donstuAdvanced Engineering Research (Rostov-on-Don)Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don)2687-1653Don State Technical University10.12737/10388donstu-231Research ArticleMACHINE BUILDING AND MACHINE SCIENCEМАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕImproving quality and performance properties of chemical coatings on steels and alloys by laser treatmentПовышение эксплуатационных свойств и качества химических покрытий на сталях и сплавах лазерной обработкойБроверАндрей ВладимировичBroverAndrey Vladimirovichbrover@mail.ruБроверГалина ИвановнаBroverGalina Ivanovnabrover@mail.ruПустовойтВиктор НиколаевичPustovoytVictor Nikolayevichfipm-dstu@mail.ruДонской государственный технический университет, г. Ростов-на-Дону, Российская ФедерацияРоссияDon State Technical University, Rostov-on-Don, Russian FederationRussian Federation2015300320151516267Copyright © Brover A.V., Brover G.I., Pustovoyt V.N., 20152015Бровер А.В., Бровер Г.И., Пустовойт В.Н.Brover A.V., Brover G.I., Pustovoyt V.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnik-donstu.ru/jour/article/view/231

The subject of this paper is the Ni-P chemical coatings on steels and alloys. The research goal is to determine the capabilities of improving the quality and performance properties of the coatings under the rapid laser processing. Metal physical research methods - optical and electron-probe microscopy, hardness measurement, X-ray and electron microprobe analysis - are used. Anti-friction properties of the irradiated coatings are determined under testing on the tribometer. The study results have shown that the laser irradiation of chemical coatings can increase the hardness of the steel surface layers, advance the adherence strength of the coating to the steel substrate, lower the friction factor, and enhance the wearability of the coated steels.The results obtained allow reasonably choose modes of laser processing for chemical coatings leading to the consolidation and degassing of the steel surface layers, the increase of the coating adhesion to the substrate, the improvement of the surface morphology, the formation of a relatively perfect texture in the steel surface layers, and to the reduction of the burnout of alloying elements from the surface layers of materials.The studies show that the laser treatment of chemical coatings improves the quality of the surface layers of steels and alloys, increases the strength of coating adhesion to the metal substrate, increases the hardness, decreases the friction factor, and increases the wear resistance of steels with chemical coatings.

Цель исследований - определение возможности повышения эксплуатационных свойств и качества покрытий скоростной лазерной обработкой на примере системы Ni-P. Использовались оптическая и электронно-зондовая микроскопия, дюрометрический, рентгеноструктурный и микрорентгеноспектральный анализ. В результате проведенных исследований установлено, что лазерное облучение химических покрытий позволяет увеличить твердость поверхностных слоев сталей, повысить прочность сцепления покрытий со стальной подложкой, понизить коэффициент трения и повысить износостойкость сталей с покрытиями. Полученные в работе результаты позволяют обоснованно выбирать режимы лазерной обработки химических покрытий, приводящие к уплотнению и дегазации поверхностных слоев сталей, увеличению адгезии покрытия к основе, улучшению морфологии поверхности, формированию в поверхностных слоях сталей относительно совершенной текстуры, уменьшению выгорания легирующих элементов из поверхностных слоев материалов. В результате проведенных исследований показано, что лазерная обработка химических покрытий повышает качество поверхностных слоев сталей и сплавов, повышает прочность сцепления покрытия с металлической основой, увеличивает твердость, понижает коэффициенты трения, повышает износостойкость сталей с химическими покрытиями.

