Formation and wear peculiarities of multilayer wear - resistant ZrB2 - containing spark and laser-spark coatings on titanium alloy

  • И.А. Подчерняева
  • В.М. Панашенко
  • А.И. Духота
  • А.Д. Панасюк
  • А.Д. Костенко

Abstract

Multilayer wear-resistant coating on VT3-1 titanium alloy was deposited by electric spark method. The coating was formed by alternation of alloying electrodes of NIAT-5 steel and ZrB2-containig ceramic. Formation of strong adhesion between layers in the coating was shown. From microprobe analysis of elements distribution across layers, it was a supposition that irregular transfer of Fe and Ti across the coating layers was determined by the interaction intensity of the elements with main phases of the layers. As compared with WC+3%Co ESD coating, wear resistance of multilayer ESD coating under fretting in air increased by 40%, and after its following laser melting – by 70%. The results are discussed within the framework of tribooxidation concept.

References

1. Matthews A. Developments in vapour deposited ceramic coatings for tribological application / A. Matthews, A. Leyland // Key Eng. Mat. – 2002. – Vol. 206-213. – P. 459-466.
2 Костецкий Б. И. Трение, смазка и износ в машинах / Б. И. Костецкий – К. : Техніка, 1970. – 396 с.
3 Kato H. Tribofilm formation and mild wear by tribo-sintering of nanometer-sized oxide particles on rubbing steel surfaces / H. Kato, K. Komai // Wear. – 2007. – Vol. 262, N 1–2. – P. 36-41.
4 Закономерности абразивного изнашивания ZrB2-содержащих электроискровых и комбини¬ро¬ван¬ных покрытий на титановом сплаве. II. Абразивное изнашивание нежёстко закреплённым абразивом ZrB2-содержащих покрытий / И.А. Подчерняева, А. Д. Панасюк, В. М. Панашенко [и др.] // Порошковая металлургия. – 2009. – № 7/8. – С. 87-94.
5 Кинетика и механизм фреттинг-коррозии электроискровых и лазерно-электроискровых ZrB2-содержащих покрытий на сплаве ВТ3-1 / И. А. Подчерняева, А. И. Духота, В. М. Панашенко [и др.] // Проблеми трибології. – 2012. – № 1. – С. 62-71.
6 Влияние структуры металлических слоёв на физико-механические свойства многослойных ке-рамико-металлических композитов / В. В. Скороход, В. В. Паничкина, П. Я. Радченко [и др.] // Порошко-вая металлургия. – 2009. – № 1/2. – С. 29-36.
7. Chen Z. Surface modification of resistance welding electrode by electro-spark deposited composite coatings: Part I. Coating characterization / Z. Chen, Y. Zhou // Surface and Coatings Technology. – 2006. – Vol. 201, No 3-4. – P. 1503-1510.
8. Верхотуров А. Д. Восстановление и упрочнение матриц для прессования алюминиевых про-филей методом электроискрового легирования / А. Д. Верхотуров, Ю. И. Мулин, А. Н. Вишневский // Физика и химия обработки материалов. – 2002. – № 4. – С. 82-89.
9. Электроискровое упрочнение титанового сплава ВТ3-1 безвольфрамовой композиционной ке-рамикой / И. А. Подчерняева, В. М. Панашенко, А. Д. Панасюк [и др.] // Порошковая металлургия. – 2007. – № 9/10. – С. 36-44.
10. Найдич Ю. В. О межфазных поверхностных энергиях и краевых углах смачивания твёрдых тел жидкостью в равновесных и неравновесных системах / Ю. В. Найдич // Поверхностные явления в ра-сплавах. – К. : Наук. думка, 1968. – С. 337-344.
11. Голего Н. Л. Фреттинг-коррозия металлов / Н. Л. Голего, А. Я. Алябьев, В. В. Шевеля – К. : Техніка, 1974. – 272 с.
12. Влияние модифицирования на прочность зёрен материала на основе додекаборида циркония / А. Б. Лященко, В. Н. Падерно, Б. В. Филиппов, А. А. Адамовский // Материаловедение тугоплавких сое-динений: достижения и проблемы : междунар. конф., 27-29 мая 2008 г. : тезисы докл. – К., 2008. – С. 114.
13. Закономерности абразивного изнашивания ZrB2-содержащих электроискровых и комбиниро-ванных покрытий на титановом сплаве. I. Микроструктура и состав поверхности ZrB2-содержащих по-крытий / И. А. Подчерняева, А. Д. Панасюк, В. М. Панашенко [и др.] // Порошковая металлургия. – 2009. – № 5/6. – С. 88-99.
14. Radek N. The influence of laser treatment on the properties of electro-spark deposited coatings / N. Radek, B. Antoszewski // Kovové materiály. – 2009. – Vol. 47, № 1. – P. 31-38.
15. Подчерняева И. А. Формирование вторичной структуры на ZrB2-содержащем лазерно-электроискровом покрытии на титановом сплаве при изнашивании нежёстко закреплённым абразивом / И. А. Подчерняева, А. Д. Панасюк, В. М. Панашенко // Доповіді НАН України. – 2009. – N 9. – С. 109-113.
16. Физико-химические свойства окислов. Справочник / [Самсонов Г. В., Борисова А. Л., Жид-кова Т. Л и др.] – М. : Металлургия, 1978. – 472 с.
17. Ravikiran A. Effect of interface layers formed during dry sliding of zirconia toughened alumina (ZTA) and monolithic alumina against steel / A. Ravikiran, G. R. Subbanna, B. N. Pramila Bai // Wear. – 1996. – Vol. 192. – P. 56-65.
Published
2014-07-15
How to Cite
Подчерняева, И., Панашенко, В., Духота, А., Панасюк, А., & Костенко, А. (2014). Formation and wear peculiarities of multilayer wear - resistant ZrB2 - containing spark and laser-spark coatings on titanium alloy. Problems of Tribology, 66(4), 96-101. Retrieved from http://tribology.khnu.km.ua/index.php/ProbTrib/article/view/274
Section
Articles

Most read articles by the same author(s)