Введение к работе
Актуальность темы. Современное производство предъявляет говышеняые требования к надеяснсстп машин п механизмов, работа-ощпх в условиях высокотемпературных нагрузок, абразивного и эро-
В последнее время все большее внимание уделяется развитию гавьгх способов получения одно-, двух- и многокомпонентных пок-)ытпй, которые характеризуются повышенными эксплуатационными :войствами (жаропрочность, износостойкость п т.д.). Среди іножестла методов нанесеппя этих покрытий па металлы важное ме-гто занимает электроосазкденне металла-покрытия из ионных распла-!0в. Особое преимущество электроосажденпя заключается в юзмозкностн получения прогнозируемого фазового состава слоя с помощью корректировки плотности тока, а толщину слоя можно контролировать продолжительностью электролиза. -
Работы, выполнеппые в нашей стране и за рубежом, позволили голучтггь многочисленные экспериментальные данные по ібразовашио покрытой из пенных расплавов. Однако, несмотря на то, некоторые аспекты электроосамедеипя остаются неизученными. Авторы многих работ з основном применяли хлеридно-окепдные іасплаЕьі с температурой плавления выше 13С0К. Немногие работы отелп практическую значимость, а большинство носили шформацпонный характер. Недостаточно исследованы электродные [роцессы совместного зяектроосалгдешія металлов пз понного ра-
плава. Малое число работ поднимает вопросы о взаимном влиянии іатерпалоз металла-покрытия и металла-подложки на диффузионные [роцессы. Актуальной проблемой остается также изучение процесса
формпровадия диффузионных слоев при совместном выделмши двз и более металлов.
Одним пз перспективных и интересных направлений являеті изучение кппетикк и термодинамики процессов образования ] катоде ннтеметалпческнх соединений пз ионных расплаво Электроосаждения алюминия, а также совместное осаждение с не маргалца п ванадия из ппзкоплавких электролптов позвол] получить на различных стальных подложках пнтеметалпческ]
соединения с повышенной жаростойкостью п износостойкостью.
Целью настоящей работы являлось разработка технологии пзучепие свойств жаростойких и износостойких алюмпнпднь покрытий на сталях. Для достижения указанной цели необходн: было репіпть следущпе задачи:
разработать методику выделения алюминия, совместно выделения алюминия с марганцем, а также алюминия, маргаш и ванадия на стальных подпоясках;
- пзучить структуру,' фазовый состав, распределение элементов
диффузионных слоях;
- провестп исследование кинетики диффузии алюминия п марган
в стальной подложке; рассчитать термодинамику образования пптерметалпческі
соединений из чистых компонентов. Научная новизна. Впервые пзучеиы закономерности процесс совместного осаждения на стальную подложку алюминия, марганпа ванадия. Изучены особенности фазобразования и формирован] структуры диффузионных слоев. Впервые эксперименталь: определены потенциалы выделения алюминия, ыарганх пнтерметаллпческпх соединений систем: алюминий-желег алюмппий-марганец-железо пз соответствующих ионных расплаве
Новыми являются данные термодинамических расчетов энергии
Гпббса образования интерметаллических соединений
{ГеЛ1,Ре}Л!,Ге2Л1ь,еА!ъ,УМП),УГе). Рассчитаны коэффициенты диффузии алюминия в стальном катоде при электроосаждетш алю-минля из ионного расплава.
Практическая значимость. В работе предложены технологии получения на рабочих поверхностях деталей пресс-форм лптья под давлением двухкомпонентного покрытия (алюминий-железо), трех-компонентного покрытая (алюмпний-марганец-железо) п многокомпонентного покрытия (алюмнний-марганец-ванадий-железо), из соответствующих ионных расплавов. Способ получения двухкомпонентного покрытия из алюмпнидов железа защпщеп авторским свидетельством. Установлены интервалы плотностей тока, в которых происходит образование пнтерметаллидов системы .железо-алюминий.
Сведения о коэффициентах дпффузпи алюминия, данные термодинамических расчетов изменений энергпн ГпСбса прл образовании интерметаллов могут быть использованы в качестве справочного материала при соответствующих расчетах.
Промышленное внедрение результатов диссертационной работы проведено в условиях Запорожского производственного объединения "Арматуростроенпе". Технология получения жаростойкого покрытия из алтомияндов железа позволила увеличить срок эксплуатации пресс-форм литья под давлением в 4,8 раза, а также заменить дорогостоящую штамповую сталь ЗХЗМЗФ на конструкционную сталь 40Х с увеличением стойкости оснастки в 2,4 раза.
Суммарный экономический эффект от внедрения результатов работы составил 320,5 тыс. рублей (в ценах 1989г.). Эффективность внедрения составила 3,99 рубля на один рубль затрат.
Апробация работы. Материалы' диссертации доложены п об сузкдены:
а) на VTII Всесоюзном совещании "Совершенствование технологии
гальванических покрытий" (октябрь 1991г., г.Киров);
б) на Республиканской научно-технической конференции
"Материалы п упрочняющие технологии -91" (ноябрь 1991г.,
г.Курск);
в) на семинаре "Новые стали п сплавы, режимы их термической об
работки" (1992г., г.Санкт-Петербург);
г) на научно-технической конференции "Новые материалы и техно
логии для создания нсносо- и корроаионностойких покрытий"
(декабрь 1992г., г.Киев);
д) на научных семинарах кафедры металлургии черных металлов
Запорожского индустриального института (1991-1993г.г.,
г.Запорожье).
Структура и объегл работы. Диссертационная' работа состоит пз введения, шести глав, заключения, выводов и списка литературы.
Работа изложена на 142 листах машинописного текста, содержит 50 рисунков, 17 таблиц, и 7 приложений. Библиография включает 106 наименований. " Личный вклад диссертанта:
- экспериментально определено переходное время при снятии хронопотенциометряческих кривых осаждения алюминия на стальном катоде;
сняты кривые выключения, построены и поучены поляризационные кривые;
изучен п идентифицирован состав диффузионных пнтерметаллпдных слоев на различных материалах катода,
полученных электроосаждения алюминия п совместным осажденпем алюминия с марганцем и ванадием; - разработана и внедрена технология упрочнения литейной оснастки в условиях промышленного предприятия.