Механическое уплотнение покрытий

Различная продолжительность срока службы образцов при окислении свидетельствует о дефектах осадка, облегчающих доступ кислорода к молибдену и ускоряющих, таким образом, разрушение покрытия. Можно предположить, что в результате пластической деформации осадка будет уменьшена пористость и улучшено его качество.

Для установления влияния механического уплотнения^ покрытия одну группу образцов с покрытием подвергали дробеструйной обработке при различных давлениях и размерах дроби. Другую группу образцов обрабатывали в шаровой мельнице диаметром 100 мм с керамическими шарами диаметром 12,7 мм при скорости вращения, равной 20 об/мин. Обработку образцов производили в атмосфере водорода при температуре 800° в течение 3 час.

Окислы под поверхностью образца не образуются, если образцы нагревать в атмосфере водорода или гелия. Следовательно, образование указанных окислов связано с окислением за счет кислорода атмосферы и не зависит от наличия включений в слое никеля. По-видимому, окисный слой, располагающийся под поверхностью образца, возникает в результате диффузии или проникновения кислорода по границам зерен. Согласно данным Цима , хромоникелевые сплавы, содержащие менее 10% Сг, окисляются быстрее, чем чистый никель или сплавы с более высоким содержанием хрома. Слой окислов, лежащий у поверхности, возникает под значительно более толстыми слоями никеля, если поверхность образцов искривлена; окисление по границам зерен протекает более интенсивно, если поверхность для нанесения покрытия имеет неровности. Образование окислов под поверхностью образца происходит в направлении диффузионного потока хрома в никеле, что подтверждается при травлении шлифа специальным травителем для никеля. При этом хорошо протравливается структура, лежащая выше окисного слоя, а не ниже; это показывает, что выше этого слоя находятся сплавы с низким содержанием хрома, а ниже—сплавы1 о высоким содержанием хрома.

Сравнение экспериментальной и теоретической продолжительности срока службы различных образцов никеля при окислении

Представляет интерес сравнить продолжительность срока; службы молибденовых образцов с защитным покрытием со скоростью окисления никеля (по литературным данным ).

Ряд способов покрытия молибдена

никельалюминиевым сплавом, равно как и способ нанесения алюминия

Для создания описанного в настоящей работе покрытия на молибденовый образец наносили слой хрома толщиной 25 мкм, затем слой никеля толщиной 175 мкм и, наконец, слой алюминия тодщинои 50—75 мкм.

Ряд способов покрытия молибдена никельалюминиевым сплавом, равно как и способ нанесения алюминия из гидридной ванны. , не дали положительных результатов. В последнем случае сцепление алюминия с никелевым слоем оказалось настолько, плохим, что нагрев образцов до температуры 600—700°, необходимый для образования сплава алюминия с никелем, часто сопровождался образованием пузырей на поверхности покрытия.

При осаждении алюминия из солевых ванн с низкои температурой плавления, состоящих из бромида калия, бромида алюминия или хлорида калия, хлорида натрия и хлорида алюминия , толщина' плот-. ного слоя не превышала 12 мкм; при большей толщине слой становился древовидным и шероховатым.

Наиболее эффективным способом образования слоя алюминия никеля является электролитическое осаждение алюминия из ваюны расплавленного криолита при температуре 1000°.

При плотности тока 50 а/дм2 осаждение алюминия происходило слишком быстро для того, чтобы полностью войти в сплав с никелем, и поэтому избыток алюминия собирался на дне ванны под катодом. При плотности тока 10—20 а/дм2 указанного явления не наблюдалось. Для нанесения слоя алюминия толщиной 65 мкм требуется 2,5 чага при плотности тока 20 а/дм2.

На некоторые молибденовые образцы, предварительно покрытые хромом и никелем, наносили слой алюминия в электролитических ваннах упомянутого выше состава. Количество осажденного алюминия определяли взвешиванием, что позволяло расчетом определить толщину алюминиевого слоя. Образцы, имеющие слой алюминия толщи-ной 12 мкм, окислялись с такой же скоростью, как и образцы, покрытые только никелем: окисление указанных образцов при температуре 1100° в воздушной атмосфере сопровождалось образованием на поверхности образцов стекловидной черной окиси никеля, характерной для окисления никеля.

Скорость окисления

образцы при этом покрываются голубоватым налетом, который превращается при окислении в черный

Скорость окисления в течение первых 24— 48 час. значительно уменьшается, если толщина алюминиевого слоя составляет 12—20 мкм; образцы при этом покрываются голубоватым налетом, который превращается при окислении в черный в течение приблизительно 100 час.

Образцы, на которые был нанесен слой сплава, эквивалентный слою алюминия толщиной до 50 мкм, подвергались окислению при температуре 1100° в течение 400 час. На поверхности этих образцов образовывалась белая или рыжевато-коричневая окисная пленка, причем увеличение веса образцов составляло всего 0,005 г/см2. Образцы с никелевым покрытием, используемые в качестве контрольных, увеличивали свой вес при аналогичном испытании на 0,04 г/см2.

Проведенные опыты показали, что слой, состоящий из алюминида никеля, значительно улучшает стойкость никелевого покрытия. Уменьшение скорости диффузии алюминия в никелевом слое, по-видимому, позволит еще повысить стойкость покрытия против окисления, так как это будет способствовать сохранению высокой концентрации алюминия на поверхности образца. Этого можно достичь, если под слой никеля ' толщиной 75—125 мкм нанести слой другого металла, например хрома, который мог бы играть роль диффузионного барьера для алюминия. В этом случае состав алюминида никеля можно, поддерживать таким, при котором он обладает максимальной жаростойкостью; тогда общая толщина покрытия при той же продолжительности срока^ службы могла бы быть значительно снижена по сравнению с толщиной покрытий, применяемых в настоящее время.