ХАРАКТЕРИСТИКА ПОКРИТТЯ ЗІ СРІБЛА НА ПОВЕРХНІ ОЛОВ’ЯНОЇ БРОНЗИ, СФОРМОВАНОГО МЕТОДОМ ЕЛЕКТРОІСКРОВОГО ОСАДЖЕННЯ

Чженчуань Чжан

doi:10.32845/msnau.2021.4.9

Чженчуань Чжан http://orcid.org/0000-0002-7874-6879

DOI: https://doi.org/10.32845/msnau.2021.4.9

Ключові слова: покриття, поверхня, електроіскрове осадження (ESD), м’який матеріал, трибологічні властивості

Анотація

Срібло як м’який матеріал використовується у конструкції підшипників, які несуть високі навантаження і високі швидкості, і має хороші характеристики змащення, механічні властивості та стійкість до корозії. Існує багато методів формування відповідного покриття, але не достатньо описаний процес нанесення Ag-покриття на поверхню олов’яно-бронзової втулки підшипника за допомогою технології електроіскрового осадження (ESD) для покращення умов експлуатації. У статті досліджене покриття, отримане на підкладці з олов’янистої бронзи, яке було сформоване в результаті ESD із застосуванням срібла як м’якого антифрикційного матеріалу. Досліджено морфологію, склад і властивості покриття. Приведено технологію формування Ag-покриття на поверхні олов’яної бронзи, яке утворене шляхом почергового електроіскрового осадження (ESD) нанесенням м’якого матеріалу срібла. Аналіз впливу осадження на масообмін, шорсткість, товщину, морфологію поверхні, елементний склад і трибологічні властивості Ag-покриття досліджували за допомогою електронних ваг, 3D-оптичних профілометрів, скануючої електронної мікроскопії (SEM), спектру енергетичної дисперсії (EDS) та трибометра. Покриття зі срібла наносили на поверхню олов’яної бронзи електроіскровим напиленням. Оптимальний параметр процесу був отриманий таким чином: напруга 60 В, робочий цикл 25%, продуктивність 1 хв/см2. За оптимальних параметрів процесу масообмін становить 25,0 мг, шорсткість поверхні Ag-покриття – 15,46 мкм, а товщина – 15 мкм. Зокрема, шар, отриманий за оптимальних параметрів процесу, зменшує поверхневі мікротріщини і має відносно гладку і щільну поверхню з хорошою цілісністю. Ag-покриття має хороший дифузійний зв’язок із підкладкою, а мікроструктура осадження компактна. Завдяки швидкому нагріванню та охолодженню поверхні підкладки за технологією ESD зерна в шарі осадження дуже щільні, витончені, рівномірно розподілені. Трибологічні властивості покриття при сухому терті показують, що менший опір демонструє Ag-покриття, нанесене з використанням м’якого антифрикційного матеріалу. Коефіцієнт поверхневого тертя стабільний після обкатки і стає стабільним протягом випробування, а мінімальний коефіцієнт тертя Ag-покриття становить приблизно 0,31 після етапу обкатки. У механізмі зношування Ag-покриття переважають пластична деформація, абразивне зношування та незначне полірування. На відносно м’якому Ag-покритті переважали пластична деформація та абразивне зношування. Срібло і мідь мають дуже хорошу «змочуваність», що сприяє покращенню ефективності дифузійного зчеплення між металами під час електростатичних розрядів. Однак ефективність застосування срібла як антифрикційного покриття потребує подальшого покращення.

