Obrabotka Metallov 2015 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (67) 2015 47 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ собствующих формированию заданной струк- туры покрытий. Наиболее широкое применение для нанесения керамических покрытий, в том числе из материалов на основе оксида алюми- ния-оксида титана, получил метод плазменного напыления [3–6]. Покрытия на основе оксида алюминия-ок- сида титана с добавками твердой смазки отли- чаются от покрытий из чистых оксидов лучшей пластичностью и повышенной стойкостью по отношению к ударным нагрузкам, а также обла- дают меньшими значениями пористости, равно- мерностью структуры и изотропностью свойств [7–11]. Снижение пористости покрытий систе- мы объясняется тем, что при введении в высоко- температурную газовую струю композиционно- го материала в первую очередь плавится твердая смазка и обволакивает зерна оксида. Так как температура плавления твердых смазок меньше температуры плавления оксидов, то такое рас- пределение компонентов в частице способствует лучшему «заплавлению» пор между частицами оксидов в покрытии, вследствие чего пористость покрытий уменьшается [12]. Работоспособ- ность нанесенных материалов определяется их структурой. Последняя в значительной степени зависит от оптимизации технологических пара- метров напыления и последующей обработки покрытий [13–15]. Цель нашего исследования – проведение оп- тимизации параметров плазменного напыления на воздухе износостойких покрытий на осно- ве оксидной керамики с включениями твердой смазки, полученных методом агломерирования мелкодисперсной шихты с последующим вы- сокотемпературным спеканием и методом само- распространяющегося высокотемпературного синтеза на основании получения максимального коэффициента использования материала и ми- нимальной пористости покрытия. Результаты и обсуждение Для повышения антифрикционных характе- ристик керамических износостойких плазмен- ных покрытий в условиях высокотемпературной коррозии необходимо использование оксидной керамики, в частности композиционного керами- ческого материала на основе оксид алюминия – оксид титана – плакированная никелем твердая смазка [6–8]. Такие покрытия характеризуют- ся повышенной пластичностью, коррозионной стойкостью и стойкостью по отношению к удар- ным нагрузкам, а также обладают меньшими зна- чениями пористости, равномерностью структу- ры и изотропностью свойств. Необходимо также отметить, что применяемая технология изготов- ления композиционного порошка должна также обеспечивать придание частицам свойств, спо- собствующих формированию заданной струк- туры покрытий. Содержание аморфной фазы в плазменных керамических покрытиях можно существенно изменить параметрами напыления или последующей термической обработкой. По- вышенная прочность достигается усилением когезионных и адгезионных связей покрытия. Проводили плазменное напыление на основу из углеродистой стали, подвергнутую струйно- абразивной обработке, износостойких покрытий из порошков оксидной керамики с введением плакированной твердой смазки следующих со- ставов: композиция Al 2 O 3 -TiO 2 -12%(MoS 2 -Ni); композиция Al 2 O 3 -TiO 2 -12%(CaF 2 -Ni). Для плаз- менного напыления использовали порошки фракции –100…+50 мкм. Напыление износо- стойких покрытий из порошков оксид алюми- ния – оксид титана – твердая смазка, получен- ных методом агломерирования мелкодисперсной шихты с последующим высокотемпературным спеканием и методом самораспространяющего- ся высокотемпературного синтеза (СВС) про- водилось на установке плазменного напыления УПУ-3Д. Поверхность, подлежащая напылению, предварительно обрабатывалась электрокорун- дом циркониевым с размером зерен 0,1…0,2 мм. Толщина слоя 0,5…0,6 мм, расход порошка 3,5 кг/ч. Исследовалось влияние величины тока ( I ), дистанции напыления и дисперсности по- рошков на свойства напыленных покрытий и коэффициент использования материала (КИМ). Оптимизация параметров APS процесса прово- дилась для материалов Al 2 O 3 -TiO 2 -12%(MoS 2 - Ni), полученных методом агломерирования мелкодисперсной шихты с последующим вы- сокотемпературным спеканием и методом само- распространяющегося высокотемпературного синтеза. На первом этапе оптимизация проводи- лась плазменным напылением покрытий на по- лированные пластины металла с большой скоро- стью передвижения плазмотрона («сплэт-тест»),