Сафонов В. В., Шишурин С. А., Горбушин П. А., Венскайтис В. В. Повышение износостойкости и коррозионной стойкости гальванического покрытия хрома применением наноразмерных материалов // Научная жизнь. 2022. Т. 17. Вып. 5.

Сафонов Валентин Владимирович, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой «Техническое обеспечение АПК», ФГБОУ ВО «Саратовский государственный университет генетики, биотехнологии и инженерии им. Н. И. Вавилова»: Россия, 410012, Саратовская обл., г. Саратов, пр-кт им. Петра Столыпина, зд. 4, стр. 3.
Шишурин Сергей Александрович, д-р техн. наук, доцент кафедры «Техническое обеспечение АПК», ФГБОУ ВО «Саратовский государственный университет генетики, биотехнологии и инженерии им. Н. И. Вавилова»: Россия, 410012, Саратовская обл., г. Саратов, пр-кт им. Петра Столыпина, зд. 4, стр. 3.
Горбушин Павел Александрович, канд. техн. наук, доцент кафедры «Техническое обеспечение АПК», ФГБОУ ВО «Саратовский государственный университет генетики, биотехнологии и инженерии им. Н. И. Вавилова»: Россия, 410012, Саратовская обл., г. Саратов, пр-кт им. Петра Столыпина, зд. 4, стр. 3.
Венскайтис Вадим Викторович, канд. техн. наук, доцент кафедры «Техническое обеспечение АПК», ФГБОУ ВО «Саратовский государственный университет генетики, биотехнологии и инженерии им. Н. И. Вавилова»: Россия, 410012, Саратовская обл., г. Саратов, пр-кт им. Петра Столыпина, зд. 4, стр. 3.

Тел.: (845-2) 74-96-56
E-mail: safonow2010sgau@yandex.ru

В статье представлены результаты испытаний нанокомпозиционных гальванических покрытий на основе хрома на износостойкость и коррозионную стойкость. Исследуемые нанокомпозиционные покрытия получали при совместном соосаждении с наноразмерными частицами оксида алюминия. Наноразмерные частицы имели шарообразную форму и размеры 10…100 нм. Получения наноразмерных частиц с такими параметрами добивались методом плазменной переконденсации исходного сырья. Гальванические покрытия хрома наносили из саморегулирующегося электролита хромирования на режимах твердого хромирования. С целью обеспечения высокой седиментационной стойкости электролита-суспензии, нанесение нанокомпозиционных покрытий проводили при постоянном воздействии ультразвука частотой 18 кГц. Трибологические испытания образцов проводили на машине трения по схеме «ролик – колодка» согласно ГОСТ 23.224–86. Коррозионные испытания исследуемых покрытий проводили на лабораторной установке погружением исследуемых образцов в солевой раствор согласно ГОСТ 9.308–85. В результате проведенных лабораторных испытаний на износостойкость было установлено, что нанокомпозиционные электролитические покрытия на основе хрома обладают износостойкостью в 1,5–1,8 раза выше износостойкости базовых покрытий хрома и в 2,1–2,2 раза выше износостойкости стали ШХ15. Коррозионная стойкость нанокомпозиционного покрытия на основе хрома выше коррозионной стойкости базового покрытия хрома в 1,86 раза и в 6,86 раза выше коррозионной стойкости стали 15Х. Учитывая высокую износостойкость и коррозионную стойкость нанокомпозиционных гальванических покрытий на основе хрома, следует рекомендовать их для применения в машиностроительном и ремонтном производстве в качестве способа восстановления изношенных деталей и упрочнения новых.

Список литературы:

1. Safonov V. V. [et al.] Effect of alumina nanoparticles on the structure and physicochemical properties of chromium coatings // Surface Engineering and Applied Electrochemistry. – 2015. – Vol. 51, № 6. – P. 517-522.

