Еще в начальный период применения электрической искры для нанесения металлических покрытий на токопроводящие материалы создателями метода электроискровой обработки (ЭИО) Б. Р. и Н. И. Лазаренко отмечалось наличие порога, за которым прекращается рост толщины покрытия и начинается съем нанесенного материала [1]. Этот эффект Б. Р. Лазаренко относил к числу важнейших проблем, сдерживающих развитие ряда электротехнологий [2].
Н. И. Лазаренко [3] выделяет грубую ЭИ-обработку, указывает ее диапазон — импульсы длительностью 150–400 мкс с запасенной энергией 2,5–7,0 Дж и отмечает, что толщина покрытия составляет до 2000 мкм, но покрытие получается бугристое, неравномерное по толщине; он считает такие покрытия часто непригодными для рабочих поверхностей деталей. Удельная продолжительность легирования, при которой наступает максимум покрытия, зависит от энергии единичного импульса (максимум наступает раньше при электрических импульсах с большей энергией), химического состава материала о6оих электродов, состава окружающей среды и ее давления [3].
В отечественной и зарубежной технической литературе отсутствует комплексный анализ причин, вследствие которых толщина ЭИ-покрытий имеет предельные значения при разных условиях их нанесения. Используя выборку из ряда многочисленных опубликованных работ, посвященных ЭИО металлических материалов, рассмотрим суждения исследователей и практиков об основных причинах ограничения толщины нанесенных слоев, а также пути их увеличения.
В 50-е гг. прошлого века причину ограниченности толщины формируемых слоев на катоде детали связывали в значительной степени с химическим взаимодействием материалов электродов с элементами межэлектродной среды [4–6, 8–9]. В результате такого взаимодействия при ЭИО в воздушной среде в поверхностных слоях образуются твердые растворы, окислы и нитриды. Их образование ведет при последующей ЭИО к охрупчиванию и разрушению поверхностного слоя (табл. 1).
Г. П. Иванов [7] объяснял прекращение роста толщины упрочняющих ЭИ-покрытий достижением поверхностным слоем катода предела насыщения, обусловленным прекращением диффузии вещества материала анода вследствие ограниченного нагрева металла на глубине материала катода.