Development of Wear Resistant Coatings Formed by Plasma Spraying of Alloy Ni–Fe–Cr–Si–B–C System Reinforced with Ceramics Al2O3

Abstract

Создание функционально ориентированных, в том числе наноструктурированных, антифрикционных материалов и покрытий, обладающих качественно новым комплексом служебных свойств, является важной научной и практической задачей. В частности, для кабельного производства актуальна задача обеспечения высоких эксплуатационных свойств быстроизнашивающихся протягивающих и поддерживающих роликов кабельного производства. Рабочие поверхности этих деталей работают в условиях практически сухого трения при постоянно обновляющемся материале протягиваемой проволоки. Один из широко применяемых методов инженерии поверхности для создания износостойких покрытий – плазменное напыление, которое характеризуется гибкостью процесса и возможностью создавать покрытия из различных материалов и сплавов, включая композиционные покрытия. Для плазменного напыления использовали установку УПУ-3Д с плазмотроном ПП-25. Толщина напыленного слоя составила 0,8–1,1 мм. В качестве материала для создания композиционных покрытий применяли смесь порошков самофлюсующегося никелевого сплава ПГ-ХН80СР4 (системы Ni–Fe–Cr–Si–B–C) и нейтральной оксидной керамики Al2O3. Количество вводимой керамики изменялось от 15 до 33 %. Выбор данной оксидной керамики обусловлен стремлением снизить стоимость покрытия при обеспечении высокой износостойкости. Проведенные микроструктурные и фазовые исследования показали, что при вводе керамики в количестве более 20 % чаще наблюдается образование конгломератов из непроплавившихся частиц оксида алюминия, которые служат центрами образования трещин в покрытии. Фазовый состав покрытий практически не зависел от содержания керамики. Триботехнические испытания показали, что лучшие результаты получаются при содержании оксидной керамики в покрытии 15 и 20 %.