Влияние температуры конденсации на адгезию покрытия к чугуну

Метод хромирования в вакууме пригоден для упрочнения поверхности чугунных деталей (поршневых колец, пресс-форм, деталей кулачковых механизмов). Покрытие толщиной 200 мкм было получено при скорости конденсации 10 мкм/мин. Предварительно поверхность чугуна подвергали сухому шлифованию с последующей обдувкой сжатым воздухом. Область хорошей адгезии приходится на интервал температур конденсации 570— 780° С, что объясняется благоприятными изменениями фазового состава и толщины поверхностной пленки на сером чугуне при его нагреве в вакууме. Электронографическое исследование поверхности образцов, нагреваемых непосредственно в колонне электронографа ЭГ-100А, показало, что при температуре 550—600° С в вакууме 5-10\"3—Ю-2 Па на поверхности чугуна отсутствуют цементит Fe3C и окисел Fe203, наблюдавшиеся на исходных образцах при более низких температурах.

Рассмотрим изменение толщины поверхностной пленки при нагреве чугуна в вакууме, определенное эллипсометрическим методом. Измерения проводили на воздухе после десятиминутной выдержки образца в вакууме при соответствующей температуре и охлаждения его в вакууме в течение 50 мин. В качестве исходной принята толщина пленки, образующейся на чугуне в комнатных условиях через 10 мин после механической зачистки. При нагреве образца в вакууме на его поверхности одновременно протекают конкурирующие процессы: окисление кислородом остаточных газов и восстановление окисла углеродом, диффундирующим из объема образца на поверхность. При температуре 600—700° С скорость восстановления больше скорости окисления, что приводит к частичному удалению исходной пленки. В этих условиях окисная пленка настолько мала, что электронографи-чески не обнаруживается. При температуре выше 850° С наблюдается интенсивное окисление поверхности с образованием окисла FeO. При низких температурах нагрева на поверхности чугуна присутствует окисел Fe304.

Установленные закономерности согласуются с данными работы о влиянии температуры на скорость обезуглероживания и окисления сталей. Энергия активации обезуглероживания увеличивается от 21 до 71 кДж/моль при повышении температуры нагрева от 700 до 900° С, в то время как энергия активации окисления при этом уменьшается. Прочному сцеплению иногда способствует взаимная диффузия материалов покрытия и подложки, стимулированная высокой температурой. Расчет по данным, приведенным в работе [68], показал, что при конденсации хрома на поверхность чугуна его диффузия при температуре 570° С, обеспечивающей хорошую адгезию, пренебрежимо мала. Диффузионный промежуточный слой не обнаружен при металлографических, рентгено- и электронографических исследованиях. Поэтому причиной хорошей адгезии хромовых покрытий на чугуне при температурах конденсации 570—780° С следует считать удаление с поверхности чугуна окисных пленок. Сравнение адгезии гальванических и вакуумных хромовых покрытий показало, что при температуре конденсации 550 — 570° С прочность сцепления вакуумных покрытий не ниже, а при температурах 570—750° С выше, чем гальванических. Для хромирования чугуна достаточна лишь механическая обработка поверхности, которая обеспечивает более высокую адгезию, чем химическая подготовка, применяемая перед нанесением гальванических покрытий.

Дополнительная информация: при строительстве объектов на относительно небольшой площади используют такие механизмы, как краны манипуляторы, которые позволяют перевозить большой объем стройматериалов или необходимую технику. Такие устройства используют коммунальные службы для обслуживания мостов или уборки крупногабаритного мусора.