Технология восстановления подшипников скольжения
Анализ влияния технологических режимов формирования на структуру, физико-механические свойства композиционных гальванических покрытий. Разработка технологического процесса восстановления вкладышей подшипников скольжения коленчатого вала дизеля Д100.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 08.12.2012 |
| Размер файла | 3,4 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
Введение
1. Технология нанесения электрохимических покрытий и их свойства
1.1 Приготовление электролитов суспензий
1.2 Способы и устройства для электроосаждения
1.3 Влияние условий электролиза на физико-механические свойства износостойких покрытий
1.4 Электролитическое никелирование
1.5 Свойства композиционных никелевых покрытий с различными типами ультрадисперсных алмазных частиц
1.6 Микроструктура композиционных и поликомпозиционных покрытий
1.7 Твердость композиционных покрытий
1.8 Трение и износ композиционных гальванических покрытий
1.9 Свойства никелевых КЭП с нанодисперсными частицами (МоОз)n(Н2O)m
1.10 Оптимизация износостойкости композиционных гальванических покрытий с включениями твердых чатиц
1.11 Структура и свойства подшипниковых сплавов
2. Методика испытаний
2.1 Методика триботехнических испытаний
2.2 Методика измерения микротвердости
2.3 Методика исследования поверхности твердых материалов
2.4 Методика определения профиля дорожки трения
3. Результаты триботехнических испытаний
3.1 Результаты триботехнических испытаний никелевых КЭП с нанодисперсными частицами (МоОз)n(Н2O)m и (WОз)n(Н2O)m
3.2 Результаты триботехнических испытаний гальванических покрытий Pb-Sn, Pb-Sn-Sb
4. Технология восстановления подшипников скольжения
Заключение
Литература
Введение
Основными причинами выхода из строя деталей машин и металлоконструкций являются процессы изнашивания и коррозия. Известно, что в результате естественного изнашивания выходит из строя до 70% деталей и их соединений. Потери от коррозии также велики. Ежегодные потери металла от трения и износа в высокоразвитых капиталистических странах составляют до 4-5% валового национального дохода. Именно поэтому поиск путей снижения таких потерь актуален и исследования сегодня ведутся по многим направлениям. Одно из них - разработка новых технологий нанесения антифрикционных покрытий на детали, работающие в условиях трения (подшипники, втулки, направляющие вкладыши и т.п.). Такие покрытия должны обладать хорошей прирабатываемостью, износостойкостью, низким коэффициентом трения и малым износом контактирующего материала.
Появлению антифрикционных свойств в условиях трения способствует наличие в покрытиях таких металлов, как медь, свинец, олово, алюминий или включения частиц компонентов, обладающих смазочным действием (фторопласт, полиэтилен, фторированный графит, сульфид молибдена).
Использование метода гальванического нанесения антифрикционных покрытий из растворов позволяет проводить процесс при низких температурах и одновременно обрабатывать большое количество деталей. Кроме того, за счёт использования специальных приспособлений для крепления деталей, анодов сложной формы и экранов существует возможность размерного нанесения покрытий, что устраняет необходимость последующей механической обработки. Литературные сведения о таких покрытиях, растворах и способах их получения крайне ограничены, носят фрагментарный характер, и требуются дополнительные исследования для осуществления их реализации на практике.
При осаждении многих компонентных сплавов из фторборатных электролитов можно осаждать покрытия, обладающие антифрикционными свойствами, со скоростью порядка 1 мкм/мин до толщины 250-300 мкм. Испытания таких покрытий на вкладышах сельхозтехники показали, что по комплексу технических (микротвёрдость до 3200 Н/мм2, толщина не менее 50 мкм, устойчивость к воздействию нагрузок не менее 500 кг, адгезия не менее 600-800 Н/м) и технологических параметров (потребление энергоресурсов и материалов) предварительный вариант технологии и покрытия приближаются к лучшим зарубежным аналогам.
Высокими антифрикционными характеристиками обладает свинец. Высокая коррозийная стойкость свинца в различных средах в сочетании с низким коэффициентом трения позволяет использовать его плёнки для нанесения на специальные подшипники качения и скольжения. Легирование свинца другими металлами придаёт его поверхности новые свойства. В промышленности распространены сплавы свинца с оловом. Сплавы, содержащие до 5-25% олова, применяются как антифрикционные. Наиболее известными из тройных сплавов на свинцовооловянистой основе являются сплавы с медью и сурьмой, обеспечивающие хорошую прирабатываемость, большую износостойкость и стойкость против эррозии [10,13].
Введение в двойные сплавы третьего компонента (преимущественно сурьмы или меди) может существенно улучшить их физкомеханические свойства. Покрытия этими сплавами могут обеспечить хорошую прирабатываемость, высокую стойкость против эрозии и истирания. Скорость усталостного разрушения покрытий из сплавов Pb-Sn-Sb или Pb-Sn-Cu в 5 раз меньше, чем скорость усталостного разрушения сплавов Pb-Sn.
Однако в литературных источниках не приводятся данные о триботехнических свойствах антифрикционных сплавов в режиме граничного трения и трения без смазки в парах трения со сталью. Как известно, наиболее интенсивный износ подшипников скольжения наблюдается в момент начала движения сопрягаемых поверхностей, когда трущиеся поверхности разделены тонким слоем смазки.
Таким образом, в данном дипломном проекте рассмотрены два вида электрохимических покрытий: твёрдое (никелевые композиционные материалы) при сухом трении в паре с ситаллом и мягкие (Pb-Sn-Sb, Pb-Sn) в паре со сталью.
1. Технология нанесения электрохимических покрытий и их свойства
1.1 Приготовление электролитов суспензий
Повышение качества ремонта и восстановления изношенных деталей, снижение при этом энергетических ресурсов с широким применением безотходных технологий возможно на базе концентрации, специализации и кооперации производства с использованием автоматических и полуавтоматических производственных процессов и индустриально упрочняющей технологии восстановления деталей [7].
Внедрение технологических процессов упрочнения и восстановления деталей машин композиционными покрытиями связано также с технологической подготовкой производства. Основные нормативы проектирования гальванических цехов и участков, разработки технологических процессов по подготовке поверхности деталей к нанесению покрытий, а также выбор для этих целей оборудования, приспособлений, средств автоматизации и контроля вполне пригодны и для подготовки производства осаждения КЭП. Технологические особенности электроосаждения КЭП обусловлены только наличием в электролите дисперсной фазы. Поэтому вопросы приготовления электролита-суспензии (ЭС), выбора оптимальной схемы транспортировки дисперсной фазы к поверхности деталей, создание универсального или специального оборудования для осаждения КЭП, оптимизация технологических режимов электроосаждения, подбор номенклатуры упрочняемых или восстанавливаемых деталей требуют дополнительного обсуждения.
