Розробка плазмових композиційних покриттів системи мідний сплав-плакований графіт з підвищенним рівнем триботехнічних властивостей
DOI:
https://doi.org/10.31891/2079-1372-2025-118-4-6-13Ключові слова:
плакований нікелем графіт, мідний сплав, композитні покриття, газотермічні покриття, тертя та зношуванняАнотація
Данна робота присвячена розробці композиційних плазмових покриттів з низьким коефіцієнтом тертя на основі сплавів міді з добавками графіту, плакованого нікелем і дослідження їх фізико-механічних та трибологічних властивостей. Відпрацьовано технологію нанесення композиційних покритий методом плазмового напилення (APS) з конгломерованих порошків на основі мідних сплавів наступних складів: БрОНГ-30 (70 мас.% БрОФ10-1 + 30 мас.% графіту, плакованого нікелем); БрОСНГ-30 (70 мас.% БрОЦС5-5-5 + 30 мас.% графіту, плакованого нікелем); ЛНГ-30 (70 мас.% Л63 + 30 мас.% графіту, плакованого нікелем). Застосування графіту у нікелевій оболонці вирішує проблему підвищуення змочуваність графітової фази металевою матрицею, а також покращує адгезію. Отримані покриття мають високий адгезійний зв'язок з основою (33 - 38 МПа) і високу щільність (94 - 97%). В результаті проведених трибологичних випробувань встановлено, що Найкращі результати спостерігалися в парі тертя ЛНГ-30 - сталь 45 покриття. Включення до складу композиційних покриттів на основі мідних сплавів плакованого нікелем графіту, забезпечує зниження коефіцієнта тертя у трибопарі до 1,5 разів та підвищує її зносостійкість – до 3,8 разів.
Методами МРСА та Оже-спектроскопії встановлено, що на поверхні доріжки тертя контртіла пари ЛНГ-30 – сталь 45 у процесі тертя формується плівка з графіту (завтовшки 16 – 17 нм) та оксидів міді, цинку, нікелю та заліза. Присутність окисних плівок металів зі складу покриття та контртіла свідчить про переважно окисний механізм тертя у цій парі тертя. Отже, запропоновані покриття можуть бути перспективними для застосування у вузлах тертя особливо в умовах, де використання рідких змащувальних матеріалів є обмеженим або неможливим
Посилання
Zhao X., Ma Z., Liu Y., Wang J., Zhang Q. Study on the friction and wear performance of graphene/porous bronze composites // Journal of Tribology. – 2025. – Vol. 147, No. 8. – P. 081402. – doi:10.1115/1.4059390.
Korol’kov D.V., Luk’yanov S.A. Phase formation and structure of bronze–iron–graphite composite powder material during hot forming // Powder Metallurgy and Metal Ceramics. – 2002. – Vol. 41, No. 3-4. – P. 160–165. https://10.1023/A:1021181413333
Wang L., Zhang Y., Liu Z. The study and application of bronze-graphite oil-containing self-lubricating composites // Tribology. – 1992. – Vol. 12, No. 1. – P. 23–28. http://dx.doi.org/10.1108/ILT-01-2016-0007
Yang Y., Zhou X., Li C., Zhang L., Chen J. Fabrication and properties of bronze–graphite composites by powder metallurgy // Materials Today Communications. – 2023. – Vol. 36. – P. 107666. – https://10.1016/j.mtcomm.2023.107666
Farouk M. Mahdi, Raed N. Razooqi, Saif S. Irhayyim. The Influence of Graphite Content and Milling Time on Hardness, Compressive Strength and Wear Volume of Copper - Graphite Composites Prepared Via Powder Metallurgy. Tikrit Journal of Engineering Sciences. 24 (3) (2017) с. 47 – 54 DOI: http://dx.doi.org/10.25130/tjes.24.2017.31
Shihong Ren, Xingchuan Xia, Kaihong Song, Jian Ding, Keping Geng, Guoxiong Song, Chenxu Huo, Yujie Wang, Weidan Liao, Nianxi Hua, Xueguang Chen. Effect of adding copper-plated graphite on the organization and wear reduction of Copper-Nickel alloy Composite Coatings. Surface and Coatings Technology, Volume 496, 15 January 2025, 131661. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2024.131661
Kuanyshev, M., Nuralin, B., Salimov, B. et al. The improvement of friction bearing manufacturing technology by using copper alloy // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2017. – Vol. 88. – P. 317–324. https://10.1007/s00170 016 8758 2
Kuznetsov, I. S., Chernyshov, N. S., Logachev, V. N. et al. Combined anti friction coatings based on nichrome and copper // Journal of Friction and Wear. – 2024. – Vol. 45, No. 3. – P. 172–178. – https://10.3103/S1068366624700260
Naydich Yu.V., Kolesnichenko G.A. Interaction of metal melts with the surface of diamond and graphite. Kyiv: Naukova Dumka, 1967. 89 p.
Kushchev O.V., Terentyev O.E., Brazhevsky V.P., Kostyunik R.E., Vedel D.V., Vasilyev O.O., Chernyshov O.O., Krasikova I.E., Martsenyuk I.S., Umansky O.P. Influence of high-temperature flow on the morphology and chemical composition of nickel-graphite composite powder during plasma coating. Powder Metallurgy – No. 7/8, 2024.
Kushchev O.V., Terentyev O.E., Brazhevsky V.P., Chernyshov O.O., Vasiliev O.O., Kostyunik R.E., Martsenyuk I.S., Umansky O.P. Influence of sputtering modes and manufacturing features of composite powders of the nickel-graphite system on the structure and chemical composition of plasma coatings Powder Metallurgy – No. 9/10, 2024.
Naidich Ju.V. The Wettability of Solids by Liquid Metals. Progress in Surface and Membrane Science. Volume 14, 1981, Pages 353-484.
Kharlamov V.F. Prediction of powder coating porosity // Powder Metallurgy and Metal Ceramics. – 1990. – Vol. 29, No. 6. – P. 493–498. https://10.1007/BF00793381
Durov, O., Umanskyi, O., Kushchev, A., & Krasovskyy, V. The use of nickel interlayer to improve the wetting of graphite with bronze in the development of composite materials for gas-thermal coatings // The Journal of Adhesion, 2025. https://10.1080/00218464.2025.2526480
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Проблеми трибології
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Хмельницький нацiональний унiверситет