Нанесення плазмових алюмоматричних композиційних покриттів

Abstract

Мета. Дослідження спрямоване на розробку технології нанесення композиційних алюмоматричних покриттів методом комбінованого дротяного та порошкового плазмового напилення з використанням доступних наповнювачів (α-Al₂O₃, γ-Al₂O₃ та каоліну). Основна мета полягає у покращенні фізико-механічних та експлуатаційних властивостей покриттів, таких, як зносостійкість, твердість та адгезійна міцність, при збереженні економічної ефективності процесу. Методика. Для формування покриттів використовували плазмотрон марки ПУН-1. Технологічний процес включав: підготовку поверхні зразків струменево-абразивною обробкою; нанесення покриття комбінованим методом (алюмінієвий дріт марки ER5356 та порошкові наповнювачі); термічну обробку частини зразків при 900 °C для дослідження фазових перетворень; аналіз мікроструктури, фазового складу (рентгенофазовий аналіз) та механічних властивостей (мікротвердість, пористість). Результати. Покриття з α-Al₂O₃ показали найкращі характеристики: мікротвердість – 18,9 ГПа, низька пористість (6–8 %), високий вміст корунду (71,3 %). Використання γ-Al₂O₃ потребувало додаткової термічної обробки для переходу в α-фазу, що підвищило мікротвердість до 4,2 ГПа. Каолін як наповнювач збільшив мікротвердість до 820 МПа, але спричинив утворення агломератів та підвищену пористість. Комбінований метод напилення забезпечив рівномірний розподіл наповнювача та економічну ефективність. Наукова новизна. Запропоновано інноваційний підхід до формування композиційних покриттів шляхом поєднання дротяного та порошкового плазмового напилення. Встановлено вплив типу наповнювача (α-Al₂O₃, γ-Al₂O₃, каолін) на мікроструктуру та властивості покриттів. Доведено ефективність термічної обробки для покращення властивостей γ-Al₂O₃-покриттів. Практична значимість. Технологія дозволяє створювати економічно вигідні покриття з покращеними експлуатаційними характеристиками, придатними для застосування в умовах підвищеного зношування, високих температур та агресивних середовищ. Результати можуть бути використані у суднобудуванні, авіаційній промисловості та інших галузях, де потрібне захищення поверхонь деталей. Перспективним напрямом є оптимізація використання природних наповнювачів (наприклад, каоліну) для подальшого зниження собівартості.