| 2025 №06 (02) |
DOI of Article 10.37434/as2025.06.03 |
2025 №06 (04) |
Журнал «Автоматичне зварювання», № 6, 2025, с. 18-29
Вплив карбіду вольфраму на структуру та властивості зносостійких покриттів, отриманих різними методами (Огляд)
Б.В. Стефанів, С.В. Максимова
ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул Казимира Малевича, 11. Е-mail: stefanivbogdan61@gmail.comПокриття поверхні зносостійкими матеріалами – надійний і економічно ефективний процес, який використовується для виробництва та ремонту інструментів, матеріалів і компонентів машин, що вимагає бажаних властивостей поверхні, таких як стійкість до корозії, ерозії та зносу. Зносостійкі покриття охоплюють широкий спектр застосувань у багатьох галузях промисловості, наприклад, в автомобільній і авіакосмічній, нафтовидобувній і гірничодобувній (в якості компонентів бурових доліт або прохідницьких комбайнів), при виготовленні різального інструменту для обробки металевих компонентів. У даному огляді наведені основні типи зносостійких покриттів на основі Co, Ni, Fe, Cu, Cr, NiCrBSi, NiCrBSiFe та ін. з частинками карбіду вольфраму 10...90 % у матриці. Змінюючи фазовий склад і структуру поверхні матеріалу шляхом формування захисних покриттів, можна домогтися істотного підвищення експлуатаційних властивостей, таких як: твердість, міцність, зносостійкість, жаростійкість, корозійна стійкість та ін. Як і в зносостійких покриттях, так і в твердих сплавах, з трьох зазначених карбідних фаз у системі W-C, а саме WC, W2C і WC1-Х, WC є єдиним стабільним карбідом при кімнатній температурі та є фазою, яка повинна бути присутня в зносостійких покриттях з метою отримання оптимальних властивостей. Враховуючи швидкий розвиток зносостійких покриттів, у цій статті наведено огляд основних типів зносостійких абразивних покриттів, способів нанесення та їх властивостей. Результати наведених досліджень можуть бути корисними для науковців та інженерного складу підприємств, що займаються підвищенням експлуатаційних властивостей конструкцій різного призначення. Бібліогр. 22, табл. 7, рис. 18.
Ключові слова: зносостійкі, композитні покриття, карбід вольфраму, зношування, зносостійкість, абразивостійкість, наплавлення, мікроструктура, твердість
Надійшла до редакції 13.05.2025
Отримано у переглянутому вигляді 04.08.2025
Прийнято 08.10.2025.
Список літератури
1. Seger, R. (2013) Effect of tungsten carbides properties of overlay welded WC/NiSiB composite coatings. MG 202X Examensarbete inom Maskinteknik. Handledare: Lorenzo Daghini, Höganäs, Sverige. https://kth.diva-portal.org/smash/get/diva2:730829/FULLTEXT012. Pierson, H.O. (1996) Handbook of refractory carbides and nitrides. New Jersey, Noyes publications, pp. 100–104, 113–115.
3. Троснікова І.Ю., Лобода П.І. (2019) Вплив умов отримання на мікроструктуру, фазовий склад та властивості евтектичного сплаву системи WC–W2C. Надтверді матеріали, 1, 66–70. DOI: http://jnas.nbuv.gov.ua/article/UJRN-0000969955
4. Zhudra, A.P. (2014) Tungsten carbide based cladding materials. The Paton Welding J., 6-7, 66–71. DOI: https://doi.org/10.15407/tpwj2014.06.13
5. Zakharova, E.S., Markov, I.Yu., Maslov, A.L. et al. (2017) Morphology of powders of tungsten carbide used in wear-resistant coatings and deposition on the PDC drill bits. J. of Physics, 857, 012058. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/857/1/012058
6. Shrivastava, P., Mishra, T.K., Saxena, A.C. (2013) Effect of WC concentration on abrasive wear properties of the thermally sprayed WC–Ni coatings. International J. of Scientific and Research Publications, 3(6).
