ФГАОУ «Южно-Уральский государственный университет» (НИУ), Челябинск, Россия:

Ю. Н. Гойхенберг, старший научный сотрудник кафедры «Материаловедение и физико-химия материалов», докт. техн. наук, профессор, эл. почта: goikhenbergyn@susu.ru

ООО «НТЦ-КОНАР», Челябинск, Россия:

Д. С. Полухин, исполнительный директор, эл. почта: Polukhin.dmitriy@konar.ru

Исследованы возможные причины брака при нанесении и последующей термической обработке (ТО) никель-фосфорных (Ni – P) покрытий, содержащих дисперсные карбиды кремния SiC, на стальные листы толщиной 65–180 мм. Был изучен фазовый состав, микроструктура и микротвердость покрытий толщиной 40–70 мкм, нанесенных химическим путем на заготовки из мало- и среднеуглеродистых низколегированных сталей в различном структурном состоянии и подвергнутых кристаллизационному отжигу различной продолжительности. По данным рентгеноструктурных исследований, после нанесения покрытия находятся в аморфном состоянии и имеют низкую твердость и пластичность. Термическая обработка в температурном интервале 400–450 °C сопровождается увеличением адгезии покрытий, микротвердости до требуемых (1000 HV) по техническим условиям значений и падением относительного удлинения до нуля. Это обусловлено протеканием кристаллизации с образованием карбидов SiC и Si₅C₃, никеля с гранецентрированной кубической (ГЦК) решеткой и фосфида никеля Ni₃P. Проведенные исследования и выявленные закономерности позволили выбрать толстолистовую сталь 09Г2С для некоторых изделий нефтегазового оборудования, установить технологические параметры нанесения композитных Ni – P-покрытий и окончательные режимы ТО, не приводящие к появлению дефектов в виде поверхностных трещин, микропор и других несплошностей. Чем однороднее и стабильнее структура подложки, тем меньше будут проявляться дефекты в покрытии. Другая причина брака может быть обусловлена переходом менее плотного аморфного исходного состояния в более плотное кристаллическое при нагреве, сопровождающееся сокращением объема в совокупности с падением относительного удлинения покрытия до нуля.

1. Сулегин Д. А., Юрасова И. И. Исследование процесса никелирования с использованием диаграммы Пурбе // Инженерный журнал: наука и инновации. 2013. № 6. С. 1–10.
2. Асланян И. Р., Шустер Л. Ш. Изнашивание электролитических Ni – P покрытий при трении скольжения. — М. : Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов, 2015. — 18 с.
3. Ahmadkhaniha D., Eriksson F., Leisner P., Zanella C. Effect of SiC particle size and heat-treatment on microhardness and corrosion resistance of NiP electrodeposited coatings // Journal of Alloys and Compounds. 2018. Vol. 769. P. 1080–1087.
4. Osama Fayyaz A., Radwan B., Mostafa H. Sliem, Abdullah A. M., Hasan A. Investigating the properties of electrodeposited of Ni – P – ZrC nanocomposite coatings // ACS Omega. 2021. Vol. 6. P. 33310–33324.
5. Fayyaz O., Khan A., Shakoorl R. A., Hasan A., Moinuddin M. Yusuf et al. Enhancement of mechanical and corrosion resistance properties of electrodeposited Ni – P – TiC composite coatings // Scientific Reports. 2021. Vol. 11. P. 5327.
6. Anju M. Pillai, Rajendra A., Sharma A. K. Electrodeposited nickel–phosphorous (Ni – P) alloy coating: an in-depth study of its preparation, properties, and structural transitions // Journal of Coatings Technology and Research. 2012. Vol. 9, No. 6. P. 785–797.
7. Buchtík M., Krystýnová M., Másilko J., Wasserbauer J. The effect of heat treatment on properties of Ni – P coatings deposited on a AZ91 magnesium alloy // Coatings. 2019. Vol. 9, Iss. 7. P. 461.
8. Горбунова К. М., Никифорова А. А. Физико-химические основы процесса химического никелирования. — М. : АН СССР, 1960. С. 7–194.
9. Trejo G., Nava D., Dávalos C. E., Martínez-Hernández A. et al. Effects of heat treatment on the tribological and corrosion properties of electrodeposited Ni - P alloys. — México : Center for Research and Technological Development in Electrochemistry (CIDETEQ), 2012. — 12 с.
10. Скопинцев В. Д. Ресурсо- и энергосберегающие технологии автокаталитического осаждения покрытий на основе сплава никель — фосфор: дис. … докт. техн. наук. — М. : ФГБОУ ВО «РХТУ им. Менделеева», 2016. — 478 c.
11. Горбунова К. М. Осаждение металлических покрытий химическим восстановлением // Журнал ВХО им. Д. И. Менделеева. 1980. Т. 25. № 2. С. 175–188.
12. Горбунова К. М., Иванов М. В. Химические методы осаждения металлов (химическое никелирование и кобальтирование) : cправочник / под ред. Гринберга А. М. — М. : Металлургия, 1987. С. 365–401.
13. Гамбург Ю. Д. Химическое никелирование (получение никель – фосфорных покрытий путем электрокаталитического восстановления гипофосфитом). — М. : Российская академия наук, 2020. — 82 с.
14. ГОСТ 9.302–88. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы контроля. — Введ. 01.01.1990. — М. : Издательство стандартов, 1988.
15. ГОСТ Р ИСО 6507-1–2007. Металлы и сплавы. Измерение твердости по Виккерсу. Часть 1. Метод измерения. — Введ. 01.08.2008. — М. : Стандартинформ, 2007.
16. Zanella C., Lekka M., Bonora P. L. Influence of the particle size on the mechanical and electrochemical behaviour of micro and nano-nickel matrix composite coatings // Journal of Applied Electrochemistry. 2009. Vol. 39. P. 31–38.