Для приготовления ЭС в качестве жидкой фазы используют различные электролиты никелирования широко применяемые в гальванотехнике. Выбор электролита обусловливается необходимостью сообщения матрице КЭП определенного свойства, например высокой износостойкости или высокой электропроводности. Технология приготовления и анализ электролитов для осаждения металлов и сплавов широко известны в гальванотехнике и могут быть полностью заимствованы при разработке технологии электроосаждения КЭП. В таблице 1 приведены составы некоторых электролитов для получения КЭП, большинство из которых применяют в гальванотехнике. Однако не исключаются случаи, когда осаждение металла и порошка требует разработки новых электролитов.
В качестве дисперсной добавки к электролитам применяют различные порошковые материалы, оксиды, карбиды, бориды, нитриды, алмазы и т. д. Для получения самосмазывающихся покрытий используют порошки твердых смазочных материалов. В качестве твердых смазочных материалов можно применять материалы из группы халькогенидов. Сульфиды, селениды и теллуриды имеют слоистую структуру, которая обеспечивает легкое расслоение частиц при трении подобно графиту, обладают высокой адгезией к металлическим поверхностям, не гидролизуются в воде, мало подвержены действию кислот и щелочей. Синтетически полученные халькогениды не содержат абразивных примесей и могут с успехом применяться как антизадирные присадки к маслам, в качестве твердых смазочных материалов для узлов трения, работающих на воздухе и в вакууме, для получения самосмазывающихся композиционных электрохимических композиционных покрытий.
В приготовленный электролит вводят небольшими порциями порошок и тщательно размешивают. Для повышения смачиваемости порошка в электролит часто вводят поверхностно-активные вещества (ПАВ). Необходимость увеличения количества включений частиц в покрытия и сообщения им определенного знака заряда побуждает вводить в ЭС специальные добавки. Выбор добавки, регулирующей электрокинетические свойства частиц, производят на основе эксперимента.
Традиционно используемые для получения КП дисперсные частицы труднодоступны и дороги. Нанодисперсные частицы гидратированного триоксида молибдена синтезировались путем термообработки растворов молибденовой кислоты, полученной в результате ионного обмена из растворов молибдата натрия. Установлено, что стабильность частиц дисперсной фазы в электролите никелирования определяется их размерами и степенью кристалличности. Аморфные частицы оксида, синтезируемые при низкотемпературном термостатировании (30-60 °С) или кипячении разбавленных (0.1 моль/л) растворов молибденовой кислоты, в среде электролита растворяются. При двустадийном последовательном кипячении вначале кратковременно (2-5мин) концентрированного (1 моль/л), а затем длительно (4 часа) разбавленного (0.1 моль/л) растворов молибденовой кислоты формируются кристаллические частицы оксида, характеризующихся небольшими размерами (60-120 нм), устойчивые в среде электролита. Сходные частицы формируются и в процессе гидротермального воздействия на разбавленные растворы молибденовой кислоты (0.1 моль/л) при давлении 5-20 атм. Полученные при использовании двух указанных методов частицы (МоОз)n(Н2O)m характеризуются наличием отрицательного заряда.
Синтезированные в процессе двустадийного кипячения раствора молибденовой кислоты частицы оксида при их введении в объем сульфатного электролита никелирования, включаются в формирующееся на катоде металлическое покрытие с образованием композитных пленок Ni-(МоОз)n(Н2O)m.
Для повышения физико-механических свойств КЭП и их износостойкости необходимы порошки с размерами частиц 0,1...0,2 мкм.
Для уменьшения агрегатирования порошки измельчают либо непосредственно в выбранном и приготовленном электролите, либо в воде, спиртовых растворах и т. д. Введение различных добавок, изменяющих поверхностные свойства частиц при ультратонком измельчении, имеет весьма существенное значение.
Таблица 1- Электролиты-суспензии (ЭС) для получения никелевых КЭП
|
ЭС |
Состав электролита, кг/м3 |
Дисперсная фаза |
|
|
1 |
Никель сернокислый 167-233, магний сернокислый 10-20, муравьиная кислота 60-80 |
MoS2, WS2, Al2O3, ZrO2, WC, алмаз |
|
|
2 |
Никель сернокислый 300-400, натрий фосфорнокислый 15-20, ортофосфорная кислота 60-70, спирт этиловый 15-20 |
MoS2, TiC, ZrB2, HfB2 |
|
|
3 |
Никель сернокислый 245, никель хлористый 30, аминоуксусная кислота 20 |
MoS2 |
|
|
4 |
Никель сернокислый 180-200, никель хлористый 25-35, натрий фосфорноватистокислый 5-10, ортофосфорная кислота 30-40 |
MoS2 |
|
|
5 |
Никель хлористый 200, соляная кислота 200 |
ZrB2 |
|
|
6 |
Никель сульфаминовокислый 300, никель хлористый 30, борная кислота 30 |
-BN |
Если жидкость или вводимые добавки обеспечивают повышение смачиваемости, то достигается высокая агрегативная устойчивость суспензии. Измельчение порошков связано с возможностью загрязнения ЭС продуктами износа механических частей измельчения вследствие кавитационной коррозии. Процесс магнитной сепарации не всегда позволяет избавиться примесей. Если диспергирование проводят в жидкостях, которые в дальнейшем выпаривают, то можно подобрать кислоту или смесь кислот, промывка в которых растворяет примеси. При измельчении порошка непосредственно в электролите необходимо откорректировать его рН, а перед осаждением КЭП суспензию проработать под током. Порошки очищают от примесей в случае получения КЭП со строго контролируемыми свойствами. Очистка желательна, если производят осаждение КЭП для работы в вакууме. Применение для осаждения с металлом частиц ультратонкого измельчения существенно облегчает решение вопросов очистки ЭС от шлама и других загрязнений. С этой целью можно использовать бумажные, тканевые, керамические или другие фильтры, которые пропускают мелкие частицы, но задерживают нерастворимые примеси анодов с размерами более 0,1 мкм. Аноды помещают в мешки из хлопчатобумажной ткани и других материалов [8].
1.2 Способы и устройства для электроосаждения
Наличие дисперсной фазы в электролитах обусловливает выбор способов транспортировки частиц к катоду и конструктивное оформление электролизера в связи с конфигурацией деталей и программой выпуска изделий. Подвод частиц к поверхности детали часто лимитирует весь процесс образования КЭП, поэтому необходимо направленное перемещение к катоду частиц и жидкости [3].
На рисунке 1 представлены некоторые способы доставки частиц в зону катода: а - покачиванием анодных штанг; б - осаждением в засыпанном порошке или в поле сил тяжести; в - барботированием суспензии сжатым воздухом или газом; г - вращением изделия; д - механическими мешалками; е - центробежным полем; ж - непрерывной седиментацией; з - ультразвуковыми или акустическими волнами. Перспективным способом электроосаждения КЭП является электронатирание поверхностей в суспензиях. Способ производительный и позволяет получить КЭП с большим количеством включений частиц в покрытии. При разработке технологии восстановления изношенных деталей двигателей внутреннего сгорания электроосаждением КЭП, использовали специализированные установки для электронатирания, разработанные в Хабаровском политехническом институте.
