CC BY
10
УДК 661.13
Попков А.А., Павлов А.В.
О ВЛИЯНИИ ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ БРОНЗЫ НА СВОЙСТВА ЧУГУННЫХ ТОРМОЗНЫХ КОЛОДОК
Попков Антон Андреевич, студент кафедры химическая технология органических покрытий;
Павлов Александр Владиславович, к.т.н., доцент кафедры химическая технология органических покрытий,
email: pavlovav@ystu.ru;
Ярославский государственный технический университет, Ярославль, Россия 150023, Ярославль, Московский просп., д. 88
Нанесение желтой бронзы на чугунные тормозные колодки электрохимическим методом позволяет значительно улучшить эксплуатационные свойства материала колодок при работе на железнодорожном транспорте.
Ключевые слова: Электролиз, желтая бронза, чугунные тормозные колодки, материал Диафрикт.
ON THE INFLUENCE OF GALVANIC BRONZE ON THE PROPERTIES OF CAST IRON BRAKE PADS
Popkov А.А., Pavlov A.V.
Yaroslavl state technical University, Yaroslavl, Russia
Application of yellow bronze on cast iron brake pads electrochemical method can significantly improve the performance
properties of the material pads when working on rail transport
Key words: Electrolysis, yellow bronze, cast iron brake pads, material Diafrict.
Чугунные тормозные колодки используются, в основном, на пассажирских вагонах железнодорожного транспорта. Они не имеют отказов в работе при умеренных скоростях (до 100 км/час) подвижного состава. Однако в условиях экстренного торможения при скорости 140 км/час и выше они горят открытым пламенем за счёт высокого содержания графита в чугуне. В связи с этим чугунные тормозные колодки не рекомендуется ставить на железнодорожные цистерны, перевозящие различные углеводороды, и на хопперы, транспортирующие уголь и торф.
Европейские тормозные колодки не подвержены возгоранию при скоростях движения много больших, чем 140 км/час, так как основой фрикционного материала является композиция «Диафрикт», близкая по составу к бронзе.
Поэтому для предотвращения возгорания чугунных тормозных колодок в условиях экстренного торможения предложен способ нанесения на поверхность катания колодки гальванического бронзового покрытия. Бронзовое покрытие толщиной до 50 микрометров во время торможения легко переходит с поверхности колодки на поверхность катания колеса. При этом изменяется механизм окисления графита в чугуне, и тем самым, устраняется причина возгорания.
Для получения бронзового покрытия выбран электролит бронзирования с добавкой гидрохинона,
обладающий большой рассеивающей способностью. Использование данного электролита (рН=8^8,3) при комнатной температуре позволяет получать качественные покрытия желтой бронзы в диапазоне плотностей тока от 0,5 до 1,5 А/дм2 с использованием в качестве растворимых анодов бронзу следующего состава: олово-10%, фосфор-0,1%, остальное - медь [1].
Результаты идентификации бронзового
гальванического покрытия с помощью рентгеновской дифрактометрии, полученной на рентгеновском дифрактометре ARL X'Tra, показывают, что в состав бронзового гальванического покрытия входит 79,75% меди, 19,1 % олова, остальное примеси (таблица 1).
В бронзовом покрытии обнаружено 2 фазы: электронное соединение (фаза Юм-Розери 7/4) Cu3Sn и твердый раствор олова в меди а - Cu(Sn). Оба соединения находятся в сильно текстурированном состоянии и представлены на рисунке 1.
На рисунке 2 представлен снимок бронзового гальванического покрытия, полученный с использованием сканирующего электронного микроскопа Quanta 3D. Как видно из рисунка 2 толщина гальванического покрытия однородна и равномерна, диапазон изменения толщины составляет от 14,47 до 15,63 микрометров [2]. Пустоты между покрытием и материалом отсутствуют.
Таблица 1. Результаты идентификации бронзового гальванического покрытия
Element Wt % At % Wt % At % Wt% At %
C K 0,41 ± 0,12 2,25 0,48 ± 0,14 2,67 0,32 ± 0,10 1,79
N K 0,53 ± 0,11 2,51 0,43 ± 0,09 2,03 0,47 ± 0,10 2,22
O K 0,13 ± 0,07 0,55 0,2 ± 0,07 0,84 0,21 ± 0,07 0,89
AlK 0,21 ± 0,05 0,51 0,09 ± 0,05 0,23 0,35 ± 0,06 0,87
SnL 19,09 ± 0,12 10,71 19,01 ± 0,13 10,66 18,8 ± 0,12 10,55
CuK 79,64 ± 0,25 83,47 79,79 ± 0,26 83,58 79,84 ± 0,24 83,68
Total 100 100 100 100 100 100
Sample П) Cu-Sii+Solidol, Sample 11:11110: Cu-Sii+Solidol, Temp 25 0°C
Date: 03/22/18 13:58 Stq.i 0.020° Integration Time: 1.500 sec Vat. Scale Unit [CPS]
Ranae: 15.000 - 105 000° Step Scan Rale 0 S00 [0/uiiii] Horz. Scale Unit: [des]
5000_ 1 1 - С113511 1 - Твердый раствор олова в меди
4000_
3000_
2000_
1000_ ..... 1 2 ........ ................................. ..................
0
40.0 50.0 60.0 70.0 80 0 90.0 100.0
Рисунок 1 - Дифрактограмма пленки медно-оловянного покрытия
det £TD 3/21/2018 4:16:16 РМ mag 1 752 х tilt 37 0 WD 36.5 mm HV 25.00 kV HFW 85 2 urn — — 20 |im — Quanta 3D
Рисунок 2 - Бронзовое гальваническое покрытие на материале
Вывод
Получена желтая бронза путем
электрохимического осаждения, которая значительно повышает статус чугунных железнодорожных колодок.
Список литературы 1. Попков А.А., Павлов А.В. О роли гальванической бронзы на чугунных тормозных колодках // Семьдесят первая всероссийская научно-техническая конференция студентов, магистрантов и
аспирантов высших учебных заведений с международным участием: тезисы докл. Всерос. конф. (Ярославль, 18 апреля 2018 г). - Ярославль, 2018. -С.405-406.
2. Павлов А.В., Попков А.А. О пользе электрохимического бронзового покрытия на каркасе тормозных устройств из спечённых материалов // История и перспективы развития транспорта на севере России: тезисы докл. Всерос. конф. (Ярославль, 13 июня 2018 г). - Ярославль, 2018. - С.87-89.
