Влияние кобальта на повышение эксплуатационных свойств электроосаждненного железа

ВЛИЯНИЕ КОБАЛЬТА НА ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ЭЛЕКТРООСАЖДНЕННОГО ЖЕЛЕЗА

Б.С. Блинков, В.В. Серебровский, Ю.П. Гнездилова

Аннотация. Рассмотрено влияние содержания кобальта на микротвердость и износ электроосажденного железо-кобальтового сплава. Сформулированы выводы о влиянии концентрации кобальта на свойство покрытия и о рациональном содержании кобальта в сплаве.

Ключевые слова: кобальт, железо-кобальт, электроосаждение, восстановление, сплав, износ, легирующий элемент, легирование, микротвердость, покрытие.

В настоящее время вопросы, касающиеся повышения эксплуатационной надежности машин с одновременным уменьшением расхода металла на их производство приобретают все большую актуальность. В связи с увеличением рабочих скоростей и нагрузок, химического и термического воздействия современные машиностроительные материалы не могут обеспечить требуемый ресурс оборудования. Решение этих проблем напрямую связано с улучшением свойств трущихся поверхностей детали, что наиболее целесообразно решать нанесением гальванических покрытий, которые улучшают эксплуатационные качества машин.

При нанесении гальванических покрытий в качестве легирующих элементов могут применяться различные металлы: кобальт, молибден, вольфрам, ванадий и другие [1. - С.2]. Каждый из этих элементов оказывает свое специфическое влияние на физико-механические свойства осажденного покрытия.

В связи с этим наиболее эффективным элементом для нашего исследования считаем кобальт. Известно, что в упрочняемых сталях, применяемых при интенсивном износе и повышенных температурах, небольшие добавки кобальта могут оказывать наиболее благоприятные воздействия, поскольку кобальт устойчив к износу и высоким температурам.

При осаждении бинарных сплавов можно ожидать резкое улучшение микротвердости за счет термической обработки [2.-С.75]. Так как в результате термической обработки свойства сплавов могут быть изменены в широких пределах. Возможность значительного повышения механических свойств после термической обработки по сравнению с исходным состоянием позволяет увеличить допускаемые нагрузки, уменьшить размеры и массу машин и механизмов, повысить надежность и срок службы изделий. Сплавы приобретают также некоторые новые свойства, в связи с чем расширяется область их применения.

При термической обработке очень важно получение прочностных свойств после высокого отпуска. Применение кобальта успешно решает эту задачу.

Нами была проведена серия опытов по электроосаждению железо-кобальтого сплава и исследование микротвердости и износостойкости покрытия. Износостойкость является важнейшей характеристикой поверхности, которая влияет на эксплуатационные качества детали.

Исследования проводились на электроосажденных образцах в исходном состоянии и после термообработки. Термообработка заключалась в отжиге детали при температуре 400°С в течение часа.

Содержание кобальта в покрытии в различных опытах изменялось от 0 до 1,8%.

Рисунок 1 - Зависимость содержания кобальта в покрытии от концентрации хлорида кобальта в электролите

Одним из основных механических свойств покрытий является их микротвердость.

Результаты исследований микротвердости представлены на рисунке 2 в виде зависимости микротвердости от содержания кобальта в электролитическом покрытии. Как видно из рисунка 2, изменение содержания кобальта в покрытии от 0 до 1,8% оказывает незначительное влияние на микротвердость покрытия. После термообработки покрытия, содержащего от 0,8-1,2% кобальта, наблюдается резкий скачок микротвердости, что, по всей видимости, связано с образованием химического соединения - железо-кобальт. Твердые частицы железо-кобальта, находящиеся в сравнительно мягкой матрице электролитического железа, принимают на себя основную нагрузку, в целом уменьшая износ покрытия. При дальнейшем увеличении концентрации кобальта в сплаве наблюдается снижение микротвердости покрытия, что, вероятно, обусловлено образованием оксидов кобальта в сплаве [3.-С.2].

fii.Mii--г-л—-

10000--1---

9000

у - Вез отжига --с отжигом

Рисунок 2 - Зависимость микротвердости сплава от содержания кобальта в покрытии

Выводы

1. Проведены исследования зависимости микротвердости сплава железо-кобальт от процентного содержания кобальта в покрытии.

2. При увеличении содержания кобальта в сплаве до 0,8...1,2% микротвердость достигает 7240 МПа, а после отжига при температуре 400°С возрастает до 11000 МПа.

Список использованных источников

1 Патент 2410473 Российская Федерация. Способ электролитического осаждения сплава железо-титан-кобальт [Текст]/ Серебровский В.И., Серебровская Л.Н., Серебров-ский В.В. и др. - опубликован 27.01.11. - 3с.

2 Повышение эксплуатационных свойств железных гальванических покрытий путем легирования вольфрамом и молибденом / В.И. Серебровский и др. // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии.-2012.-№9. 75-76 с.

3 Патент 2169799 Российская Федерация. Электролит для осаждения покрытий / Серебровский В.И., Серебровская

Л.Н., Серебровский В.В., Коняев Н.В. - опубликован 27.06.01. - 3 с.

Информация об авторах

Блинков Борис Сергеевич, аспирант ФГБОУ ВПО «Курская ГСХА».

Серебровский Вадим Владимирович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой информатики и прикладной математики ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет».

Гнездилова Юлия Петровна, кандидат технических наук, доцент ФГБОУ ВПО «Курская ГСХА».

THE INFLUENCE OF COBALT ON IMPROVING THE PERFORMANCE PROPERTIES OF IRON

ELEKTROOSAZHDENIE B.S. Blinkov, V.V. Serebrovsky, Y.P. Gnezdilova

Abstract. The influence of cobalt content on the microhardness and wear of electrodeposited iron-cobalt alloy. Conclusions about the influence of cobalt concentration on the coating property and on the rational content of cobalt in the alloy.

Key words: cobalt, iron-cobalt, electrodeposition, restoration, alloy, wear, alloying element, the alloying, hardness, coating.