Рисунок 1. Некоторые способы доставки частиц в зону катода.
1 - ванна; 2 - электролит; 3 - анод; 4 - деталь; 5 - вентиль; 6 - насос; 7 - мешалка; 8 - вращающее устройство; 9 - компрессор; 10 - источник колебаний; 11 - воздушный фильтр; 12 - корзина; 13 - фильтр крупных частиц.
1.3 Влияние условий электролиза на физико-механические свойства износостойких покрытий
Изменение условий электролиза существенно влияет на свойства гальванических покрытий. При осаждении КЭП плотность тока, состав электролита и температура ванны также определяют количество включений в покрытии. Рассмотрим влияние технологических режимов осаждения на примере композиции Ni-MoS2.
С увеличением катодной плотности тока микротвердость электролитических композиций, полученных из ЭС1 и ЭС2, повышалась до 4000 МПа. Микротвердость осадков из ЭСЗ проходила через максимум (4300 МПа) и затем снижалась. Некоторое увеличение микротвердости наблюдалось при получении самосмазывающегося КЭП (СКЭП) из ЭС4. Максимальная микротвердость (4100 МПа) соответствовала изменению катодной плотности тока 6...10 А/дм2. Для оценки влияния плотности тока и количества включений на изменение мпкротвердости ставили дополнительные опыты. При тех же условиях электролиза получали осадки никеля без MoS2. Результаты показывают превалирующее влияние дисперсной добавки на увеличение микротвердости покрытий. Прирост микротвердости за счет дисперсной фазы в 1,5...2,0 раза выше. С уменьшением рН электролитов твердость композиций значительно изменялась. Она повышалась с 3400 до 4000 МПа у осадков из ЭС1, проходила через максимум (4100 и 4250 МПа) при получении покрытий из ЭС2 и ЭСЗ, снижалась с 4500 до 4000 МПа при повышении рН ЭС4. Изменяя рН электролитов в тех же пределах, как и при осаждении композиционных покрытий, получали никелевые покрытия без MoS2. Результаты измерения микротвердости еще раз подтвердили превалирующее влияние MoS2 (но не параметров процесса) на микротвердость композиций.
Исследования влияния плотности тока на сцепляемость с подложкой показали, что увеличение плотности тока снижает сцепляемость покрытий на 10-20 МПа вследствие повышенного включения MoS2 в покрытия. Поскольку количество включений из ЭСЗ-больше, то и снижение сцепляемости КЭП с подложкой оказывается заметней. С увеличением рН количество включений из ЭС1 и ЭСЗ возрастает. В этом случае наблюдаются такие же закономерности изменения внутренних напряжений и сцепляемости, как и при регулировании плотности тока.
Сравнивая результаты изменения микротвердости, внутренних напряжений и сцепляемости с количеством включений дисульфида в осадке от изменения режимов осаждения следует отметить корреляцию между ними до определенного предела. Так, микротвердость возрастала при увеличении содержания МоS2 в покрытиях до 3%. Дальнейшее повышение дисперсной фазы в покрытиях снижало микротвердость. Подобная закономерность обнаружена и при получении КЭП на основе железа с включениями MoS2 или WS2 и при осаждении никеля с карбидом титана и двуокисью циркония. Отмеченную выше закономерность можно объяснить, связывая изменение механических свойств композиций с влиянием дисперсной фазы и условий осаждения на процесс электрокристаллизации и структуру металла.
При использовании КЭП в узлах трения часто требуется обеспечить хорошую сцепляемость покрытия с подложкой, высокую износостойкость среднего слоя и иметь сравнительно мягкий приработочный слой, т. е. иметь определенные механические и антифрикционные свойства по толщине покрытия. В принципе эта задача может быть решена использованием в узлах трения поликомпознционных покрытий: твердые частицы позволяют за счет изменения объемного содержания по толщине покрытия регулировать механические свойства, а изменение количества смазочного материала позволяет регулировать антифрикционные свойства (рисунок 2)
Однако реализация поставленной задачи в настоящее время вызывает затруднение. Наибольшую сцепляемость покрытия с деталью можно обеспечить нанесением подслоя чистого покрытия или плавным выведением ванны на рабочий режим при отключенных средствах транспортировки частиц к катоду. Но требуемые свойства для зоны истирания и приработки могут быть обеспечены только программным изменением режима электроосаждения.
Рисунок 2 - Характер оптимального соотношения твердых (1) и смазывающих (2) частиц по толщине ПКЭП (I-зона сцепления; II- зона истирания; III- зона приработки)
1.4 Электролитическое никелирование
Никелевое покрытие классифицируется как защитно-декоративное и наносится на сталь непосредственно или с подслоем меди. На детали из медных сплавов никелевое покрытие наносится непосредственно.
Никелевые покрытия практически не изменяют прочностных пластических характеристик сталей в условиях приложения статических и динамических нагрузок.
Рассмотрим основные свойства никелевых покрытий. Твердость никелевых покрытий от 200 до 400 единиц HV. Предложен новый способ получения покрытий, обладающих повышенной твёрдостью. Он состоит в том, что гальваническое покрытие осаждается на электролите, в котором дисперированы твёрдые частицы. Эти частицы включаются в осадок, тем самым повышая его твёрдость[15].
Покрытия, полученные на никелевой основе, достигают прочности от 63 до 140 кг/мм2 . При сочетании твёрдость покрытия достигает 263 Rc. Такое покрытие сохраняет высокую твёрдость до температуры 2600 С .
Для защиты трущихся деталей никелевые покрытия могут быть рекомендованы при условии, незначительных нагрузок вследствие склонности покрытий к задиранию.
Никелевое покрытие по отношению к конструкционным сталям в электролитах является катодным. Покрытие обладает значительной пористостью, которая уменьшается пропорционально увеличению толщины слоя самого никеля или подслоя меди. Никелевое покрытие в зависимости от условий осаждения, предварительной подготовки поверхности или последующей отделки может быть блестящим, матовым или зеркальным; цвет покрытия белый с желтоватым оттенком.
При назначении никелевых покрытий на детали сложной конфигурации следует иметь в виду, что в углублениях (вследствие невысокой рассеивающей способности электролита) толщина слоя уменьшается до 50%, а в отверстиях, каналах и щелях может отсутствовать.
Покрытие выдерживает запрессовку, изгибы; при расклепке и развальцовке возможны случаи отслаивания.
