Объединенный институт машиностроения НАН Беларуси, Минск, Беларусь:

М. А. Леванцевич, доцент, ведущий научный сотрудник лаборатории приводных систем и технологического оборудования, канд. техн. наук
Н. Н. Максимченко, старший научный сотрудник лаборатории приводных систем и технологического оборудования, канд. техн. наук

Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова, Магнитогорск, Россия¹ ; Новотроицкий филиал НИТУ «МИСиС», Новотроицк, Россия²:
Р. Р. Дёма, доцент кафедры «Машины и технологии обработки давлением и машиностроения»¹, профессор кафедры «Металлургические технологии и оборудование»², докт. техн. наук, эл. почта: demarr78@mail.ru

Новотроицкий филиал НИТУ «МИСиС», Новотроицк, Россия:
А. Н. Шаповалов, доцент, заместитель директора филиала по инновациям и развитию, канд. техн. наук

Коррозионное повреждение металлических деталей и конструкций является одной из важнейших научно-технических и экономических проблем. Покрытия на основе хрома получили широкое распространение в современном машиностроении. Их используют как для решения задач, связанных с восстановлением размеров и формы поверхностей изношенных деталей, так и для улучшения эксплуатационных характеристик, например, износо- и коррозионностойкости, термостойкости, отражательной и защитно-декоративной способности и др. Одним из перспективных способов формирования антикоррозионных покрытий является технология фрикционного плакирования с использованием гибкого инструмента — вращающейся проволочной металлической щетки. В работе проведено исследование покрытий, сформированных методом фрикционного плакирования из материалов-доноров (спеченных композитов), содержащих порошки хрома (~80 %), цинка, меди, карбида вольфрама, вольфрамо-кобальта, гексагонального нитрида бора, терморасширенного графита. Исследован химический состав материалов-доноров и полученных покрытий методами рентгеноструктурного анализа. Определено, что состав полученных покрытий на основе хрома коррелирует с составом материалов-доноров, однако содержит дополнительно элементы никеля и железа. Предположено, что железо в составе покрытия появляется вследствие срезания ворсинками щетки частичек стальной основы и переноса их в образующий слой покрытия. Содержание никеля свидетельствует о привнесении в слой покрытия частичек материала проволочного ворса щетки. Проведены коррозионные испытания в камере соляного тумана КСТ-2 образцов с покрытиями, полученными методами гальванического хромирования и фрикционного плакирования. Образцы с покрытиями выдерживали в камере в течение 192 ч. Гальваническое покрытие выдержало испытания без появления следов коррозии. На фрикционных плакированных покрытиях проявились следы коррозии, при этом на всех образцах площадь коррозии составляла не более 7 %. Условно принято, что покрытия, полученные методом фрикционного плакирования, обладают удовлетворительной коррозионной стойкостью.

Результаты рентгенофлуоресцентного анализа химического состава материалов-доноров и покрытий получены при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ (проект № FZRU-2020-0011).
Результаты испытаний на коррозионную стойкость образцов с нанесенными покрытиями получены при финансовой поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований (грант Т21ЭТ–005).

1. Галевский Г. В., Руднева В. В., Ноздрин И. В., Галевский С. Г., Ефимова К. А. Защитные металломатричные покрытия с нанокомпонентами // Вестник горно-металлургической секции Российской академии естественных наук. Отделение металлургии. 2016. № 36. С. 124–136.
2. Кудрявцев Н. Т. Электролитические покрытия металлами. — М. : Химия, 1979. — 352 с.
3. Ажогин Ф. Ф. Гальванотехника : справочник. — М. : Металлургия, 1987. — 524 с.
4. Фаличева А. И., Стекольников Ю. А., Глянцев Н. И. Экологические проблемы хромирования и альтернативного покрытия // Вестник ТГУ. 1999. Т. 4, Вып. 2. С. 256–257.
5. Шелег В. К., Леванцевич М. А., Максимченко Н. Н., Пилипчук Е. В., Юруть Е. Л., Калач В. Н. Оценка применимости технологии электродеформационного плакирования гибким инструментом для хромирования штоков гидроцилиндров // Трение и износ. 2019. Т. 40. № 3. С. 265–271.
6. Белевский Л. С., Белевская И. В., Ефимова Ю. Ю., Копцева Н. В. Ударно-фрикционная комбинированная обработка гибким инструментом // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2014. № 4 (48). С. 53–57.
7. Белевский Л. С., Леванцевич М. А., Дема Р. Р., Дерябина Л. В., Усатая Т. В., Латыпов О. Р. Способы модификации поверхностей гибким инструментом и их практическое применение. Часть 1. Пластическое деформирование поверхностного слоя с одновременным нанесением функциональных покрытий вращающимися проволочными щетками // Вестник машиностроения. 2020. № 2. С. 58–63.
8. Белевский Л. С., Леванцевич М. А., Дема Р. Р., Дерябина Л. В., Усатая Т. В., Латыпов О. Р. Способы модификации поверхностей гибким инструментом и их практическое применение. Часть 2. Практическое применение фрикционного плакирования вращающимися проволочными щетками // Вестник машиностроения. 2020. № 3. С. 61–64.
9. Zhang N., Huang Ch., Zhang Ch., Shi Na. Anticorrosion property study on the hard chrome plating layer of hydraulic cylinder rod // Advanced Materials Research. 2013. Vol. 791–793. P. 394–397.
10. Ohe C. B., Johnsen R., Espallargas N. Hydraulic cylinders for offshore splash zone operation: a review of piston rod failure cases and alternative concepts // Proceedings of the ASME 2009 28th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering. 2009. No. OMAE2009-79039. P. 1–14. DOI: 10.1115/omae2009-79039.
11. Flitney B. Alternatives to chrome for hydraulic actuators // Sealing Technology. 2007. Vol. 2007. No. 10. P. 8–12.
12. Aizhambaeva S. Zh., Maximova A. V. Development of control system of coating of rod hydraulic cylinders // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Vol. 289. P. 012020. DOI: 10.1088/1757-899X/289/1/012020.
13. Congcong Jiang, Xin Cheng. Anti-corrosion zinc phosphate coating on building steel via a facile one-step brushing method // Electrochemistry Communications. 2019. Vol. 109. P. 106596.
14. Леванцевич М. А., Пилипчук Е. В., Калач В. Н., Дудан А. В. Особенности фрикционного взаимодействия хромовых покрытий с резиновым контртелом в условиях граничного трения // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия В. 2019. № 3. С. 65–71.
15. Целуйкин В. Н., Джумиева А. С., Яковлев А. В., Мостовой А. С. Электрохимическое осаждение и свойства композиционных покрытий никель–хром–оксид графена // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2021. Т. 57. № 6. С. 660–664.
16. ГОСТ 9.308–85. Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы ускоренных коррозионных испытаний. — Введ. 01.01.1987.
17. ГОСТ 9.905–2007. Единая система защиты от коррозии и старения. Методы коррозионных испытаний. Общие требования. — Введ. 01.07.2009.