Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) часть 1)

Рис. 2. Микрофотография поперечного сечения покрытия карбида тантала, полученного бестоковым переносом тантала в расплаве NaCl — KCl — K 2 TaF 7 (30 мас. %) — Ta: а — на стальной подложке марки «У9» в течение 8 ч.; б — на углеродном волокне марки «Карбопон-В-22» в течение 24 ч. Температура синтеза 1123 K Покрытия NbC, TaC и WC на поверхности углеродных волокон повышают их механическую прочность и совместимы с волокном в агрессивной атмосфере. При синтезе карбидов тугоплавких металлов не наблюдалось сращивания углеродных волокон друг с другом, а покрытие повторяло рельеф исходного углеродного волокна, покрытия получались равномерными как по сечению, так и по длине всего волокна. Толщина покрытий карбидов тантала TaC и ниобия NbC составляла порядка 50-250 нм в зависимости от времени синтеза (рис. 2, б), толщина пленок карбидов вольфрама WC составляла от нескольких до десятков нанометров. На поверхности волокон с покрытием WC наблюдалось образование небольшого количества кристаллов полукарбида вольфрама W 2 C (рис. 3). Увеличение времени синтеза приводило лишь к увеличению толщины пленок WC, а формирование новых кристаллов W 2 C не наблюдалось. Рис. 3. Микрофотографии углеродных волокон с покрытием WC и кристаллами W 2 C, полученными в расплаве солей NaCl — KCl — Na 2 WO 4 (30 %) — W бестоковым переносом. Температура 1173 K, время процесса 30 мин Карбид вольфрама WC на углеродном волокне имел гексагональную кристаллическую решетку. Кристаллы a-W2C гексагональной формы имели размеры 100-600 нм. С помощью сканирующего нанотвердомера «СуперНаноСкан» с использованием метода склерометрии (царапания) алмазным кантилевером была определена микротвердость покрытий карбида тантала TaC и карбида ниобия NbC на высокоуглеродистой стали марки «У10», которая имела значения порядка 31-34 и 29-31 ГПа соответственно, что хорошо согласуется с данными по микротвердости карбидов тугоплавких металлов. Покрытия карбида тантала ТаС на стали Ст.45 проходили испытания на износостойкость на машине «СМЦ-2» при следующих условиях: удельная нагрузка — 5 МПа, среда испытания — трансформаторное масло, скорость скольжения — 1,2 м/с, длина пути — 2 км, контртело — образец закаленной стали Ст.45. Износостойкость определяли гравиметрическим способом с точностью до 10 -4 г. Взвешивание образца Ст.45 после испытаний показало потерю массы в размере 35,2 мг/см2. Потеря массы образца с покрытием карбида тантала TaC в результате испытаний составила 2,2 мг/см2. Таким образом, в результате нанесения покрытий карбидов тугоплавких металлов износостойкость стальных изделий увеличивается на один порядок. 401