Сплавы вольфрама удается получить в основном только с хромом, железом, кобальтом и никелем. В электролите, содержащем 250 г/л сульфата никеля, 20 г/л хлорида никеля, 30г/л борной кислоты и 2 г/л вольфрамата натрия, при температуре 50С и катодной плотности тока 0,2 А/дм2 можно получить никельвольфрамовые покрытия с 7 - 8% вольфрама.
При повышенных значениях pH и увеличении растворимости солей вольфрама за счет комплексобразования с органическими кислотами удается получать сплавы, содержащие до 45% вольфрама. Аналогичным путем из лимоннокислых комплексов в присутствии аммиака получают вольфрамокобальтовые сплавы с содержанием вольфрама до 65% [15].
1.5 Свойства композиционных никелевых покрытий с различными типами ультрадисперсных алмазных частиц
В настоящее время растет интерес к получению покрытий, содержащих ультрадисперсные частицы, размеры которых составляют лишь несколько десятков или сотен ангстрем. Ультрадисперсные системы могут быть применены для создания сверхтвердых композиционных материалов, дисперсного упрочнения металлов и сплавов, для разработки металлокерамического режущего инструмента . Использование определенных ультрадисперсных систем в качестве второй фазы в композиционных покрытиях приводит к улучшению их физико-механических свойств, измельчению структуры (величина блоков уменьшается до 100 нм и менее) по сравнению с аналогичными чистыми покрытиями, что может найти широкое применение при разработке и изготовлении микродвигателей, микропереключателей и других микромеханических устройств. Среди известных ультрадисперсных систем интерес представляют ультрадисперсные алмазы (УДА), образующиеся при детонации некоторых видов взрывчатых веществ в замкнутом объеме. Описаны условия получения и свойства композиционных электрохимических покрытий на основе хрома, цинка, никеля, благородных и иных металлов и сплавов с включением в состав гальванического осадка от десятых долей до нескольких массовых процентов УДА. Упрочняющие эффекты, вызванные столь малым содержанием частиц УДА, могут быть обусловлены не только размером и числом соосажденных ультрадисперсных частиц, но также строением и свойствами поверхности УДА, в том числе такими, как величина удельной поверхности и ее химический состав, удельная адсорбция ионов электролитов, знак и величина электрокинетического потенциала. Показано, что такие характеристики могут варьироваться в зависимости от условий получения и химической обработки УДА. Целью настоящей работы являлось исследование структурных и физико-механических свойств никелевых композиционных покрытий, полученных электрохимическим методом с тремя типами ультрадисперсных алмазных частиц, различных по адсорбционно-структурным характеристикам [12].
Композиционные никелевые покрытия толщиной 20 мкм, содержащие УДА, осаждали на стальные образцы (20x40x1 мм) из электролита типа Уоттса, содержащего, в г/л: NiSO4*7H30 - 240 г/л, NiCl2*2Н2О - 40, Н3ВО2 - 30 г/л, рН 3,8 при температуре 50"С, плотности тока 6 А/дм2. Концентрацию алмазных частиц, полученных методом детонационного синтеза (НПО "СИНТА", Беларусь), меняли в электролите от 0 до 20 г/л. Использовали три типа ультрадисперсных алмазных частиц с размером 4-6 нм (таблица 2). Частицы УДА, введенные в электролит никелирования, склонны к коагуляции и оседанию в виде подвижного рыхлого слоя на дно ванны. Для поддержания частиц во взвешенном состоянии применялось умеренное перемешивание электролита.
Содержание ультрадисперсных алмазных частиц определяли кулонометрическим методом на экспресс-анализаторе АН-7529 (СССР) и Оже-электронной спектроскопией. Микротвердость по Vickers определяли на MICROMET-II с нагрузкой 0,5 Н. Структуру композиционных покрытий исследовали методом просвечивающей электронной микроскопии с ускоряющим напряжением 100 кВ.
Таблица 2 - Свойства трёх типов ультрадисперсных алмазных частиц
|
Тип частиц |
Свойства частиц |
Внешний вид частиц |
||||
|
а |
б |
в |
г |
|||
|
1 |
98,5/1,5 |
323 |
0,3-0,6 |
0,9-1,8 |
Серые |
|
|
2 |
95/5 |
287 |
2,1 |
7,5 |
Тёмно-серые |
|
|
3 |
75/25 |
265 |
4,5 |
17 |
Чёрные |
а - соотношение алмазной к неалмазной формам углерода, (масс. %); б- удельная поверхность, (м2/г); в- адсорбция потенциал-определяющих ионов, (Н+, ОН-, мг-экв/г); г- адсорбция потенциал-определяющих ионов (Н+ и ОН-, мг-экв/м2).
После отделения от подложки осадки утонялись с обеих сторон электрохимическим способом в растворе, содержащем 640 мл ортофосфорной кислоты, 200 мл серной кислоты, 150 мл воды, при анодной плотности тока 15 мА/см2. Коэффициент трения и износ исследовали на фреттинг-анализаторе с микропроцессорным управлением и цифровой обработкой данных. В качестве контртела в фреттинг анализаторе использовали корундовый шарик диаметром 10 мм, твердостью 2000 кг/мм2 и шероховатостью поверхности 0,2 мкм. Горизонтально расположенная плоская поверхность исследуемого образца подвергалась линейному вибрационному перемещению с постоянной частотой (2 и 8 Гц) и амплитудой (0,5 и 0,1 мм). Испытания проводились при температуре 20°С в обычной атмосфере и влажности 50%. Объемный износ был оценен лазерным интерферометром после 100000 фреттинговых циклов.
Свойства полученных композиционных покрытий заметно различаются в зависимости от типа алмазных частиц. Основой всех испытанных образцов УДА является алмазный кристаллический остов. Особенностью каждого типа УДА является сформированная в процессе химической обработки периферия алмазной частицы, состоящая преимущественно из "неалмазных" полициклических углеродных структур. В процентном отношении доля неалмазного углерода в УДА изменяется от 1,5% (тип 1) до 25% (тип 3) от массы вещества. Существенно, что так называемый неалмазный углерод в данном случае не составляет отдельной фазы или отдельных частиц и не определяется кристаллографически как графит или микрографит. Две формы углерода - алмазная и неалмазная дифференцируются по электронному состоянию атомов и химической реакционной способности в отношении жидко-фазных окислителей. Роль и задача периферических неалмазных структур - обеспечить максимальное взаимодействие частицы с матричным материалом, в данном случае - с никелем в момент его электрокристаллизации на катоде, "Алмазный" тетраэдрический 5р3-углерод в химическом и сорбционном плане малоактивен, "неалмазные" электронные конфигурации углерода (sp2 и sp) гораздо более лабильны и вместе с гетероатомами кислорода и водорода формируют адсорбционно активную "шубу" поверх алмазного ядра, связанную с кристаллическим остовом частицы устойчивыми химическими связями. Таким образом, испытуемые типы УДА можно считать алмазными частицами с алмазной (тип 1), комбинированной (тип 2) и "неалмазной" (тип 3) поверхностью. Результаты экспериментов показывают, что тип и свойства поверхности влияют на то, как активно частицы УДА внедряются в металлическую матрицу, а главное - влияют на структуру и свойства покрытия. Под активностью частиц УДА в данном случае мы понимаем не только количество алмазов, которые включаются в покрытие, но и степень влияния алмазных частиц на структуру и свойства гальванического осадка. Иными словами, "активные" частицы УДА внедряются в покрытие в большем количестве при прочих равных условиях (в первую очередь при одинаковой концентрации УДА в электролите).
