Износостойкое двухслойное покрытие

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Кузей Анатолий Михайлович Таран Игорь Иванович Биленко Эдуард Григорьевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(57) Износостойкое двухслойное покрытие, включающее слой из сплава никель-бор, отличающееся тем, что второй слой выполнен из сплава никель-бор-азот при следующих соотношениях компонентов в сплаве, мас.бор 0,1-8 азот 0,03-1,5 никель остальное.(56) 1. Шепило В.Б., Звонарев Е.В., Кузей А.М. Получение, свойства и применение порошков алмаза и кубического нитрида бора. - Минск Беларуская наука, 2003. - 335 с. 2. Патент РФ на полезную модель 40941, 2004. Предлагаемая полезная модель относится к области цветной металлургии, а именно к покрытиям, используемым для защиты поверхности от износа, коррозии, и может быть использована в машиностроении, электронике, электротехнической промышленности. Известно двухслойное покрытие, состоящее из слоя никеля и слоя железа 1. Недостатком известного покрытия является низкая износостойкость. При эксплуатации покрытия в режиме сухого трения преобладает адгезионное изнашивание, сопровождающееся повышением температуры в зоне фрикционного контакта. В результате происходит отслаивание частиц покрытия от основы, которые в зоне трибоконтакта работают как абразивные частицы, что приводит к ускоренному износу покрытия и основы. Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является износостойкое двухслойное покрытие, состоящее из сплава никель - бор с концентрацией бора 0,1-15 мас.и слоя железа 2. Недостатком известного технического решения является низкая износостойкость. В процессе эксплуатации покрытия, в условиях трения без смазки, фрикционное взаимодействие покрытия с контртелом приводит к повышению температуры в зоне контакта. В результате происходит окисление поверхностного слоя покрытия, образование абразивных продуктов износа, которые под действием контактной нагрузки внедряются в покрытие никель-бор, увеличивая коэффициент трения. Это приводит к повышенному износу покрытия. 68452010.12.30 Задачей предлагаемого технического решения является повышение износостойкости покрытия. Задача решается тем, что в износостойком двухслойном покрытии, включающем слой из сплава никель-бор, второй слой выполнен из сплава никель-бор-азот при следующих соотношениях компонентов, мас.бор 0,1-8 азот 0,03-1,5 никель остальное. Введение азота в сплав никель-бор повышает твердость, термическую стабильность структуры и понижает коэффициент трения. При эксплуатации двухслойного покрытия в условиях отсутствия смазки твердый раствор бора и азота снижает контактное взаимодействие покрытия с контртелом. Вследствие этого температура в зоне сопряжения поверхности покрытия и контртела меньше, чем в случае эксплуатации покрытий никель-железо,сплав никель-бор-железо. Кроме того, слой сплава никель-бор имеет хорошую адгезию как к основе, так и к слою никель-бор-азот. Следствием этого является снижение адгезионного взаимодействия в пятнах контакта, стабилизируются тепловые и силовые условия контактного взаимодействия. Помимо этого азот подавляет распад твердого раствора бора в никеле, что стабилизирует коэффициент трения. Это и близкие значения коэффициентов термического расширения сплавов, высокая прочность связи слоев сплавов, предотвращающая отслоение и выкрашивание слоя сплава никель-бор-азот от слоя сплава никельбор, а также отслоения покрытия от основы, что позволяет снизить воздействие динамических нагрузок на покрытие и предотвратить отслоение покрытия от основы. Следствием этого является увеличение износостойкости покрытия при его эксплуатации в условиях сухого трения. Снижение концентрации азота в сплаве никель-бор-азот менее 0,03 мас.приводит к контактному взаимодействию в зоне сопряжения, увеличению коэффициента трения и ускоренному износу и разрушению покрытия. Увеличение концентрации азота в сплаве более 1,5 мас.при эксплуатации приводит к образованию пор, разрушению слоя сплава никель-бор-азот, увеличению количества схватываний и ускоренному износу покрытия. В таблице приведены эксплуатационные характеристики двухслойного покрытия, которое наносили на поверхность пластин из стали 45 комплексным электрохимическим методом. Изменение массы покрытия при эксплуатации в условиях сухого трения(давление 0,01 МПа, скорость 10 м/с) Состав материала, мас.Снижение массы материала,никель бор азот г/дм 2 час 99,87 0,1 0,03 0,450 95,30 4,0 0,7 0,720 90,50 8,0 1,5 0,520 90,0 8,4 1,6 1,62 99,90 0,05 0,05 1,76 99,88 0,1 0,02 1,38 прототип 2,46 Данные, приведенные в таблице, показывают, что предлагаемое покрытие обладает большей износостойкостью, чем известное (прототип). Таким образом, использование предлагаемой полезной модели позволяет повысить износостойкость деталей машин и механизмов. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.