Трибологические характеристики и коррозионная стойкость покрытий, полученных методами электроискрового легирования, импульсного катодно-дугового испарения и гибридной технологии с использованием электродов TiCNiCr И TiCNiCr-Dy2O3

С помощью методов электроискрового легирования (ЭИЛ), импульсного дугового испарения (ИДИ) и гибридной тех- ногии ЭИЛ—ИДИ с использованием электродов TiCNiCr и TiCNiCr—Dy₂O₃, полученных методом порошковой металлургии, были нанесены одно- и двухслойные покрытия на подложки из стали 40Х. Структура, элементный и фазовый составы электродов и покрытий исследовались с помощью растровой электронной микроскопии, энергодисперсионной спектроскопии и рентгенофазового анализа. Трибологические свойства покрытий определялись в результате испытаний по схеме «стержень—диск» в контакте с контртелом Al₂O₃ при нагрузках 1, 5 и 10 Н. Температура во время испытаний составляла 20 °C. Потенциал и плотность тока коррозии оценивались с помощью трехэлектродной ячейки с потенциостатом VoltaLab 50. Результаты показали, что электроды состоят из зерен TiC размером 12 мкм, твердого раствора Ni в Cr и, в случае легированного электрода, — частиц Dy₂O₃ размером до 5 мкм. ЭИЛ-покрытия имели малодефектную мелкозернистую структуру, состоящую также из областей твердого раствора Ni и Cr в Fe и зерен TiC с максимальным размером 0,3 мкм. Покрытия с добавкой Dy₂O₃ обладали меньшим коэффициентом трения при нагрузках 1, 5 и 10 Н. Все покрытия при испытаниях в 1N растворе H₂SO₄ находились в устойчивом пассивном состоянии и обладали высокой коррозионной стойкостью: плотность тока коррозии покрытий минимум в 4 раза была меньше значений, полученных для подложки из стали 40Х.

1. Wang X., He X., Guo H. Influence of Mo on the micro-structure and mechanical properties of TiC-based cermets. Rare Met. 2010. Vol. 29. P. 346—350.

2. Levinskii Yu.V., Petrov A.P. Tungsten-free hard alloys based on titanium carbide. Inorg. Mater. 2000. Vol. 36. P. 24—27.

3. Rajabi A, Ghazali M.J., Syarif J., Daud A.R. Development and application of tool wear: A review of the characterization of TiC-based cermets with different binders. Chem. Eng. J. 2014. Vol. 255. P. 445—452.

4. Liu Z., Tian J., Li B., Zhao L. Microstructure and mechanical behaviors of in situ TiC particulates reinforced Ni matrix composite. Mater. Sci. Eng. A. 2010. Vol. 527. P. 3898—3903.

5. Kiryukhantsev-Korneev Ph.V., Sheveyko A.N., Shvindina N.V., Levashov E.A., Shtansky D.V. Comparative study of Ti— C—Ni—Al, Ti—C—Ni—Fe, and Ti—C—Ni—Al/Ti—C— Ni—Fe coatings produced by magnetron sputtering, electro-spark deposition, and a combined two-step process. Ceram. Int. 2018. Vol. 44. P. 7637—7646.

6. Andreev A.V., Litovchenko I.Y., Korotaev A.D., Borisov D.P. Thermal stability of Ti—C—Ni—Cr and Ti—C—Ni— Cr—Al—Si nanocomposite coatings. J. Phys. Conf. Ser. 2015. Vol. 652. No. 012057.

7. Nikolenko S.V., Verkhoturov A.D., Syui N.A., Kuz'michev E.N. Influence of electrospark discharge parameters on roughness and microabrasive wear of steel 45 surface after ESA by TiC-based electrodes. Surf. Eng. Appl. Electr. 2016. Vol. 52. P. 342—349.

8. Levashov E.A., Malochkin O.V., Kudryashov A.E., Gammel F., Suchentrunk R. Effects of nanocrystalline powders additions on the characteristics of combustion process, phase and structure-formation, and properties of SHS alloys on titanium carbide base. J. Mater. Synth. Process. 2002. Vol. 10. P. 231—236.

9. Quazi M.M., Fazal M.A., Hasee A.S.M.A., Yusof F., Masjuki H.H., Arslan A. Effect of rare earth elements and their oxides on tribo-mechanical performance of laser claddings: A review. J. Rare Earths. 2016. Vol. 34. P. 549—564.

10. Zhu R., Li Z., Li X., Sun Q. Microstructure and properties of the low-power-laser clad coatings on magnesium alloy with different amount of rare earth addition. Appl. Surf. Sci. 2015. Vol. 353. P. 405—413.

11. Kiryukhantsev-Korneev F.V., Sytchenko A.D., Kudryashov A.E., Levashov E.A. Protective coatings produced by electro-spark deposition with TiCNiCr—(Eu2O3) electrodes. CIS Iron Steel Rev. 2018. Vol. 16. P. 57—62.

12. Kiryukhantsev-Korneev Ph., Sytchenko A., Sheveyko A., Vo- rotilo S. Deposited by pulsed cathodic arc evaporation in Ar, N2, and C2H4 environments using the TiC—NiCr— Eu2O3 cathode. Coatings. 2019. Vol. 9. P. 230—243.

13. Кирюханцев-Корнеев Ф.В., Сытченко А.Д., Левашов Е.А. Сравнительное исследование электроискровых покрытий, полученных с использованием электродов TiC—NCr и TiC—NiCr—Eu2O3. Известия вузов. Цветная металлургия. 2019. No. 5. С. 67—78.

14. Kiryukhantsev-Korneev Ph.V., Sheveyko A.N., Kuptsov K.A., Novikov A.V., Shtansky D.V. Ti—Cr—B—N coatings prepared by pulsed cathodic-arc evaporation of ceramic TiCrB target produced by SHS. Prot. Met. Phys. Chem. of Surf. 2013. Vol. 49. Р. 677—681.

15. Dong X., Cheng X.L., Zhang X.F., Sui L.L., Xu Y.M., Gao S. A novel coral-shaped Dy2O3 gas sensor for high sensitivity NH3 detection at room temperature. Sens Actuators. B. 2018. Vol. 255. P. 1308—1315.

16. Wei C.C. Transparent ceramics for lighting. J. Eur. Ceram. Soc. 2009. Vol. 29. P. 237—244.

17. Ramay S.M., Saleem M. Magnetron sputtered Dy2O3 with chromium and copper contents for antireflective thin films with enhanced absorption. J. Rare Earths. 2019. Vol. 37. P. 989—994.

18. Liu X., Huang W. Preparation and tribological performance of electrodeposited Ni—TiB2—Dy2O3 composite coatings. J. Rare Earths. 2009. Vol. 27. P. 480—485.