Во время электроосаждения взвешенные алмазные частицы взаимодействуют с поверхностью растущего осадка благодаря гидродинамическим, молекулярным и электростатическим силам. Этот сложный процесс приводит к формированию композиционных электрохимических покрытий. Оже-электронные профили показывают, что ультрадисперсные частицы внедряются в никелевую матрицу, причем, поверхностные слои никелевой матрицы содержат большее количество частиц УДА. Зависимость количества алмазных частиц от их концентрации в растворе, приведенная на рисунке3 показывает, что исследуемую систему можно объяснить моделью Гуглиелми [12].
В никелевые покрытия, полученные из электролита, содержащего УДА типа 3, внедряется наибольшее количество частиц, что кореллирует с адсорбционными характеристиками порошков (таблица 2). Поверхность алмазных частиц типа 3 обладает более выраженными сорбционными свойствами по отношению к ионам Н+, ОН-. В свою очередь высокая удельная адсорбция этих ионов приводит к увеличению молекулярного и электростатического взаимодействия между частицами дисперсной фазы и матричным металлом и облегчает внедрение частиц в матрицу.
Рисунок 3 - Содержание алмазных частиц в покрытии (масс.%) в зависимости от их концентрации в электролите-суспензии (г/л). 1-частицы типа-1, 2-частицы типа-2, 3-частицы типа-3.
Композиционные покрытия имеют велюровый вид от светло-серого (тип 1) до серого (тип 3), ямки питтинга отсутствуют.
Структурные исследования показали, что чистые никелевые покрытия содержат двойники, дислокационные скопления внутри зерен, сосредоточение отдельных дислокаций, дислокационных стенок толщиной 20 нм вдоль границ зерен. Средний размер зерна составляет 5OO нм. Размер зерна композиционных никелевых покрытий различается в зависимости от типа внедренных алмазных частиц. Внедрение частиц типа 1 и 2 в никелевую матрицу приводит к уменьшению размера зерна до 300 нм, образованию дислокационных стенок толщиной 50 нм, дислокаций в виде клубков и сеток вдоль зеренных границ и утолщению границ зерен. Размер зерна композиционных покрытий, содержащих частицы типа 3, составляет 50-100 нм, дислокации клубкового типа сосредоточены вдоль границ.
Микротвердость композиционных покрытий зависит от концентрации соосажденных алмазных частиц для всех исследуемых типов УДА (рисунок 4) и увеличивается на 50-75% по сравнению с чисто никелевым покрытием. Покрытия с частицами типа 3 имеют более высокую микротвердость по сравнению с покрытиями, содержащими два другие типа частиц. Это может быть связано с измельчением никелевой матрицы в результате внедрения большего количества частиц. В отношении функциональности покрытий наиболее важными свойствами являются коэффициент трения и износостойкость. Композиционные никелевые покрытия, содержащие частицы УДА типа 3, имеют наименьший коэффициент трения (рисунок 5 и 6). Объемный износ для чистого никелевого и композиционных покрытий, содержащих час- тицы типа 3 (рисунок 7), определен для 100 000 фрет-тинговых циклов. Износостойкость КЭП с УДА частицами типа 3 в 2 раза выше, чем чисто никелевого покрытия (рисунок 7). На объемный износ влияют как концентрация, так и тип алмазных частиц.
Фрикционное поведение многофазных материалов описано в литературе. Однако приведенные подходы статистически применимы к идеальным поверхностям, в то время как при износе многофазных материалов топография поверхности изменяется практически постоянно. Локализованный износ имеет место в первой фазе истирания, после чего частицы становятся более загруженными. Этот динамический процесс может вести к увеличению износостойкости композиционных материалов. Фреттинговые свойства осадков в общем случае зависят от размера, формы и распределения второй фазы. В случае ультрадисперсных частиц, собственный размер которых пренебрежимо мал по сравнению с высотой микрорельефа в лунке износа, определяющими становится структурные особенности испытуемого покрытия. Экспериментальные данные показывают, что износ композиционных покрытий уменьшается с увеличением содержания частиц в покрытиии это коррелирует со структурными изменениями, в частности, с уменьшением размера зерна никеля. Рост износостойкости наиболее значителен в случае частиц типа 3 (рисунок 7).
Таким образом, композиционные никелевые покрытия с включением ультра дисперсных алмазных частиц типа 3 имеют одновременно наилучшие характеристики микротвердости и износостойкости. Это необычное сочетание свойств дает основание говорить о том, что ультрадисперсные частицы алмаза, в отличие от обычных мелкодисперсных порошков, являются не столько наполнителем, или второй фазой, сколько специфическим структурообразующим агентом в процессе электрокристаллизации металла.
Рисунок 4 - Микротвердость композиционных покрытий в зависимости от концентрации частиц в электролите-суспензии. 1-частицы типа-3, 2-частицы типа-2, 3-частицы типа-1.
Очевидно, что в силу малого размера частиц и их невысокого содержания в покрытии, повышение микротвердости КЭП не может быть связано с твердостью алмаза, а улучшение антифрикционных свойств - с низким коэффициентом трения алмаза или смазывающими свойствами графитоподобных структур. В основе упрочнения УДА-содержащих покрытий лежит целый ряд благоприятных изменений структуры металлического осадка. По-видимому, наиболее существенной причиной для такого рода изменений может служить наличие в покрытии чрезвычайно развитых по площади граничных слоев "алмаз-металл". Расчеты показывают, что в композиционном никелевом покрытии, содержащем один массовый процент УДА с удельной площадью поверхности порядка 300 м2/г, площадь граничных слоев может достигать 20-25 м2 на 1 см3 никелевого осадка. Не менее важным фактором является, по-видимому, характер взаимодействия веществ на границе раздела "алмаз-металл". Из полученных результатов видно, что адсорбционно и химически активная поверхность частиц типа 3 обеспечивает более высокий уровень упрочнения покрытий, чем алмазная поверхность частиц е низкой удельной адсорбцией. Исходя из такой модели, можно прийти к выводу, что важнейшей задачей в создании КЭП с ультрадисперсными частицами является формирование заданных свойств поверхности этих частиц с тем, чтобы граница раздела "частица-металл" служила не слабым, но усиливающим и упрочняющим звеном в структуре композиционного покрытия.
