РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО КИСЛОРОДНО-ТОПЛИВНОГО НАПЫЛЕНИЯ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ ДЛЯ УПРОЧНЕНИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ВОЕННОЙ ТЕХНИКИ

В работе представлено комплексное исследование процесса формирования износостойких металлокерамических покрытий системы WC-Co, полученных методом высокоскоростного кислородно-топливного напыления (HVOF). Актуальность данного исследования обусловлена необходимостью разработки эффективных методов восстановления и упрочнения деталей специальной техники, эксплуатируемых в экстремальных условиях. В качестве материала подложки использовалась сталь 12Х18Н10Т. Основное внимание уделено влиянию дистанции напыления (300 мм-400 мм) на физико-механические свойства слоев. С использованием методов XRD, SEM детально изучены микроструктура и фазовые превращения исследуемого покрытия. Установлено, что оптимизация параметров HVOF-процесса позволяет уменьшить уровень декарбидизацию WC до W₂C, сохраняя высокую концентрацию первичных твердых фаз в кобальтовой матрице. Экспериментально доказано, что сформированные покрытия обладают сверхплотной структурой с пористостью менее 1%. Результаты трибологических испытаний и электрохимической коррозии подтвердили высокое качество разработанных покрытий: микротвёрдость возросла в 7 раз, а скорость коррозии снизилась на порядок. Полученные данные расширяют научные представления о механизмах адгезионного и когезионного взаимодействия в композитах WC-Co и предлагают готовое технологическое решение для повышения ресурса узлов военной техники.

1. Pawlowski L. The science and engineering of thermal spray coatings / L. Pawlowski // John Wiley & Sons. – 2008.

2. An Innovative Review on Protective Coatings Counting Future Trends of Hot Corrosion Prevention / D. Singh et al // National Conference on Advanced and Emerging Materials for Technological Applications. – Singapore: Springer Nature Singapore. – 2024. – Р. 223-240.

3. Prashar G. Laser Surface Engineering: State of the Art, Applications, and Challenges / G. Prashar, H. Vasudev // Handbook of Laser-Based Sustainable Surface Modification and Manufacturing Techniques. – 2023. – Р. 105-126.

4. Bolelli G. High velocity oxy-fuel (HVOF) coatings: processing – structure – performance relationship / G. Bolelli, L. Lusvarghi // J. Therm. Spray Technol. – 2021.

5. Kalush A. Comparison of the oxidation behavior and microstructural evolution of NiCoCrAlY coatings processed via HVOF and APS: дис. – École de technologie supérieure, 2025.

6. Torkashvand K. Advances in thermally sprayed WC-based wear-resistant coatings: co-free binders, processing routes and tribological behavior / K. Torkashvand, S. Joshi, M. Gupta // Journal of Thermal Spray Technology. – 2022. – Т. 31, № 3. – Р. 342-377.

7. Properties, Advantages, and Prospects of Using Cobalt-Free Composites Based on Tungsten Carbide in Industry / S. Kurbanbekov et al // Materials. – 2024. – Т. 18, № 1. – Р. 129.

8. Wear and corrosion of HVAF and HVOF-sprayed WC-CoCr coatings on aluminum alloy / T.A. Owoseni et al // Journal of Thermal Spray Technology. – 2025. – Т. 34, № 2. – Р. 970-991.

9. Fatigue and tribological response of WC-Co coatings on steel substrates / S. Ramesh et al // Wear. – 2024.

10. Prashar G. Influence of heat treatment on surface properties of HVOF deposited WC and Nibased powder coatings: a review / G. Prashar, H. Vasudev, L. Thakur // Surface Topography: Metrology and Properties. – 2021. – Т. 9, № 4. – Р. 043002.

11. Effect of spray angle and substrate material on formation mechanisms and properties of HVAF sprayed coatings / A.G. Fefekos et al // Surface and Coatings Technology. – 2023. – Т. 452. – Р. 129115.

12. Performance of thermal-sprayed coatings to combat hot corrosion of coal-fired boiler tube and effect of process parameters and post-coating heat treatment on coating performance: a review / S. Kumar et al // Surface Engineering. – 2021. – Т. 37, № 7. – Р. 833-860.

13. Verma P.K. Improving the Corrosion Performance of SS 304 Stainless Steel Using HVOFSprayed WC-Co-Cr Coatings in Chloride Environments / P.K. Verma, H. Vasudev, G. Singh // Journal of Bio-and Tribo-Corrosion. – 2025. – Т. 11, № 4. – Р. 1-13.

14. Behaviors and mechanism of HVOF/HVAF sprayed WC-co-Cr coatings subjected to cavitation in marine environments / Y. Li et al // Journal of Materials Engineering and Performance. – 2025. – Т. 34, № 12. – Р. 10973-10989.

15. Advanced HVOF-Sprayed Carbide Cermet Coatings as Environmentally Friendly Solutions for Tribological Applications: Research Progress and Current Limitations / B. Ben Difallah et al // Technologies. – 2025. – Т. 13, № 7. – Р. 281.

16. Trade-off among cavitation erosion resistance, corrosion resistance, and antifouling properties of HVOF-sprayed WC-CoCr coating via adding stainless steel and copper / Z. Guo et al // Journal of Thermal Spray Technology. – 2024. – Т. 33, № 5. – Р. 1570-1584.

17. Effect of Binder on Oxidation Properties of Tungsten Carbides: A Review by a Conceptual Classification Approach / Z. Fathipour et al // Ceramics. – 2024. – Т. 7, № 1. – Р. 166-191.

18. Effect of WB doping on microstructure and mechanical properties of HVOF sprayed Fe-based amorphous coatings under irradiation environment / K. Sun et al // Journal of Alloys and Compounds. – 2025. – Т. 1021. – Р. 179572.

19. An influence of oxygen flow rate and spray distance on the porosity of HVOF coating and its effects on corrosion – a review / А. Raza et al // Materials. – 2022. – Т. 15, № 18. – Р. 6329.

20. Friction and wear behavior of laser cladded WC-Co and Ni/WC-Co deposits at high temperature / M. Erfanmanesh et al // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. – 2019. – Т. 81. – Р. 137-148.

21. Enhancing the wear and high-temperature oxidation behavior of NiCrBSi coatings by collaboratively adding WC and Cr3C2 / X. Sun et al // Surface and Coatings Technology. – 2023. – Т. 473. – Р. 129968.

22. Effect of crystallization on electrochemical and tribological properties of high-velocity oxygen fuel (HVOF)-sprayed Fe-based amorphous coatings / A.Q. Abbas et al // AppliedChem. – 2024. – Т. 4, № 3. – Р. 270-281.

23. Influence of Cr addition on tribocorrosion behavior of high velocity oxygen-fuel thermal sprayed WC-based cermet coatings / T. Li et al // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. – 2025. – Т. 128. – Р. 107050.

24. An investigation of the effect of post heat treatment on the wear and corrosion behavior of HVOFsprayed WC-10Co4Cr coatings / L. Zhao et al // Journal of Thermal Spray Technology. – 2023. – Т. 32, № 8. – Р. 2394-2410.