Посилання

1. Manu, K., Jezierski, J., Ganesh, M.R.S., Shankar, K.V., & Narayanan, S. A. (2021). Titanium in Cast Cu-Sn Alloys A Review. Materials, 14(16), 4587.
2. Wang, J., Wang, D., Wang, X., Jia, Q., Chen, R., & Cui, Y. (2018). Property Improvement of Tin-based Babbitt B83 Based on Metallography Control. Materials Science and Technology, 26(5), 89–96.
3. Tarel’nik, V.B., Konoplyanchenko, E.V., Kosenko, P.V., & Martsinkovskii, V. S. (2017). Problems and solutions in renovation of the rotors of screw compressors by combined technologies. Chemical and Petroleum Engineering, 53(7), 540–546.
4. Chen, Y., Yu, M., Cao, K., & Chen, H. (2021). Advance on Copper-based Self-lubricating Coatings. Surface Technology, 50(2), 91–100. doi: https://doi.org/10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2021.02.010
5. Yuan, X., Guan, N., Hou, G., Chen, X., & Ma, S. (2020). Research Progress on Reliability and Preparation of High Temperature SolidSelf-lubricating Coatings. Materials Reports, 34(3), 05061-05067. doi: https://doi.org/10.11896/cldb.18110171
6. Wang, W., Du, M., Zhang, X., Luan, C., & Tian, Y. (2021). Preparation and Properties of Mo Coating on H13 Steel by Electro Spark Deposition Process. Materials, 14(13), 3700.
7. Zhang, Y., Li, L., Chang, Q., Wang, X., Zhao, Y., Zhu, S., Xu, A., & Gao, X. (2021). Research Status and Prospect of Electro-Spark Deposition Technology. Surface Technology, 50(1), 150–161. doi: https://doi.org/10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2021.01.012
8. Umanskyi, O.P., Storozhenko, M.S., Tarelnyk, V.B., Koval, O.Y., Gubin, Y. V., Tarelnyk, N. V., & Kurinna, T. V. (2020). Electrospark deposition of FeNiCrBSiC–MeB 2 coatings on steel. Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 59(1), 57–67.
9. Hong, X., Feng, K., Tan, Y. F., Wang, X., & Tan, H. (2017). Effects of Process Parameters on Microstructure and Wear Resistance of TiN Coatings Deposited on TC11 Titanium Alloy by Electrospark Deposition. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 27(8), 1767–1776. doi: https://doi.org/10.1016/S1003-6326(17)60199-7
10. Tarelnyk, V., Konoplianchenko, I., Martsynkovskyy, V., Zhukov, A., & Kurp, P. (2018). Comparative Tribological Tests for Face Impulse Seals Sliding Surfaces Formed by Various Methods. Lecture Notes in Mechanical Engineering, 2019,382. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-93587-4_40
11. Cao, T., Sun, H., & Wang, X. (2017). Self-lubricating Coating Prepared by Electro-spark Deposition Using Electrode with Drilled Holes at End Face. Journal of Materials Engineering, 45(10), 88–94. doi: https://doi.org/10.11868/j.issn.1001-4381.2016.000691
12. Wei, X., Chen, Z., Zhong, J., Huang, Q., Zhang, Y., & Zhang, Y. (2018). Influence of Deposition Atmosphere on Structure and Properties of Mo2FeB2-Based Cermet Coatings Produced by Electro-Spark Deposition. Rare Metal Materials and Engineering, 47(4), 1199-1204.
13. Zhou, Y., Zhao, H., & Zuo, X. (2022). Analysis of multi-stage running-in process of Sn-11Sb-6Cu alloy and AISI 1045 with phase trajectory plot. Journal of Tribology, 144(6), 1–14.
14. Tarelnyk, V., Martsynkovskiy, V., & Konoplianchenko, I. (2012). Electroerosive Alloying Modes Optimization at Formation of a Special Microrelief on Bronze Sliding Bearings Friction Surfaces Selected Problems of Mechanical Engineering and Maintenance. Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, 188, 98–103.
15. Xue, Y., Shi, X., Zhou, H., Yang, Z., Zhang, J., Wu, C., & Xue, B. (2021). Effects of textured surface combined with Sn-Ag-Cu coating on tribological properties and friction-induced noise of Ti-6Al-4V alloy. Tribology Transactions, 64(3), 562–577.