Рисунок 5 - Изменение коэффициента трения поктытий в зависимости от числа фреттинговых циклов.1- без частиц; 2-частицы типа 3; 3- чаcтицы типа 2; 4- частицы типа 1.
Рисунок 6 - Зависимость коэффициента трения от числа фреттинговых циклов
Рисунок 7 - Обьемный износ композиционных покрытий в зависимости от содержания частиц типа 3
Исходя из исследований никелевых композиционных покрытий, содержащих различные типы алмазных частиц, можно сделать следующие выводы:
1. Электролитическое осаждение никеля с ультрадисперсными алмазными частицами из электролита типа Уоттса зависит от адсорбционноструктурных характеристик поверхности УДА. Содержание алмазных частиц в покрытии не превышает 1 масс. %.
2. Размер зерна и структура электролитического никелевого покрытия зависит от типа соосажденных ультра дисперсных алмазных частиц. Получены нанокристаллические никелевые осадки с.размером зерна никеля 50-100 нм,
3. Коэффициент трения никелевых покрытии, содержащих УДА типа 3, по сравнению с чистыми никелевыми покрытиями уменьшается с 0,43 до 0,33; микротвердость растет от 250 до 440 кг/мм2,износостойкость увеличивается в 2 раза [ 12 ].
1.6 Микроструктура композиционных и поликомпозиционных покрытий
Структура электроосаждаемых металлов зависит от многих факторов и определяется относительной скоростью образования центров кристаллизации (зародышей и их роста). Диспергированные в электролите частицы ужесточают условия кристаллизации металлов вследствие их непрерывного контактирования и включения в катод. Это влечет за собой непрерывное изменение микроповерхности катода, перераспределение катодного тока и изменение условий свободного роста кристаллов [9].
От структуры матрицы, количества и свойств дисперсной фазы зависят механические и эксплуатационные свойства КЭП. Например, твердость, прочность, пределы текучести и выносливости, внутренние напряжения первого рода определяются объемом структуры, превышающим величину зерна. Микротвердость, микропластичность, микронапряжения локализуются в объеме зерна. Границы зерен, блоки мозаики, неметаллические включения, дефекты, связанные с субструктурными несовершенствами, определяют фазовые переходы, теплофизические, электрофизические и другие свойства КЭП.
Для получения покрытий использовали MoS2 с размерами частиц основной фракции 0,75-2,0 мкм. Однако в покрытиях равномерно распределяются частицы 0,1-0,5 мкм пропорционально концентрации в суспензии. Изучение шлифов КЭП Cu- MoS2, Ni- MoS2, Fe- MoS2 показало, что в покрытии частицы MoS2 изменяют свою первоначальную форму - становятся шарообразными под действием кристаллизационного давления. С увеличением дисперсной фазы в электролите отчетливо проявляется тенденция частиц к агрегатированию. Исследования микроструктуры показывают, что количество частиц, захваченных матрицей, зависит от их природы. Наиболее легко заращиваются электропроводные частицы или частицы полупроводниковой природы, они обеспечивают наибольшее количество включений в покрытия. Послойное заращивание частицы приводит к сильному искривлению слоёв роста покрытий. Поскольку частица частично экранирует поверхность катода от силовых линий, у её основания всегда имеются тонкие слои (около 10-5 см). По мере приближения к вершине частицы толщина слоя повышается до 10-4 см.
Исследования микроструктуры показывают, что, регулируя количество дисперсной фазы в покрытиях, можно изменять напряженное состояние поверхностного слоя. В силу наибольшего развития внутренних напряжений сжатия количество микротрещин, пор и других несплошностей матрицы значительно снижается. Поскольку преобладает включение мелких частиц в покрытия, это должно весьма существенно влиять на изменение размера блоков, плотности дислокаций и, как следствие, - на физико-механические свойства КЭП.
Из изложенного следует, что структура покрытий электроосаждаемых металлов в процессе получения КЭП должна быть мелкокристаллической, более сложной, менее текстурированной, чем при обычном электроосаждении металлов.
Покрытия с максимально допустимым количеством частиц будут иметь наиболее сложную структуру и высокую прочность металла [9].
1.7 Твердость композиционных покрытий
Твердость КЭП определяется условиями кристаллизации металла, содержанием и свойствами дисперсных материалов, условиями электролиза и в большинстве случаев имеет более высокие значения, чем чистые металлы.
Понижение твердости КЭП наблюдается в случае применения материалов с низкой плотностью типа графита, дисульфида молибдена. Это объясняется тем, что в момент контактирования с катодом эти частицы в большинстве тем, что в момент контактирования с катодом эти частицы в большинстве случаев не обладают достаточным импульсом силы для создания плотного контакта, наклепа, изменения условий кристаллизации и, в некоторых случаях, внедряется в покрытие в виде агломерированных групп, придающих покрытию повышенную прочность [9].
Исследованию твердости придают большое значение, так как это позволяет косвенно судить о некоторых физико-химических и физико-механических свойствах КЭП. Характер изменения твердости в ряде случаев удовлетворительно коррелирует с износостойкостью. Однако максимальная твердость не всегда соответствует высокой износостойкости, поскольку последняя является интегральной характеристикой сложного взаимодействия различных факторов процесса, влияющих на внутренние напряжения, наводороживание покрытий и в значительной мере обусловлена внешними условиями трения. Твердость КЭП зависит главным образом от влияния водорода и дисперсных частиц на искажение кристаллической решетки металла. Наибольшую твердость имеют КЭП с явно выраженным повреждением кристаллической решетки. Поэтому при получении КЭП следует стремиться к высокой, но не максимальной твердости.
Микротвердость покрытий измеряли на приборе ПМТ-3. На рисунке 8 показано влияние дисперсной фазы на твердость покрытий. С увеличением количества частиц в покрытиях твердость возрастает. Независимо от кристаллического строения частиц оксиды, карбиды и бориды повышают твердость никелевых КЭП на 800...2000 МПа. Это можно обьяснить тем, что модуль сдвига дисперсных материалов выше, чем у никеля и железа.
Рисунок 8 -Зависимость твердости никелеквых покрытий от концентрации частиц в ванне (50А/дм2; pH=1,5; 600C);1- Ni- WC; 2- Ni - TiC; 3- Ni - ZrO2; 4 - Ni - Al2O3; 5- Ni- ZrB2; 6 - Ni - HfB2
1.8 Трение и износ композиционных гальванических покрытий
Для восстановления деталей машин с небольшим износом могут быть использованы электролитические покрытия, при нанесении которых возможно применение автоматических линий и обеспечение оптимальных припусков для механической обработки. В этом случае возникает необходимость нанесения покрытий толщиной 0,5 мм и более, что исключает влияние основы на процессы трения и износа. На трибологические свойства осадков влияют условия электролиза и способы их обработки. Физико-механические свойства покрытий существенно зависят от состава электролита, режимов электролиза, вида источника питания и технологии их нанесения. Поэтому трение и износ гальванических покрытий могут быть рассмотрены только в тесной связи с особенностями формирования их структуры на катоде [7].
