Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 21 № 4 2019 20 ТЕХНОЛОГИЯ материалов, позволяет формировать покрытие, металлургически связанное с подложкой. Глав- ные недостатки ЭИЛ, сдерживающие его повсе- местное использование, – это сложность автома- тизациипроцесса нанесения покрытий, особенно на подложки с криволинейной поверхностью, и низкая производительность вследствие точечно- го воздействия разряда (~1 мм 2 ). Для устранения этих недостатков была предложена и успешно реализована методика осаждения покрытий пу- тем электроискровой обработки в среде гранул из осаждаемого материала, выполняющих функ- цию рабочего электрода (анода) [15]. Эта мето- дика позволяет в автоматическом режиме осаж- дать покрытия на подложки с криволинейной поверхностью, при этом покрытие формируется одновременно по всей поверхности подложки, контактирующей с гранулами. Традиционно для получения аморфных по- крытий методами газопламенного напыления, лазерной наплавкой и ЭИЛ применяются гото- вые аморфные порошки. Ранее нами была пока- зана возможность одностадийного формирова- ния покрытий из металлических стекол методом электроискровой обработки в смеси кристалли- ческих гранул, состоящих из чистых металлов и сплавов металлов с неметаллами [16]. В соответ- ствии с этой концепцией гранулы под действием многократных электрических разрядов обмени- ваются материалом между собой и подложкой, что позволяет формировать на поверхности по- следней многокомпонентный состав, не успева- ющий кристаллизоваться вследствие высоких скоростей охлаждения материала после прекра- щения разряда. Среди недостатков данного под- хода можно выделить трудности приготовления гранул из сплавов с высокой долей неметалличе- ских элементов (B, C, Si), их низкую прочность и, как следствие, неравномерность электрической и механической эрозии таких сплавов при осажде- нии и слабо контролируемый состав аморфных покрытий. Для преодоления этих недостатков впервые предлагается методика электроискро- вого осаждения порошковых материалов в среде железных гранул для получения аморфных по- крытий. Ее суть заключается в использовании порошковой шихты из металлов (W, Mo, Cr) и неметаллов (Si, C, SiB 4 ) в вычисленных на ос- новании литературных данных соотношениях [17–19], которая засыпается в реактор электро- искровой установки вместе с гранулами из же- леза. При прохождении разрядов между желез- ными гранулами и стальной подложкой будет происходить внедрение порошка в поверхность подложки, конвективное и диффузионное пере- мешивание элементов и фиксация аморфной структуры из многокомпонентного расплава с высокой стеклообразующей способностью. При этом источником железа будут выступать железные гранулы и стальная подложка. Поэто- му цель настоящей работы – изучение условий формирования и свойств покрытий из МС на стали 35, полученных одностадийной электро- искровой обработкой в среде железных гранул с добавлением разного количества порошковой смеси. Материалы и методы исследования В качестве осаждаемого материала использо- валась порошковая шихта (табл. 1) и гранулы из стали Ст3. Исходные порошки хрома, молибде- на, вольфрама, графита, кремния и тетраборида кремния имели чистоту не менее 99,5 вес. %. Порошковая шихта приготавливалась их измель- чением в шаровой мельнице РМ 400 в течение четырех часов в аргоне при скорости вращения 250 об/мин. По данным сорбтометра Sorbi-M, шихта имела средний размер частиц 0,3 мкм. Объемная доля порошка в смеси гранул варьи- ровалась от 2,5 до 9,3 об. % (табл. 2). Схема уста- новки для осаждения покрытий в среде гранул показана на рис. 1. Гранулы изготавливались путем нарезания проволоки из стали Ст3 диаметром 4 ± 0,5 мм на цилиндры длиной 4 ± 1 мм. Были приготовлены Т а б л и ц а 1 Ta b l e 1 Состав порошковой шихты The powder mixture composition Порошок Powder Вес. % wt.% Элемент Element Ат. % at. % Cr 21,73 Cr 19,99 Mo 20,09 Mo 10,01 W 38,53 W 10,02 C 6,04 C 24,06 SiB 4 7,68 B 20,63 Si 5,93 Si 15,29