Влияние поверхностной модификации на морфологические характеристики и микротвердость стали ХВГ

В процессе эксперимента, выполненного в два этапа, было получено тонкопленочное покрытие молибдена на подложке из стали марки ХВГ. Первый этап включал в себя предварительную ионную имплантацию молибдена. Второй этап — это получение методом сбалансированного магнетронного напыления тонкопленочного покрытия молибдена. В процессе исследования методом растровой электронной микроскопии получены микрофотографии, визуально подтверждающие равномерность и однородность тонкопленочного покрытия. Полученные методом зондовой микроскопии значения средней шероховатости поверхности Sa позволяют говорить об ее уменьшении после нанесения тонкопленочного покрытия. Методом энергодисперсионного анализа определена массовая концентрация молибдена на поверхности модифицированной инструментальной стали, которая составила 92,4 %. Получены экспериментальные режимы модификации тонкопленочным покрытием стали марки ХВГ, которые оказывают существенное влияние на среднюю шероховатость и микротвердость ее поверхности. Показано, что используемые в работе экспериментальные режимы позволяют получать упрочнение поверхности стали ХВГ после нанесения тонкопленочного покрытия молибдена с предварительной ионной имплантацией в несколько раз. Определена сила адгезии между тонкопленочным покрытием и подложкой из стали марки ХВГ. Высокие значения адгезии, полученные методом, предложенным Джеральдом Франкелем из Университета штата Огайо, показывают хорошее качество нанесенного покрытия. Все вышеперечисленное говорит о перспективности использования вышеупомянутой методики в машиностроительной отрасли.

1. ГОСТ 5950-2000. Прутки, полосы и мотки из инструментальной легированной стали. Общие технические условия. Введ. 01–01–2002 // Международный академический вестник. 2015. № 5 (11). С. 86–88.

2. Зинченко С. А. Разработка и внедрение в ОАО «ИЖСТАЛЬ» термоциклической обработки инструментальных сталей // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2015. № 5 (1385). С. 48–50.

3. Большаков В. И., Глушкова Д. Б. Исследование структуры и твердости сталь-молибденового покрытия // Вестник Приднепровской государственной академии строительства и архитектуры. 2015. № 10. С. 10–15.

4. Tailor S., Modi A., Modi S. C. High-Performance Molybdenum Coating by Wire–HVOF Thermal Spray Process // Journal of Thermal Spray Technology. 2018. Vol. 12. DOI: 10.1007/s11666-018-0706-2.

5. Пантелеенко Ф. И., Оковитый В. А., Девойно О. Г. [и др.]. Формирование покрытий из самофлюсующегося порошка на основе сталей аустенитного класса с добавлением молибдена // Наука и техника. 2021. № 2. С. 95–100. DOI: 10.21122/2227-1031-2021-20-2-95-100.

6. Данилин Б. С., Сырчин В. К. Магнетронные распылительные системы. Москва: Радио и связь,1982. 72 с.

7. Dubonosov V., Krichkovskaya L., Petrova I. Magnetron sputtering of metals in the presence of jet gases // Norwegian Journal of development of the international science. 2019. Vol. 26. P. 50–54.

8. Балакин Ю. А., Будник А. А. Разработка технологии комбинированной обработки инструментальной стали с целью повышения ее качества // Международный академический вестник. 2015. № 5 (11). С. 86–88.

9. Seong J., Frankel G. S. Assessment of Coating Adhesion Degradation by Atomic Force Microscopy Scratching // Corrosion. 2012. № 68 (3). P. 032501-1–032501-4. DOI: 10.5006/1.3688500.

10. Постников Д. В., Блесман А. И., Теплоухов А. А., Полонянкин Д. А., Ткаченко Э. А., Тюкин А. В. Адгезия защитных покрытий из молибдена на стальной подложке // Динамика систем, механизмов и машин. 2016. № 2. С. 279–282.

11. Теплоухов А. А., Семенюк Н. А., Терехина А. Е., Мотовилов С. И. Исследование тонкопленочного танталового покрытия на подложках из стали марки У8 методом электронной микроскопии // Нанотехнологии. Информация. Радиотехника (НИР-22): материалы Регион. молодеж. науч.-практ. конф. (Омск, 21 апр. 2022 г.). Омск: Изд-во ОмГТУ, 2022. С. 203–207.

12. Блесман А. И., Рогачев Е. А., Зверев М. А., Теплоухов А. А. Исследование тонкопленочных покрытий молибдена и хрома на конструкционных сталях // Динамика систем, механизмов и машин. 2012. № 2. С. 344–347. EDN: SFWAJZ.

13. Лубнин А. Н., Лебедев Р. В., Ладьянов В. И. [и др.]. Осаждение молибденовых покрытий безводородным методом CVD // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2022. Т. 58, № 1. С. 61–69. DOI: 10.31857/S0044185622010144.

14. Тополянский П. А. Исследование ионно-плазменных износостойких покрытий на инструментальных сталях // Металлообработка. 2004. № 1 (19). C. 24–30. EDN: HYSIFR.

15. Солопчук М. С., Абрашов А. А., Григорян Н. С. [и др.]. Защитные адгезионные покрытия на основе оксидов титана и молибдена // Успехи в химии и химической технологии. 2018. № 13. С. 54–56. EDN: YRRXCX.