Actual Problems in Machine Building 2015 No. 2

Актуальные проблемы в машиностроении. 2015. №2 Инновационные технологии в машиностроении ____________________________________________________________________ 83 предопределяют стремление специалистов, работающих в области технологии КЭП, к использованию высокодисперсной упрочняющей фазы. Существенный интерес в качестве дисперсной фазы КЭП представляют высокотемпературные бориды, достаточно востребованные в современной технике для получения износо- и жаростойких материалов и производимые различными технологическими способами, в том числе в виде нанопорошков. Однако исследования условий формирования, структуры и свойств КЭП Ni – CrB 2 немногочисленны и ограничиваются работами [5, 6], в которых в качестве упрочняющих фаз использованы микропорошок диборида хрома с размером частиц 1 – 3 мкм [5] и нанопорошок с размером частиц 50 – 70 нм [6], причем работа [6] содержит лишь технологические результаты производственного опробования нанопорошка для решения конкретной прикладной задачи – упрочнения стереотипов высокой печати. В связи с этим целью настоящей работы является изучение особенностей электроосаждения композиционных покрытий на основе никеля, содержащих в качестве упрочняющей фазы нанопорошки диборида хрома. Методика экспериментального исследования Для модифицирования никелевой матрицы использовался нанопорошок диборида хрома, полученный синтезом из хром-борсодержащей шихты в потоке азотно-водородной плазмы, содержащей 25 % об. водорода, с начальной температурой 5400 К и закалкой при температуре 2800 К. Наряду с нанопорошком диборида хрома для сравнительного анализа применялся микропорошок CrB 2 , полученный магниетермическим восстановлением трихлорида хрома. Основные характеристики нанопорошка (НП) и микропорошка (МП) диборида хрома представлены в таблице 1. Исследование параметров осаждения КЭП проводилось в стандартном электролите никелирования, содержащем NiSO 4 ·7H 2 O – 245, H 3 BO 3 – 30, NaCl – 20, NaF – 6 кг/м 3 – при рН 5,0 – 5,5, температуре 323 К, катодной плотности тока 0,1 – 1,0 кА/м 2 , концентрации порошка 1 – 50 кг/м 3 и непрерывном перемешивании электролита. Для приготовления электролита – суспензии к навеске борида добавляли небольшое количество чистого электролита, перемешивали до полного смачивания порошка, количественно переносили в электролизер и разбавляли до требуемой концентрации. Корректировка рН производилась с помощью растворов NaOH или H 2 SO 4 . Свежеприготовленный электролит прорабатывался в течение 2-х часов при катодной плотности тока 0,01 – 0,02 кА/м 2 . В условиях лабораторных исследований осаждение покрытий проводилось в стеклянных термостатированных электролизерах емкостью 0,001 Таблица 1 Основные характеристики нанопорошка (НП) и микропорошка (МП) диборида хрома Характеристика НП CrB 2 МП CrB 2 Химический состав основной фазы CrB 2 CrB 2 , CrB Содержание основной фазы, % 95,12 93,50* Содержание примесей, % свободного хрома 0,55 2,30 свободного бора 0,49 1,91 кислорода 2,72 0,75 азота 1,12 0,37 магния – 0,93 Удельная поверхность, м 2 /кг 35000 800