ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 25 № 4 2023 248 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Т а б л и ц а 3 Ta b l e 3 Характеристики осажденных покрытий Characteristics of the deposited coatings Параметр Сталь 35 МС50 МС150 МС450 Толщина покрытия hср, мкм – 80,6 77,1 56,1 Шероховатость Ra, мкм 3,2 ± 1,5 6,79 ± 1,54 7,34 ± 1,74 5,46 ± 0,92 Угол смачивания, град 57,5 ± 3,8 111,9 ± 6,1 108,4 ± 7,3 121,3 ± 4,9 Энергия поверхности, мДж/м2 39,97 ± 17,6 32,3 ± 18,7 33,1 ± 17 29,9 ± 15,5 апазоне от 108,4 до 121,3° (рис. 2, б), что выше в сравнении со сталью (57,5°). Была вычислена свободная поверхностная энергия покрытий, которая находилась в диапазоне 29,9‒32,3 мДж/м2, что ниже по сравнению с исходным материалом подложки (39,97 мДж/м2). Это говорит о том, что нанесение Fe31W10Cr22Mo7B12C18-покрытий может снизить активность поверхности стали 35 к загрязнениям и коррозии [26]. Микротвердость Fe31W10Cr22Mo7B12C18-покрытий находилась в диапазоне 6,65–7,56 ГПа (рис. 3), что в 2,3–2,6 раза выше, чем у стали 35 без покрытия, а также превышает значения, полученные другими исследователями для МС Fe47Cr20Mo10W6C15B6Y2 (1,28 ГПа) [27]. Микротвердость соизмерима со значениями для МС Zr50Cu28Al14Ni8 (7,2 ГПа), Cu48Zr42Al6Ti4 (4,0 ГПа) и Hf46Cu45Al6Ti3 (7,7 ГПа) [28], уступая данным, полученным для МС Fe65Ti13Co8Ni7B6Nb1 Рис. 3. Микротвердость покрытий Fig. 3. Microhardness of coatings (11,6 ГПа) [27] и МС Fe41Cr8Ni8Mo8Co8C16B11 (10–15 ГПа) [29]. Значения величин коэффициента трения исследуемых образцов с покрытиями монотонно снижались от 0,49 до 0,44 с ростом скважности импульсов от 50 до 450 (рис. 4, а). Коэффициент трения образцов с покрытиями был меньше, чем у стали 35 без покрытия (0,6) и соизмерим с ранее полученными данными для МС Zr35Ti30Cu8.25Be26.75, (0,43–0,6) [11], несколько уступая полученным данным для МС Zr56.2Ti13.8Nb5.0Cu6.9Ni5.6Be12.5 (0,27–0,35) [30]. Однако последние МС содержат бериллий, который чрезвычайно токсичен. Приведенный износ образцов с покрытиями находился в диапазоне от 0,86 · 10–5 до 1,45 · 10–5 мм3/(Н · м) (рис. 4, б). Таким образом, применение покрытий из металлического стекла Fe31W10Cr22Mo7B12C18 позволяет повысить износостойкость поверхности стали 35 от 2,0 до 3,3 раза. Наиболее высокие значения износостойкости показало покрытие, полученное при наименьшей скважности 50. Испытание образцов на жаростойкость характеризует не только сопротивляемость материала покрытия окислению, но и сплошность осажденного слоя. Показана кинетика изменения массы образцов с Fe31W10Cr22Mo7B12C18покрытиями (рис. 5, а, левая шкала) и стали 35 без покрытия (рис. 5, а, правая шкала) при температуре 700 °С. Привес образцов обусловлен фиксацией кислорода на поверхности образцов в виде гематита (рис. 5, б). За 100 часов испытаний образцы с покрытиями от 13,5 до 18,8 раза меньше подверглись окислению, чем сталь 35, вследствие ограничения контакта кислорода со стальной подложкой (рис. 5, в). Защитный эффект покрытий увеличивался при
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1