WEB-ресурс научно-практических конференций

К.т.н. Скачков В.О., І ванов В. І ., к.а . Єгоров Ю.П., Мосейко Ю.В.

Запорізька державна інженерна академія, Україна

НАНЕСЕННЯ ЗАХИСНИХ ПОКРИТТЯ НА ВУГЛЕЦЕВІ ВОЛКОНА

Вуглець-алюмінієві композиційні матеріали мають високу теплопровідність, низьку щільність, значну міцність і зносостійкість, що обумовлює їх застосування як фрикційні елементи вузлів тертя високоенергетичних пристроїв.

Такі матеріали одержують шляхом рідкофазового поєднання алюмінієвої матриці та вуглецевого волокнистого наповнювача. При цьому відбувається хімічна взаємодія, яка за температури вище ніж 600 ° С призводить до створення карбіду алюмінію, що знижує механічні характеристики вуглецевих волокон та адгезійні зв’язки на межі «волокно-матриця».

Для запобігання хімічній взаємодії на вуглецеві волокна наносять високотемпературні захисні покриття на основі міді, хрому та нікелю [1].

Застосуванням захисних покриття, що прискорюють змочування волокнистого наповнювача розплавом матричного матеріалу, також сягають підвищення експлуатаційних характеристик зазначених композиційних матеріалів.

Вищезгаданим вимогам найповніше задовольняють мідні або хромові покриття, які є достатньо технологічними.

Експериментальні дослідження процесів електролітичного міднення та хромування здійснювали на вуглецевих волокнах УКН-6000, поданих у вигляді джгута, що складається з комплексу елементарних волокон.

Площу поверхні елементарних волокон у джгуті визначають за допомогою співвідношення:

  ,      (1)

де М – маса вуглецевого джгута; r – середній радіус елементарного волокна; g – щільність вуглецевого волокна.

Процес хромування вуглецевих волокон виконували в електроліті, що складається з 400 г/л Cr ₃ O ₃ і 12 г/л KF ? 2 H ₂ O ? за температури 20…30 ° С. Результати проведених досліджень подано у табл.1.

Таблиця 1. Вплив параметрів процесу хромування на характеристики

захисних покриття на вуглецевих волокнах

Найважливішим показником формування захисних покриття на джгуті вуглецевих волокон є однорідність товщини покриття на елементарних волокнах, що знаходяться у центрі та на зовнішній стороні джгута.

Розподіл товщини покриття оцінюють коефіцієнтом однорідності k ₀ , що визначають за формулою:

  , (2)

де h _ц , h _в – товщина захисного покриття на поверхні елементарних волокон, що знаходяться у центрі та на зовнішній стороні джгута.

Встановлено, що величина коефіцієнта однорідності під час нанесення хром ових покриття збільшується із зниженням щільності катодного струму та скороченням тривалості процесу.

Нанесення на вуглецеві волокна електролітичних мідних покриття реалізоване у сульфатному електроліті, що складається з 200 г/л CuSO ₄ ? 5 H ₂ O ; 60 г/л H ₂ SO ₄ і 50 г/л HCl . Як анод використовували електролітичну мідь.

Параметри процесу м і днен н я вуглецевих волокон і характеристики захисного покриття наведено у табл . 2.

Таблиця 2. Вплив параметрів процесу м і днен н я на характеристики

захисних покриття на вуглецевих волокнах

Для мідних електролітичних покриття значення коефіцієнта однорідності декілька нижче, ніж для хромових покриття. Збільшення коефіцієнта однорідності можливе змінюванням структури електроліту шляхом додавання компонентів, які збільшують дифузійні характеристики.

Товщина як мідних, так і хромових покриття знаходиться у межах 1,0…25 ? 10 ^-3 мкм, що цілком задовольняє умовам захисту вуглецевих волокон від хімічної взаємодії з розплавом алюмінію та забезпечення умов змочування й розтікання.

В результаті статистичної обробки результатів проведених експериментів встановлено, що для процесів нанесення мідних і хромових покриття константи швидкості осадження складають k = 3,364 10 ^-2 г/(А ? см ? c ) і k = 3,364 10 ^-2 г/(А ? см ? c ) відповідно.

Список використаних джерел:

1. Портной К.И. Структура и свойства композиционных материалов / К.И. Портной , С.Е. Салибеков , И.Л. Светлов. – М.: Машиностроение, 1979. – 253 с .