Свойства градиентных серебряно-алмазных покрытий Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Известия Самарского научного центра Российской академии наук, том 14, №1(2), 2012 УДК 621.793; 621.794

СВОЙСТВА ГРАДИЕНТНЫХ СЕРЕБРЯНО-АЛМАЗНЫХ

ПОКРЫТИЙ

© 2012 И.Д. Ибатуллин, М.В. Ненашев, Д.А. Деморецкий, А.Р. Галлямов,

А.Н. Иванов

Самарский государственный технический университет

Поступила в редакцию 29.03.2012

Описаны структура и свойства антизадирных антифрикционных градиентных серебряно-алмазных покрытий, осаждаемых из бесцианистого электролита с использованием нестационарных режимов электрохимического осаждения.

Ключевые слова: серебряно-алмазное покрытие, структура, физико-механические свойства, асимметричный переменный ток

Серебро обладает рядом важных свойств (химической стойкостью, теплопроводностью, износостойкостью, антифрикционными и проти-возадирными свойствами), обеспечивающих существенное повышение эксплуатационных характеристик деталей с серебряными покрытиями. Это обусловливает широкое применение технологий электрохимического осаждения серебра при изготовлении деталей тяжелонагруженных подшипников скольжения. Долгое время при создании серебряных покрытий триботехнического назначения оставались без внимания основные принципы повышения антизадирных свойств поверхностей, в частности правило положительного градиента механических свойств, впервые описанного в работах И.В. Крагельского. В лаборатории наноструктурированных покрытий СамГТУ за счет управления параметрами асимметричного переменного тока, используемого для электроосаждения серебра, разработана технология получения серебряных покрытий с положительным градиентом микротвердости по глубине, свойства которых в зависимости от состава и структуры являются предметом данной статьи.

Известно, что повышения качества электрохимических покрытий можно достичь нано-добавками, вводимыми в электролит. Сравнительный анализ влияния ультрадисперсных частиц алмазов детонационного синтеза (УДА), диоксида циркония и оксида алюминия

Ибатуллин Ильдар Дугласович, доктор технических наук, доцент кафедры «Нанотехнологии в машиностроении». E-mail: [email protected]

Ненашев Максим Владимирович, доктор технических наук, профессор, проректор по научной работе Деморецкий Дмитрий Анатольевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Конверсионные и двойные технологии энергонасыщенных материалов и изделий». E-mail: [email protected] Галлямов Альберт Рафисович, аспирант Иванов Александр Николаевич, аспирант

микротвердость и скорость изнашивания серебряных покрытий показал (рис. 1), что максимальный эффект обеспечивается применением УДА.

25

20

™ т I "Sn

S X

1 s h

о 5

I

N

S

j 120

Ag+УДД Ag+ZrO2 A g+A I2O3

а)

140

г 20 * 0

Ag+УДА Ag+ZrO2 Д§+А 1203

б)

Рис. 1. Влияние нанодобавок на скорость изнашивания (а) и микротвердость (б) серебряных покрытий

Сравнительный анализ свойств серебряных покрытий, получаемых по новой технологии, с покрытиями сплавами «серебро-сурьма (2%)» и «серебро-никель (5%)», показал, что серебряно-алмазное покрытие при меньшей твердости (1 (60-80) кгс/мм2)

в 1,5-2 раза превышает износостойкость традиционных серебряных покрытий с

0

Исследования фрикционной совместимости различных материалов, работающих в паре с серебряными покрытиями, показали, что высокие триботехнические результаты достигаются при использовании в качестве сопряженного материала детонационных твердосплавных покрытий. Проведенные в лаборатории нанострукту-рированных покрытий исследования противоиз-носных свойств пары «детонационное покрытие ВК12 - серебряное покрытие» показали (рис. 6), что в данной паре, по сравнению с парой трения «сталь 40Х (НЯС45)-серебро» наблюдается существенное повышение износостойкости (до 5 раз), критической нагрузки (до 2,5 раз), нагрузки схватывания серебряных покрытий (до 2-х раз), а также снижение момента трения (до 2-х раз) и уменьшение температуры саморазогрева пары трения.

б)

Надежность изделий и материалов

в)

Рис. 7. Плавающие элементы герметизированных опор скольжения буровых долот: а) колпачки; б) втулки; в) шайбы

Новая технология нанесения серебряных покрытий нашла применение при серийном изготовлении плавающих элементов опор скольжения буровых долот (колпачков, шайб и втулок) для ОАО «Волгабурмаш» (рис. 7). Опытно-промышленные испытания опытных долот с новым серебряным покрытием на стенде ОАО «Волгабурмаш» показали значительное увеличение ресурса опор скольжения (200 часов) по сравнению с ресурсом типовых долот (около 150 часов). Сравнительные испытания упорных шайб Я7366 с традиционными покрытиями с добавкой сурьмы и серебряно-алмазными покрытиями показали в среднем снижение коэффициента трения на 23%.

Работа проводилась при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации.

PROPERTIES OF GRADIENT SILVER-DIAMOND COVERINGS

© 2012 ID. Ibatullin, M.V. Nenashev, DA. Demoretskiy, A.R. Gallyamov, A.N. Ivanov

Samara State Technical University

Structure and properties of antiscore antifrictional gradient silver-diamond coverings besieged from non-cyanic electrolyte with use of non-stationary regimes of electrochemical sedimentation are described.

Key words: silver-diamond covering, structure, physical and mechanical properties, asymmetric alternating current

Ildar Ibatullin, Doctor of Technical Sciences, Associate Professor at the Department "Nanotechnologies in Mechanical Engineering". E-mail: [email protected]; Maxim Nenashev, Doctor of Technical Sciences, Deputy Rector on Scientific Work. Email: [email protected]; Dmitriy Demoretskiy, Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Department "Conversional and Double Technologies of Power Saturated Materials and Products". E-mail: [email protected]; Albert Gallyamov, Postgraduate Student; Alexander Ivanov, Post-graduate Student