лазерная обработкахимические покрытиясвойства и качество поверхности сплавовlaser machiningchemical coatingsproperties and quality of the alloy surfaceReferencesВишенков, С. А. Химические и электротермохимические способы осаждения металлопокрытий / С. А. Вишенков. - Москва : Машиностроение, 1975. - 311 с.Vishenkov, S.А. Khimicheskie i elektrotermokhimicheskie sposoby osazhdeniya metallopokrytiy. [Chemical and electrothermochemistry methods of metal coatings deposition.] Moscow : Mashinostroenie, 1975, 311 p. (in Russian).Тушинский, Л. И. Исследование структуры и физико-механических свойств покрытий/ Л. И. Тушинский. - Москва : Машиностроение, 1986. - 216 с.Tushinskiy, L.I. Issledovanie struktury i fiziko-mekhanicheskikh svoystv pokrytiy. [Investigation of structure and mechanical-and-physical properties of coatings.] Moscow : Mashinostroenie, 1986, 216 p. (in Russian).Лапшин, О. В. Движение межфазной границы при взаимодействии твердого металла с жидким/ О. В. Лапшин, В. Е. Овчаренко, А. П. Савицкий // Физика и химия обработки материалов. - 1999. - №6. - С. 77-80.Lapshin, O.V., Ovcharenko, V.E., Savitskiy, A.P. Dvizhenie mezhfaznoy granitsy pri vzaimodeystvii tverdogo metalla s zhidkim. [Motion of the interface in the interaction of solid metal and liquid.] Fizika i khimiya obrabotki materialov, 1999, no. 6, pp. 77–80 (in Russian).Любов, Б. Я. Диффузионные процессы в неоднородных твердых средах/ Б. Я. Любов. - Москва : Наука, 1981. - 296 с.Lyubov, B.Y. Diffuzionnye protsessy v neodnorodnykh tverdykh sredakh. [Diffusion processes in heterogeneous solid media.] Moscow: Nauka, 1981, 296 p. (in Russian).Веденов А. А. Физические процессы при лазерной обработки материалов/ А. А. Веденов, Г. Г. Гладуш.- Москва : Энегроатомиздат,1985. - 224с.Vedenov, А.А., Gladush, G.G. Fizicheskie protsessy pri lazernoy obrabotki materialov. [Physical processes under laser material treatment.] Moscow: Enegroatomizdat, 1985, 224 p. (in Russian).Ломаев, Г. В. Упрочняющая обработка поверхности методом высокоскоростной лазерной перекристаллизации/ Г. В. Ломаев, Е. В. Харанжевский Е. В. // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2002. - №3. - С.27-32.Lomayev, G.V., Kharanzhevskiy, E.V. Uprochnyayushchaya obrabotka poverkhnosti metodom vysokoskorostnoy lazernoy perekristallizatsii. [Hardening surface treatment by high-speed laser recrystallization.] Metallovedenie i termicheskaya obrabotka metallov, 2002, no. 3, pp. 27–32 (in Russian).Ляхович, Л. С. Лазерное легирование/ Л. С. Ляхович, С. А. Исаков, В. М. Картошкин В. М. // Металловедение и термическая обработка металлов. - 1987. - №3. - С. 14-19.Lyakhovich, L.S., Isakov, S.A., Kartoshkin, V.M. Lazernoe legirovanie. [Laser alloying.] Metallovedenie i termicheskaya obrabotka metallov, 1987, no. 3, pp. 14–19 (in Russian).Вуд, Дж. Быстрозакаленные кристаллические сплавы на основе железа / Дж. Вуд, Р.У. Хоникомб // Сверхбыстрая закалка жидких сплавов. - Москва : Металлургия, 1986. - 375с.Wood, J.V., Honeycombe, R.W.K. Bystrozakalennye kristallicheskie splavy na osnove zheleza. [Rapidly quenched crystalline iron-based alloys.] Sverkhbystraya zakalka zhidkikh splavov. [Rapid quenching of liquid alloys.] Moscow: Metallurgiya, 1986, 375 p. (in Russian).Галенко, П. К. Высокоскоростная кристаллизация конструкционной стали при лазерной обработке поверхности/ П. К. Галенко, Е. В. Харанжевский, Д. А. Данилов // Журнал технической физики. - 2002. - Т. 72, вып. 5. - С.48-55Galenko, P.K., Kharanzhevskiy, E.V. Danilov, D.A. Vysokoskorostnaya kristallizatsiya konstruktsionnoy stali pri lazernoy obrabotke poverkhnosti. [Rapid solidification of structural steel under laser surface treatment.] Zhurnal tekhnicheskoy fiziki, 2002, vol. 72, iss. 5, pp. 48–55 (in Russian).Малинов, Л. Е. Армирование поверхности сталей за счет применения дифференцированной обработки/ Л. Е. Малинов, Е. Я. Харианова, А. В. Зареченский // Известия вузов. Черная металлургия. - 1992. - №4. - С. 37-39.Malinov, L.E., Kharianova, E.Y., Zarechenskiy, A.V. Armirovanie poverkhnosti staley za schet primeneniya differentsirovannoy obrabotki. [Reinforcement of steel surfaces through the use of differentiated treatment.] Izvestia. Ferrous Metallurgy, 1992, no. 4, pp. 37–39 (in Russian).Тофпенец, Р. Л. Трансформация дислокационной структуры при изнашивании направленно кристаллизованного сплава Аl-4%Cu/ Р. Л. Тофпенец, Л. А. Васильева, И. М. Шевно // Физика металлов и металловедение. - 1984. - Т.58, вып.3. - С.532-536.Topfenets, R.L., Vasilyeva, L.A., Shevno, I.M. Transformatsiya dislokatsionnoy struktury pri iznashivanii napravlenno kristallizovannogo splava Al-4%Cu. [Transformation of dislocation structure under wear of direct-crystallized alloy of Al-4% Cu.] The Physics of Metals and Metallography, 1984, vol. 58, iss. 3, pp. 532– 536 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.