Для обработки электролитических покрытий, как правило, применяется шлифование. В отдельных случаях они подвергаются точению и поверхностному пластическому деформированию.
В ремонтной практике необходимы покрытия большой толщины. Поэтому следует уделять внимание повышению скорости осаждения.
Большое значение для КЭП имеет выбор материала матрицы. Металлы с гексагональной кристаллической структурой имеют более низкий коэффициент трения и износ по сравнению с объемно или гранецентрированными кубическими решетками. Например, рутений имеет коэффициент трения в 6 раз меньший, чем родий, хотя по физико-механическим свойствам эти металлы близки и основное их различие заключается в кристаллическом строении.
Низкие значения коэффициента трения металлов с гексагональной решеткой обусловлены сравнительно небольшим количеством плоскостей скольжения, низкой пластичностью и высокой хрупкостью. Свойство низкой адгезии у металлов с гексагональной кристаллической структурой чрезвычайно важно для получения КЭП, работающих в вакууме, где адгезионная составляющая силы трения составляет примерно 80%. Невозможно подобрать пару трения, которая не имела бы схватывания. Отсюда совершенно очевидна важная роль адсорбированных окисных и других пленок в условиях трения без смазочного материала на воздухе и необходимость наличия смазочной пленки при трении в вакууме.
Гальваническое покрытие при отсутствии смазочного материала эффективно снижает коэффициент трения только в случае нанесения на твердую подложку. Покрытие стали медью, цинком, оловом, свинцом, серебром обеспечивает низкий коэффициент трения. Нанесение таких покрытии на мягкую подложку (например, медь на цинк) совершенно непригодно для узлов трения. Помимо упрочняющего влияния, которое твердые частицы оказывают на матрицу, частицы могут снижать коэффициент трения в случае адсорбции на них мономолекулярных слоев жидкости или газов. В другом случае частицы пропахивают материал контртела, если прочно связаны с матрицей или, покидая ее, в силу слабой адгезионной связи, увеличивают абразивный износ сопрягаемых поверхностей.
Кристаллическая структура частиц существенно влияет на механические и антифрикционные свойства КЭП. Исследование физико-механических свойств и износостойкости КЭП на основе никеля, железа, хрома с частицами гексагональной и кубической кристаллической структуры показало неоднозначное влияние природы и строения частиц на твердость и износостойкость КЭП в условиях трения без смазочного материала. Наиболее эффективно повышают твердость КЭП бориды, менее эффективно карбиды. Частицы с кубической кристаллической структурой намного повышают твердость никеля. Это связано с более равномерным распределением по объему покрытия локальных напряжений и значительным повышением упругих свойств матрицы. Уменьшение пластичности матрицы связано с большим влиянием кристаллического строения частиц на твердость.
Не найдено существенного влияния природы частиц на износостойкость КЭП: для осаждения с никелем более эффективны оксиды, с железом -- бориды, с хромом -- карбиды. Проведенные исследования позволяют сделать вывод о значительном влиянии на износостойкость механических характеристик твердых частиц, которые в основном характеризуют их склонность к сопротивлению деформациям сдвига и хрупкому разрушению.
Большой ряд дисперсных материалов, имеющих слоистое строение, способен обеспечить низкий коэффициент трения на воздухе и в вакууме. Многие из них использованы для получения самосмазывающихся и поликомпозиционных покрытий. Введение в матрицу таких частиц обычно повышает ее пластичность и склонность покрытий к деформационному упрочнению. Покрытия с твердыми смазочными материалами пригодны для работы в условиях вакуума, применение их для узлов трения на воздухе ограничивается температурным режимом и окисляемостью частиц, вследствие чего коэффициент трения резко возрастает. Однако при умеренных нагрузках и скоростях скольжения (до 4 м/с) твердые смазочные материалы значительно снижали трение и износ КЭП. Таким образом, дисперсные частицы для получения КЭП необходимо выбирать с учетом их свойств, природы и кристаллического строения, свойств матрицы, ее кристаллической структуры и условий трения.
Особый интерес представляют самосмазывающиеся покрытия СКЭП. Требования высокой надежности к покрытиям обусловливаются влиянием внешних факторов: вакуума, ионизирующего излучения, агрессивных сред, перепадов температур и т. д. Для покрытий, работающих в условиях вакуума, в. качестве показателя надежности можно использовать коэффициент трения. Установлено, что он зависит от окружающей среды, удельных нагрузок, скоростей скольжения, температуры. С другой стороны, эти же факторы влияют и на смазывающие свойства дисперсных материалов [3].
С увеличением объема включений MoS2 до 1,5% в композициях коэффициент трения на воздухе снижался от 0,23 до 0,08. Интенсивность изнашивания контртела также снижалась. В процессе трения температура в узле трения возрастала от 150 до 240°С, а интенсивность изнашивания КЭП повышалась, что связано с высокими внутренними напряжениями, наводороживанием и снижением модуля сдвига матрицы. Дисульфид молибдена, переходя в процессе трения на контртело, напротив, снижал его износ. Следовательно, малое содержание MoS2 в покрытиях недостаточно эффективно, так как с повышением температуры в зоне трения прогрессирует окислительное изнашивание.
Для выяснения влияния дисперсной фазы ЭС на антифрикционные свойства покрытий в вакууме, пакрытия испытывали в вакууме 1,33 10-3 Па при скорости скольжения 1,0 м/с и нагрузке 19,62 Н/см2. Коэффициент трения, температура в узле трения и интенсивность изнашивания СКЭП с увеличением объема MoS2 в покрытиях до 20% снижаются однозначно. Наименьший износ покрытий наблюдался в паре трения со сталями 20Х13, бронзой и титаном. Низкий коэффициент трения (0,1-0,15) этих материалов обусловлен их высокой поверхностной энергией и адгезией дисульфида молибдена. Кроме того, эти материалы имеют низкий коэффициент трения в паре с никелем и его окислами.
Наилучшей работоспособностью в вакууме обладают СКЭП в паре трения со сталью 20Х13. Испытания титана в паре с композиционным покрытием показали, что он работоспособен как на воздухе, так и в вакууме. По сравнению с трением на воздухе температура в зоне трения несколько повышалась, это объясняется отсутствием конвективного теплообмена в вакууме и связано с некоторым повышением интенсивности изнашивания покрытий.
Рассмотрим триботехнические характеристики никелевых КЭП:
Наибольшее количество КЭП получают на основе никеля благодаря технологичности процесса, хорошей осаждаемости никеля с дисперсными частицами и высоких физико-механических свойств покрытий. Исследования износостойкости никелевых покрытий в условиях трения без смазочного материала выполнены М.И. Быковой. При полужидкостной смазке износостойкость КЭП с ZrO2 и А12О3 возрастает в 1,5...2,5 раза. При наличии в никеле (9...12% объема) карбидов титана, вольфрама или хрома износостойкость КЭП в 20...50 раз выше, чем у никелевых покрытий, что также превышает износостойкость стали 45, закаленной ТВЧ.
