вы- резали заготовки диаметром 3 мм, которые меха- нически утоняли до толщины 90…100 мкм при помощи абразивной бумаги. На механически Рис. 1. Внешний вид частиц порошка В 4 С-Ni-Р Fig. 1. The particles of В 4 С-Ni-Р powder