Actual Problems in Machine Building 2015 No. 2

Актуальные проблемы в машиностроении. 2015. №2 Инновационные технологии в машиностроении ____________________________________________________________________ 85 при 1,0 кА/м 2 – 0,62 % масс. (рисунок 1 а). С ростом концентрации нанопорошка в суспензии до 5 – 10 кг/м 3 содержание частиц в КЭП также увеличивается, а в дальнейшем практически не меняется. В покрытиях с микропорошком диборида хрома полное насыщение наблюдается лишь при концентрациях его в электролите 60 – 80 кг/м 3 , а включение частиц CrB 2 в матрицу достигает при этом 2,87 %. В присутствии нанодисперсной фазы верхний предел рабочей плотности тока электролита составляет 1,0 кА/м 2 , что выше, чем для получения никелевых покрытий в данном электролите (0,5 кА/м 2 ). При катодной плотности тока более 1,0 кА/м 2 покрытия образуются темного цвета, хрупкие и шероховатые, легко отслаивающиеся от основы. Это объясняется увеличением рН в прикатодном слое, обусловленным выделением на катоде водорода и, как следствие этого, образованием и соосаждением с никелем его гидроксидов. Как видно из рисунка 1 б микротвердость КЭП – Ni НП CrB 2 определяется содержанием в нем наночастиц CrB 2 . Полученные при катодной плотности тока 0,1, 0,5 и 1,0 кА/м 2 покрытия имеют соответственно микротвердость 2,86; 3,29 и 4,44 ГПа, что в 1,41; 1,62 и 2,19 раз выше, чем для никелевой матрицы, полученной при катодной плотности тока 0,5 кА/м 2 . Такое увеличение твердости нельзя объяснить только наличием в покрытии наночастиц CrB 2 , тем более, что содержание их характеризуется весьма незначительной величиной. По-видимому, данный факт можно объяснить эффектом дисперсионного упрочнения матрицы наноразмерными частицами, что косвенно подтверждается более низкими значениями микротвердости КЭП Ni – МП CrB 2 , несмотря на более высокое содержание в них борида (рисунок 1 б). Выводы Таким образом, представляется, что использование нанопорошка диборида хрома для получения композиционных покрытий более целесообразно, чем микропорошков. Анализ полученных данных показывает, что введение НП в электролит приводит к изменению таких технологических параметров электроосаждения, как допустимая катодная плотность тока и концентрация упрочняющей фазы в электролите. Возрастание допустимой катодной плотности тока при введении в электролит второй фазы обусловлено, по-видимому, ускорением катодного процесса, связанным со стабилизацией значений рН в прикатодном слое, сдвигом потенциала выделения никеля в положительную сторону. Так, для исследуемого электролита никелирования установлен следующий характер изменения катодной плотности тока в зависимости от дисперсности наполнителя: (Ni) 0,5 кА/м 2 → (Ni + МП CrB 2 ) 0,7 кА/м 2 → (Ni + НП CrB 2 ) 1,0 кА/м 2 . Благодаря этому электролит с нанопорошком более производителен, что делает его перспективным для получения композиционных покрытий, эксплуатируемых в условиях повышенного износа, и восстановления изношенных поверхностей. В присутствии нанопорошка насыщение покрытия частицами происходит при меньшем их массовом содержании в покрытии и концентрации в электролите и не сопровождается снижением микротвердости. Подобное явление обусловлено значительным возрастанием числа наночастиц в единице объема и достижением в связи с этим дисперсионного упрочнения металлической матрицы. Высокая микротвердость покрытий Ni – НП CrB 2 при относительно низком содержании упрочняющей фазы в покрытии обеспечивает значительно меньший ее расход на 1 м 2 обрабатываемой поверхности и позволяет сохранить ценные свойства матрицы. Низкая концентрация порошка в электролите упрощает эксплуатацию гальванических ванн и снижает потери диборида хрома за счет выноса электролита с деталями. Присутствие диборида хрома повышает производительность электролита за счет увеличения верхнего предела катодной плотности тока. Оптимальными условиями осаждения КЭП никель – НП