2. Sajjadnejad M., Abadeh H. Karimi, Omidvar H., et al. Assessment of tribological behavior of nickel-nano Si3N4 composite coatings fabricated by pulsed electroplating process // Surface topography-metrology and properties. – 2020. – Vol. 8 (2). – Article Number: 025009.
3. Safonov V. [et al.] Investigation of structure and wear resistance of nanocomposite coating of chemical nickel // Tribology in Industry. – 2018. – Vol. 40. – № 4. – P. 529-537.
4. Dezfuli Saeid Mersagh; Sabzi Masoud. Deposition of ceramic nanocomposite coatings by electroplating process: A review of layer-deposition mechanisms and effective parameters on the formation of the coating // Ceramics international. – 2019. – Vol. 45 (17). – P. 21835–21842.
5. Сафонов В. В. [и др.] Cтруктура и физико-механические свойства композиционных гальванохимических покрытий // Вестник АПК Ставрополья. – 2014. – № 3 (15). – С. 77-80.
6. Антропов Л. И., Лебединский Ю. Н. Композиционные электрохимические покрытия и материалы. – Киев : Техника, 1986. – 200 с.
7. Молчанов В. Ф. Получение комбинированных покрытий при хромировании. – Киев : Машиностроение, 1964. – 89 с.
8. Сайфуллин Р. Комбинированные электрохимические покрытия и материалы. – М. : Химия, 1972. – 167 с.
9. Пат. 2207933 Российская Федерация, МПК B 22 F 9/12. Способ получения ультрадисперсного порошка и устройство для его осуществления / В. И. Кириллин, Э. К. Добринский, Е. А. Красюков, С. И. Малашин. – № 2001118997/02 ; заявл. 10.07.2001 ; опубл. 10.07.2003, Бюл. № 19.
10. Пат. 2238174 Российская Федерация, МПК B 22 F 9/14. Способ получения ультрадисперсного порошка и устройство для его осуществления / В. Ю. Мелешко, В. А. Карелин, Г. Я. Павловец, С. И. Малашин, Э. К. Добринский, Е. А. Красюков. – № 2003129029/02 ; заявл. 30.09.2003; опубл. 20.10.2004, Бюл. № 29.
11. Сафонов В. В. [и др.] Седиментационная стойкость электролита-суспензии и микротвердость нанокомпозиционных гальванических покрытий на основе хрома // Научная жизнь. – 2021. – Т. 16, № 1 (113). – С. 65-76.
12. Пат. 2680116 РФ, МПК C25D 15/00, C25D 17/02. Установка для получения композиционных электролитических покрытий / В.В. Сафонов, Э.К. Добринский, С.А. Шишурин, С.В. Чумакова, П.А. Горбушин. – № 2018116958 ; заявл. 07.05.2018 ; опубл. 15.02.2019, Бюл. № 5.
13. Сафонов В. В. [и др.] Выбор материала наноразмерной фазы и установление режимов нанесения нанокомпозиционных гальванических покрытий на основе хрома // Научная жизнь. – 2021. – Т. 16, № 3 (115). – С. 338-349.
14. Буше Н. А., Копытько В. В. Совместимость трущихся поверхностей. – М. : Наука, 1981. – 127 с.
15. Кисель Ю. Е., Лысенко А. Н., Симохин С. П. Повышение износостойкости электрохимических покрытий // Сельский механизатор. – 2016. – № 10. – С. 36–37.
16. Северный А. Э., Пучин Е. А. Защита сельскохозяйственной техники от коррозии. – М. : АгроНИИТЭИИТО, 1990. – 51 с.
17. Хабибуллин И. Г., Усманов Р. А. Коррозионная стойкость металлов с дисперсно-упрочненными покрытиями. – М. : Машиностоение, 1991. – 111 с.

IMPROVING THE WEAR RESISTANCE AND CORROSION RESISTANCE OF CHROMIUM ELECTROPLATING USING NANOSCALE MATERIALS

Safonov Valentin Vladimirovich, Dr. of Tech. Sci., Prof., Head of the Depart. of Technical Support of Agriculture, Saratov State University of Genetics, Biotechnology and Engineering named after N.I. Vavilov, Saratov, Russia.
Shishurin Sergey Alexandrovich, Dr. of Tech. Sci., Ass. Prof. of the Depart. of Technical Support of Agriculture, Saratov State University of Genetics, Biotechnology and Engineering named after N.I. Vavilov, Saratov, Russia.
Gorbushin Pavel Alexandrovich, Cand. of Tech. Sci., Ass. Prof. of the Depart. of Technical Support of Agriculture, Saratov State University of Genetics, Biotechnology and Engineering named after N.I. Vavilov, Saratov, Russia.
Venskaitis Vadim Viktorovich, Cand. of Tech. Sci., Ass. Prof. of the Depart. of Technical Support of Agriculture, Saratov State University of Genetics, Biotechnology and Engineering named after N.I. Vavilov, Saratov, Russia.

Keywords: composite coatings, nanoscale materials, chrome plating, electroplating, wear resistance, wear, corrosion resistance, corrosion.

Abstract. TThe article presents the results of testing nanocomposition electroplating coatings based on chromium for wear resistance and corrosion resistance. The studied nanocomposite coatings were obtained by co-deposition with nanoscale aluminum oxide particles. Nanoscale particles had a spherical shape and dimensions of 10... 100 nm. The production of nanoscale particles with such parameters was achieved by plasma recondensation of the feedstock. Electroplating chromium coatings were applied from a self-regulating chromium plating electrolyte in solid chrome plating modes. In order to ensure high sedimentation resistance of the electrolyte-suspension, nanocomposition coatings were applied under constant exposure to ultrasound at a frequency of 18 kHz. Tribological tests of the samples were carried out on a friction machine according to the "roller – pad" scheme according to GOST 23.224–86. Corrosion tests of the studied coatings were carried out on a laboratory installation by immersion of the studied samples in a saline solution according to GOST 9.308–85. As a result of laboratory tests for wear resistance, it was found that nanocomposite electrolytic coatings based on chromium have a wear resistance 1.5–1.8 times higher than the wear resistance of chromium base coatings and 2.1–2.2 times higher than the wear resistance of steel SHX15. The corrosion resistance of the chromium-based nanocomposition coating is 1.86 times higher than the corrosion resistance of the chromium base coating and 6.86 times higher than the corrosion resistance of 15X steel. Given the high wear resistance and corrosion resistance of chromium-based nanocomposite electroplating coatings, they should be recommended for use in machine-building and repair production as a way to restore worn parts and strengthen new ones.