В условиях трения без смазочного материала испытаны никелевые КЭП с карбидами, оксидами, боридами. Композиции никеля с частицами WC, А12О3 и ZrO2 получены из ЭС1 (см. таблицу 3). Из ЭС2 получены композиции Ni-TiC и Ni-HfB2. Из ЭС5 никель осаждали с боридом циркония. Наличие в электролитах никелирования взвешенных частиц по-разному влияет на износостойкость КЭП. Минимальный удельный износ имеют композиции с карбидом титана (кубическая кристаллическая структура, собственная твердость 32000 МПа). Весьма эффективно снижает износ А12О3 (кубическая кристаллическая решетка). В общем случае дисперсная фаза снижает удельный износ никелевых КЭП в 2,5...5 раз по сравнению с гальваническими покрытиями (рисунок 9).
Износостойкость никелевых КЭП равна или выше износостойкости закаленных углеродистых, конструкционных и легированных сталей. Никелевые поликомпозиционные покрытия получают из тех же электролитов, что и КЭП. Характер изменения удельного износа определяется количеством включений в покрытии и их влиянием на предел текучести матрицы. Установлено, что ПКЭП Ni-Al2O3-MoS2, Ni-TiC-MoS2, Ni-HfB2-MoS2, Ni-ZrB2-MoS2 по износостойкости превосходят ранее полученные композиции железа и закаленные стали ЗОХГТ, У 10, У12А, 40Х, 45. Они конкурируют с хромовыми покрытиями и имеют коэффициент трения ниже, чем аналогичные композиции без дисульфида молибдена. В таблице 3 приведена износостойкость никелевых КЭП, полученных по оптимальной технологии электроосаждения.
1- Ni-WC-MoS2; 2- Ni-TiC-MoS2; 3- Ni-Аl2Оз-MoS2; 4- Ni-ZrO2-MoS2; 5- Ni-ZrB2-MoS2; 6- Ni-HfB2-MoS2
Рисунок 9 - Изменение удельного износа никелевых покрытий в зависимости от концентрации суспензии (50 А/дм2; pH=1,5; 60 °С)
1- Ni-WC-MoS2; 2- Ni-TiC-MoS2; 3- Ni-Аl2Оз-MoS2; 4- Ni-ZrO2-MoS2; 5- Ni-ZrB2-MoS2; 6- Ni-HfB2-MoS2
Рисункок 10 - Изменение удельного износа никелевых ПКЭП в зависимости от концентрации в ванне MoS2 (a) и твердых частиц (б) (80 А/дм2; рН=1,4; 20°С)
Таблица 3 - Износостойкость никелевых КЭП при трении без смазочного материала
|
Покрытие |
Объёмная доля включений, % |
Микротведость, МПа |
Удельный износ, W 10-5мм3/Н м |
|
|
Ni-WC |
0…4,0 |
3600…4000 |
5,2…2,0 |
|
|
Ni-TiC |
0…4,0 |
3600…5200 |
5,2…1,4 |
|
|
Ni-Al2O3 |
0…8,1 |
3600…5000 |
5,2…0,8 |
|
|
Ni-ZrO2 |
0…8,2 |
3600…5000 |
5,2…2,0 |
|
|
Ni-ZrB2 |
0…4,5 |
3600…4500 |
5,2…1,8 |
|
|
Ni-HfB2 |
0…2,3 |
3600…4600 |
5,2…1,6 |
|
|
Ni-WC-MoS2 |
0…6,4 |
3600…3900 |
5,2…1,8 |
|
|
Ni-TiC-MoS2 |
0…8,6 |
3600…4500 |
5,2…0,4 |
|
|
Ni-Al2O3-oS2 |
0…7,3 |
3600…3800 |
5,2…0,3 |
|
|
Ni-ZrO2-MoS2 |
0…6,2 |
Подобные документы
Назначение и принцип работы подшипников скольжения. Свойства политетрафторэтилена. Технология сборки подшипников скольжения. Определение зависимости предела прочности композита от амплитуды колебаний. Прочностные характеристики от амплитуды колебаний.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 17.05.2015Назначение ступицы шкива коленчатого вала и анализ технологического процесса ее изготовления. Анализ условия работы ступицы шкива коленчатого вала, видов и процессов ее изнашивания. Анализ дефекта детали и технологических способов восстановления.
курсовая работа [172,1 K], добавлен 26.12.2011Обоснование размера производственной партии. Выбор способа восстановления дефектов коленчатого вала автомобиля ЗИЛ-131. Схемы технологических процессов. Определение припусков на обработку, годовой трудоёмкости. Оборудование и приспособления участка.
курсовая работа [35,2 K], добавлен 25.09.2013Технология восстановления коленчатого вала методом хромирования. Показатели качества покрытия при хромировании. Механическая обработка. Составы щелочных растворов для химического обезжиривания. Установка для электролитического осаждения металлов.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 21.01.2014Обмен веществам между сервовитной пленкой и смазочным материалом. Эксплуатационные свойства смазочных масел. Окисление масла кислородом воздуха. Основные причины обводнения масла в смазочных системах. Антифрикционные свойства подшипников скольжения.
реферат [310,4 K], добавлен 03.11.2017Классификация подшипников по виду трения и воспринимаемой нагрузке. Устройство и область применения подшипников скольжения, их достоинства и недостатки. Назначение и виды фрикционных муфт, материал для их изготовления. Конструкция фрикционного диска.
контрольная работа [2,2 M], добавлен 28.12.2013Неисправности оборудования и их классификация. Основные виды износа деталей. Экономическая целесообразность их восстановления. Расчет ремонтных размеров. Составление технологического процесса восстановления детали. Расчет режимов обработки, нормы времени.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 26.04.2010Расчет и выбор посадок подшипников скольжения, с натягом для соединения зубчатого венца со ступицей, переходных посадок для соединения червячного колеса с валом. Материал зубчатого венца. Диапазон и число членов параметрического ряда механизма.
курсовая работа [458,4 K], добавлен 20.11.2010Описание возможных дефектов работы коленчатого вала. Особенности наиболее рациональных способов восстановления дефектов. Разработка схемы и методики технологического процесса восстановления детали. Определение норм времени на выполнение операции.
контрольная работа [144,7 K], добавлен 23.01.2014Подшипник как техническое устройство, являющееся частью опоры. Производство в соответствии с требованиями подшипников качения, а именно шарикоподшипников радиальных однорядных. Трение скольжения подшипников качения. Структура однорядного шарикоподшипника.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 26.11.2010