7. Bao, J., Newkirk, J.W., Bao, S. (2004) Wear-resistant WC composite hard coatings by brazing. J. of Materials Engineering and Performance, 13, 385–388. DOI: https://doi. org/10.1361/10599490419874
8. Markova, I.Yu., Zakharova, E.S., Maslov, A.L. et al. (2017) The study of microstructure of wear-resistant coatings applied for protection from abrasive wear of horizontal and tilt drilling drill bits. 13th International Conference on Films and Coatings. IOP Conf. Series: J. of Physics, 857, 012028. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/857/1/012028
9. Noor Aqilah Ahmad, Zakiah Kamdi, Abdul Latif Mohd Tobi (2018) Wear and corrosion behavior of tungsten carbide based coating on carbon steel. International J. of Integrated Engineering, 10(4), 119–125. DOI: https://doi.org/10.30880/ijie.2018.10.04.020
10. Md Sarfaraz Alam, Anil Kumar Das (2022) A critical review of coating on AISI 1045 steel substrate by high velocity oxygen fuel (HVOF). 3rd International Conference on Future of Engineering Systems and Technologies. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 1228, 012002. DOI: https://doi.org/10.1088/1757-899X/1228/1/012002
11. Lutz-Michael Berger (2015) Application of hardmetals as thermal spray coatings. Int. J. of Refractory Metals and Hard Materials, 49, 350–364. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2014.09.029
12. Houdková, Š., Zahálka, F., Kašparová, M., Berger, L.-M. (2011) Comparative study of thermally sprayed coatings under different types of wear conditions for hard chromium replacement. Tribology Letters, 43, 139–154. DOI: https://doi.org/10.1007/s11249-011-9791-9
13. Abderrahmane, A., Gaceb, M., Cheikh, M., Le Roux, S. (2021) Wear behavior and microstructure of thermally sprayed NiCrBSiFeC and composite NiCrBSiFeC–WC(Co) coatings. Materials Science (Medziagotyra), 27(2), 175–183. DOI: http://doi.org/10.5755/j02.ms.24478
14. Nagentrau, M., Mohd Tobi, A.L., Omar, A.S., Ismail, M.I. (2019) Preheat treatment on the tungsten carbide hardfacing: Microstructure analysis. 1st International Conference on Industrial and Manufacturing Engineering. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 505, 012150. DOI: https://doi.org/10.1088/1757-899X/505/1/012150
15. Jurij Šporin, Primož Mrvar, Blaž Janc, Željko Vukeliс (2021) Expression of the self-sharpening mechanism of a roller cone bit during wear due to the influence of the erosion protection carbide coating. Coatings, 11, 1308. DOI: https://doi.org/10.3390/coatings11111308
16. Stefaniv, B.V. (2016) Investigation of wear resistance of protective coatings under conditions of hydroabrasive wear. The Paton Welding J., 9, 26–29. DOI: https://doi.org/10.15407/tpwj2016.09.05
17. Stefaniv, B.V., Nyrkova, L.I., Larionov, A.V., Osadchuk, S.O. (2020) Corrosion resistance of composite material deposited by TIG method using flexible cord TeroCote 7888T. The Paton Welding J., 2, 26–29. DOi: https://doi.org/10.37434/tpwj2020.02.05
18. Deenadayalan, K., Murali, V. (2019) Role of various weight percentages of WC particle on interface thickness and friction-wear property of NiCrBSi–WC composite fabricated using PTAW process. Materials Research Express, 6, 046542. DOI: https://doi.org/10.1088/2053-1591/aafd4f
19. Bartkowski, D., Matysiak, W., Wojtko, K. (2018) Stellite-6 surface layers reinforced with hard and refractory WC particles produced on steel for metal forming. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 393, 012093. DOI: https://doi.org/10.1088/1757-899X/393/1/012093
20. Rombouts, M., Persoons, R., Geerinckx, E. et al. (2010) Development and characterization of nickel based tungsten carbide laser cladded coatings. Physics Procedia, 5, 333–339. DOI: https://doi.org/10.1016/j.phpro.2010.08.154
21. Максимова С.В. (2023) Структура абразивнотривких матеріалів на основі нікелю та заліза, Automatic Welding, 12, 13–17. DOI: https://doi.org/10.37434/as2023.12.02 Maksymova, S.V. (2023) Structure of nickel and iron based abrasion-resistant materials. Avtomatychne Zvaryuvannya, 12, 13–17. DOI: https://doi.org/10.37434/as2023.12.02
22. Chaoyang Zhang, Shenyu Chen, Echo Yang, Mingder Jean (2023) Effect of cobalt fraction mixing WC clads on microstructural evolution, crack formation and tribological properties by laser cladding. J. of Physics, Conf. Ser., 2519, 012039. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/2519/1/012039
Реклама в цьому номері:
