KR20020042642A - Light alloy-based composite protective multifunction coating - Google Patents

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KR20020042642A
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Abstract

A protective multi-functional composite coating on non-ferrous alloys (Al, Mg, Ti, Nb, Al-Ti, Al-Be, Ti-Nb), consisting of a strong, hard, porous oxide-ceramic layer in the form of a matrix, and a functional compounds introduced into the pores of the matrix. The functional compounds are selected from a series of metals (Ni, Cu, Co, Fe, Cr, Mo, Ti, Al, Sb, Ag, Zn, Cd, Pb, Sn, Bi, In, Ga) and/or refractory compounds (carbides, oxides, nitrides, borides and silicides of the metals of groups IVB-VTB of the periodic system of elements). The oxide-ceramic matrix layer is applied by the oxidation of the base by the method of plasma electrolytic oxidation, and has high adhesion to the base. By regulating the parameters of the oxidation process, the required porosity of the oxide layer is achieved. The functional compounds are introduced into the porous structure of the ceramic matrix using any of the following processes: chemical or electrochemical precipitation from solutions, chemical or physical precipitation from the gaseous phase, or the friction-mechanical method (rubbing on). After the introduction of the functional compounds, the composite coating is subjected to finishing treatment with the aim of laying bare the apexes of the ceramic layer capable of taking load. The strongly developed surface of the porous structure of the matrix layer, bonded to the functional compound, creates a new coating with high cohesion strength. The composite coating acquires a combination of increased strength, hardness, wear and corrosion resistance, along with a certain plasticity and resistance to contact dynamic loads and vibrations.

Description

경합금계 복합 재료 보호용 다기능 코팅 {LIGHT ALLOY-BASED COMPOSITE PROTECTIVE MULTIFUNCTION COATING}Multifunctional coating for light alloy composite material protection {LIGHT ALLOY-BASED COMPOSITE PROTECTIVE MULTIFUNCTION COATING}

종래 재료의 성분(세라믹, 고합금강 및 주철) 대신에 경화 세라믹으로 코팅된 비철 합금 성분을 사용함으로써, 하중이 많이 걸리고 급속 마모되는 성분의 내구성 및 의존도의 상당한 증대, 중량 감소 및 유닛의 동적 특성 향상을 가능하게 한다.By using non-ferrous alloy components coated with hardened ceramics instead of components of conventional materials (ceramic, high alloyed steels and cast iron), significant increases in durability and dependence of heavily loaded and rapidly worn components, reduced weight and improved unit dynamics To make it possible.

현재 상당한 양의 경한 세라믹을 코팅하지만, 이들은 불충분한 윤활 또는 윤활이 전혀 없는 극한 조건에서 사용하기에 상당히 부족하다. 부적당한 습윤성으로 인한 TiN, TiCN 등의 얇은 방수성 코팅은 종종 윤활막을 파괴하여, 마모도를 증가시킨다. 이러한 마찰 마모의 특성상 비교적 두꺼운 세라믹 코팅은 소결된 세라믹에 가깝다. 이들은 높은 마찰 계수 및 마찰 계면에서 발열이 있는 주요 결함이 있으며, 여기서 세라믹 입자의 미세 절단(micro-cutting) 효과, 분리, 미세 깎기(micro-chipping) 및 마찰 마모의 가속시에 관련된 결과, 윤활이 불충분하고대상체가 집중 마모된다. 집중적인 표면 마무리 작업만으로 조도를 Ra 0.04-0.06㎛ 까지로 하여 이러한 문제점을 부분적으로 해결한다.Currently coating a significant amount of hard ceramics, but they are quite insufficient for use in extreme conditions with insufficient lubrication or no lubrication at all. Thin waterproof coatings such as TiN, TiCN, etc., due to inadequate wettability, often destroy the lubricating film, increasing wear. Due to the nature of this friction wear, relatively thick ceramic coatings are close to sintered ceramics. These are major defects with high coefficients of friction and heat generation at the friction interface, where lubrication is a consequence of the micro-cutting effects of ceramic particles, the consequences of acceleration of separation, micro-chipping and frictional wear. Insufficient and intensive wear of the object. Intensive surface finishing alone solves this problem by bringing the roughness to Ra 0.04-0.06 μm.

최근에는 매우 거친 조건에서 작동할 수 있고, 저마찰 계수, 마모에 대한 높은 저항 및 활동적 매체에 대한 양호한 저항을 여전히 지닐 수 있는 비철 합금 성분용으로 일반적인 보호용 코팅을 하는 시도가 늘어나고 있다.Recently, there have been increasing attempts to make general protective coatings for non-ferrous alloy components that can operate in very rough conditions and still have low friction coefficients, high resistance to abrasion and good resistance to active media.

이러한 코팅의 한 방법은 많은 충전재가 삽입된 공공을 지닌 다공성 세라믹 코팅의 보호 성분 위에 코팅을 형성하는 것이다.One method of such a coating is to form a coating on the protective component of a porous ceramic coating with pores inserted with many fillers.

따라서 Al, Mg 및 Ti 합금 위에, 플루오르화 폴리머 입자를 공공에 삽입한 다공질 보호용 산화층으로 이루어진 복합 재료층을 형성하는 공정(미국 특허 제5,487,826A호)이 알려져 있다.Therefore, a process (US Pat. No. 5,487,826A) of forming a composite material layer composed of a porous protective oxide layer in which fluorinated polymer particles are inserted into a cavity is known on Al, Mg and Ti alloys.

솔겔(sol-gel) 기술을 이용하여 Al, Mg 및 Ti 합금 위에 SiO2입자를 공공에 삽입하여 다공질 산화막을 형성하는 공정(WO 97/05302)이 알려져 있다.A process of forming a porous oxide film by inserting SiO 2 particles into an air on Al, Mg, and Ti alloys using a sol-gel technique (WO 97/05302) is known.

또한 300-500℃에서 연속 열처리하여 알루미늄 합금 성분상에 형성된 산화층에 실리콘-유기 저중합체(oligomer)를 삽입하기 위한 공정(RU 2073752)이 알려져 있다.Also known is a process (RU 2073752) for inserting a silicon-organic oligomer into an oxide layer formed on an aluminum alloy component by continuous heat treatment at 300-500 ° C.

전술한 모든 공정의 공통적인 결함은 성분 사용시 극한 조건에서 동작하는 데서 일어나는 고온에서의 적용 한계 및, 코팅의 열전도도 및 전기전도도가 낮다는 것이다.Common drawbacks to all of the above processes are the application limits at high temperatures resulting from operating under extreme conditions when using the components, and the low thermal and electrical conductivity of the coating.

마찰 전기 및 열방출 인자는 마찰쌍(friction pairs)에서 마모 특성 및 마모산물의 형성에 상당한 영향을 준다. 따라서 복합 재료 코팅의 열전도도 및 전기전도도는 이들 내의 금속 성분 또는 금속 같은 성분을 사용함으로써 증가시킬 수 있다.Triboelectric and heat dissipation factors have a significant impact on wear characteristics and formation of wear products in friction pairs. Thus, the thermal and electrical conductivity of the composite material coating can be increased by using metal components or components such as metals in them.

가스열 더스팅(gas-thermal dusting-on) 공정을 표면에 적용하여 초기에 50-125㎛의 두께까지 조립자인 텅스텐 카바이드층을 형성한 후, 카바이드층을 완전히 덮을 때까지 75-150㎛ 두께의 니켈-크롬층을 형성하는 것을 수반하는 스크류 펌프 로터(rotor)를 표면 처리하는 공정(미국 특허 제5,645,896A호)이 알려져 있다. 로터를 최종 폴리싱(polishing)으로 필요한 크기로 감소시키고, 로터를 사용하는 경우 주하중이 걸리는 카바이드층의 보호 아펙스(apex)를 노출시킨다.A gas-thermal dusting-on process was applied to the surface to initially form a coarse tungsten carbide layer up to 50-125 μm thick, then 75-150 μm thick until it completely covered the carbide layer. A process for surface treatment of a screw pump rotor involving the formation of a nickel-chromium layer (US Pat. No. 5,645,896A) is known. The rotor is reduced to the required size by final polishing, and the use of the rotor exposes the protective apex of the carbide layer under main load.

전술한 공정에서 로터는 강으로 만들어진다. 그러나 사실상 임의 조성의 코팅을 임의의 배킹(backing)에 적용하도록 가스열 더스팅 공정을 사용할 수 있다. 그러나 이러한 공정에 의하여 복잡한 형상의 성분상에 균일한 코팅을 형성하기는 어렵다. 또한 가스열 더스팅 공정을 적용한 코팅은 기재에 충분히 견고하게 부착되지 않는다. 비철 합금이 빠르게 열을 발산하고, 플라스마 제트의 영향하에 얇은 산화막을 집약적으로 형성하므로, 이들이 기재를 형성하는 경우 이러한 결함이 더욱 악화된다. 또한 알루미늄 및 마그네슘 합금 표면이 용융될 수 있고, 티타늄 합금의 과열은 피로 저항을 감소시키므로 비철 합금은 고온의 살포 공정에서 임계 반응한다.In the above process, the rotor is made of steel. However, a gaseous dusting process can be used to apply a coating of virtually any composition to any backing. However, it is difficult to form uniform coatings on complex shaped components by this process. In addition, the coating applied with the gas heat dusting process does not adhere to the substrate sufficiently firmly. Since nonferrous alloys dissipate heat rapidly and form thin oxide films intensively under the influence of plasma jets, these defects become worse when they form a substrate. In addition, aluminum and magnesium alloy surfaces can melt, and overheating of titanium alloys reduces fatigue resistance, so non-ferrous alloys are critically reacted in hot sparging processes.

보라이드(boride), 카바이드(carbide), 나이트라이드(nitride), 옥시나이트라이드(oxynitride) 및 실리사이드(silicide)가 풍부한 세라믹막으로 이루어진 다기능 복합 재료 코팅을 적용하는 공정(미국 특허 제5,364,522A)이 알려져 있다. 공정의 제1 단계에서 산화수소 세라믹층은 배킹에 전기 화학적으로 적용되고, 제2 단계에서 내화 화합물을 지닌 풍부한(용침된) 세라믹층은 450-800℃의 온도에서의 가스 흐름 또는 증기 흐름에서 발생한다.A process for applying a multifunctional composite coating consisting of ceramic films rich in boride, carbide, nitride, oxynitride and silicides (US Pat. No. 5,364,522A) Known. In the first stage of the process, the hydrogen oxide ceramic layer is electrochemically applied to the backing, and in the second stage, the rich (soaked) ceramic layer with the refractory compound occurs in a gas stream or vapor stream at a temperature of 450-800 ° C. do.

이러한 공정으로 제조한 코팅은 강하고, 마모 저항성이며, 고온 부식에 저항성이 있다. 그러나 이 기술에서 고온을 이용하면 비철 합금으로 만들어진 조성에 이러한 코팅을 하는 것이 불가능하게 된다.Coatings made in this process are strong, abrasion resistant and resistant to high temperature corrosion. However, using high temperatures in this technique makes it impossible to apply such coatings to compositions made of non-ferrous alloys.

알루미늄 및 알루미늄 합금에 마모 저항성 비마찰 코팅을 하기 위한 공정(WO 91/13625)이 알려져 있다. 알루미늄 배킹은 먼저 15% 황산 용액에서 양극화한다. 다음으로 연성 금속층, 즉 인듐, 주석, 갈륨 및 이들의 화합물을 다공질 양극 산화 표면에 적용한다. 양극 산화 코팅의 두께는 1-500㎛ 이고, 금속층의 두께는 10-100㎛ 이다. 이러한 공정 중에 양극 금속의 적어도 80%의 공공이 금속으로 충전되어야 한다.Processes for applying abrasion resistant non-friction coatings to aluminum and aluminum alloys (WO 91/13625) are known. The aluminum backing is first anodized in 15% sulfuric acid solution. Next, a soft metal layer is applied to the porous anodic oxidation surface, i.e. indium, tin, gallium and their compounds. The thickness of the anodizing coating is 1-500 μm and the thickness of the metal layer is 10-100 μm. At least 80% of the pores of the anode metal must be filled with metal during this process.

전술한 공정의 주요 문제점은 낮은 기계 강도와 기재의 양극 산화 코팅의 불안정성이다.The main problem with the above process is the low mechanical strength and instability of the anodized coating of the substrate.

10㎛ 이상의 두께를 지닌 양극 코팅은 많은 공공을 지니며, 이들은 상당한 정도(코팅의 수분량이 10%를 초과)로 수화되고, 또한 이들 조성은 코팅 구조체에 형성된 10-20%의 전해질 음이온을 포함한다. 120℃ 이상으로 가열하는 경우, 전해질 성분 및 수분은 코팅 구조체로부터 떨어져 나오고, 이는 양극 산화층의 균열 및 부스러짐을 야기하며, 보호 특성에 악영향을 끼친다. 또한 양극 산화층은 주로 산화물의 비정질상으로 이루어지므로, 강도 및 미세 경도가 높지 않다.Cathode coatings having a thickness of 10 μm or more have a large number of pores, and they are hydrated to a significant extent (more than 10% moisture content of the coating), and these compositions also contain 10-20% of electrolyte anions formed in the coating structure. . When heated to 120 ° C. or higher, the electrolyte component and moisture are separated from the coating structure, which causes cracking and chipping of the anodic oxide layer and adversely affects the protective properties. In addition, since the anodic oxide layer mainly consists of an amorphous phase of an oxide, strength and fine hardness are not high.

본 발명은 비철 금속 및 이들의 합금들이 사용되는 공학, 전자, 의료 및 기타의 다양한 분야에서 사용할 수 있는 것으로, 보다 상세하게는 금속 및 합금, 이들로부터 제조한 성분 및 제품에 보호용 코팅을 하기 위한 기술에 관한 것이다.The present invention can be used in a variety of fields such as engineering, electronics, medical, and other non-ferrous metals and their alloys, and more specifically, a technique for applying a protective coating to metals and alloys, components and products prepared therefrom. It is about.

도 1은 복합 재료로 코팅하여 이를 지닌 시편의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a specimen coated with a composite material and having the same.

도 2는 복합 재료 코팅의 마무리 처리(폴리싱)가 완료된 시편의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a specimen in which finishing (polishing) of the composite material coating is completed.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

1. 결합용 기능성 재료1. Functional material for bonding

2. 산화 매트릭스 코팅내 공공2. Public in oxide matrix coating

3. 산화 세라믹 매트릭스 코팅3. Oxidized Ceramic Matrix Coating

4. 기재 금속 및 산화 코팅간의 천이층4. Transition layer between base metal and oxide coating

5. 기재 금속5. Base metal

6. 작업 표면상의 산화 코팅의 돌출부6. The protrusion of the oxide coating on the working surface

본 발명의 한 특징은 양호한 마모 저항성, 작업 수명 동안의 성분의 낮은 마찰 계수, 활동성 매체에 대한 저항성, 및 동적 접촉 하중 및 진동에 견디는 능력을 지니는 비철 합금 성분용 복합 재료 코팅의 개발에 관한 것이다.One feature of the present invention relates to the development of composite coatings for non-ferrous alloy components with good abrasion resistance, low coefficient of friction of components during working life, resistance to active media, and the ability to withstand dynamic contact loads and vibrations.

본 발명의 두 번째 특징은 높은 마모 저항성 및 스크래치 저항성, 부식 마모 저항성 및 고온의 마찰 매체의 작동 저항성 및 부식 저항성을 지닌 비철 합금 성분용 화합물 코팅의 개발에 관한 것이다.A second aspect of the present invention relates to the development of a compound coating for a non-ferrous alloy component having high abrasion resistance and scratch resistance, corrosion abrasion resistance and operating resistance and corrosion resistance of high temperature friction media.

본 발명의 세 번째 특징은 일련 생산시 사용될 수 있는 비철 금속에 화합물 코팅을 하기 위한 생물학적으로 안정하고 비교적 저가인 기술의 개발에 관한 것이다.A third aspect of the invention relates to the development of a biologically stable and relatively inexpensive technique for coating compounds on nonferrous metals that can be used in serial production.

기타 특징들은 플라스마 전해 산화법에 의하여 보호되는 재료의 표면층의 산화에 의하여 형성된 다공질 산화 세라믹 형태의 코팅을 형성함으로써 본 발명에 따라 이루어진다. 이들 공공에 Ni, Cu, Co, Fe, Cr, Mo, Ti, Al, Sb, Ag, Zn, Cd, Pb, Sn, Bi, In, Ga 및 이들의 혼합물 또는 멘델레프 주기율표의 4B족 내지 6B족 금속의 카바이드, 옥사이드, 나이트라이드, 보라이드, 실리사이드 및 이들의 혼합물 등의 금속을 삽입한다.Other features are made in accordance with the present invention by forming a coating in the form of a porous oxide ceramic formed by oxidation of the surface layer of the material protected by plasma electrolytic oxidation. Groups 4B to 6B of Ni, Cu, Co, Fe, Cr, Mo, Ti, Al, Sb, Ag, Zn, Cd, Pb, Sn, Bi, In, Ga and mixtures thereof or Mendelev periodic table Metals such as carbides, oxides, nitrides, borides, silicides and mixtures thereof are inserted.

본 발명의 발명자는 이전 국제 출원인 PCT/RU97/00408(국제공개 WO 99/31303)에서 플라스마 전해질 산화법에 따른 비철 합금상의 다공질 산화 세라믹 코팅의 형성을 제안하였다.The inventor of the present invention proposed the formation of a porous oxide ceramic coating on a non-ferrous alloy according to the plasma electrolyte oxidation method in the previous international application PCT / RU97 / 00408 (WO 99/31303).

기재에 대한 이러한 코팅의 부착은 가스열 더스팅으로 된 코팅 부착에 비하여 5-10배 강하고, 강도 및 미세 경도는 양극 산화층에 비하여 2-5배 크다.The adhesion of this coating to the substrate is 5-10 times stronger than the coating adhesion with gas heat dusting, and the strength and fine hardness are 2-5 times larger than the anodization layer.

산화는 15-55℃의 온도에서 생물학적 유해성이 없는 약한 알칼리 수용성 전해질에서 일어난다. 100-1000V(크기값)의 펄스 전압을 성분에 공급한다.Oxidation takes place in a weakly alkaline aqueous electrolyte with no biohazard at temperatures of 15-55 ° C. Supply a pulse voltage of 100-1000 V (magnitude) to the component.

연속 펄스 주파수는 50-3000Hz이다. 전류 밀도는 2-200A/dm2이다.The continuous pulse frequency is 50-3000 Hz. The current density is 2-200 A / dm 2 .

합금 기재의 조성에 의존하는 미세 경도가 300-2000Hv인 미세 결정 산화층은 플라스마 화학 반응의 영향하에 비철 합금 성분 표면상에 생성된다. 층의 두께는 1-600㎛ 이다.A microcrystalline oxide layer having a fine hardness of 300-2000 Hv depending on the composition of the alloy substrate is formed on the surface of the nonferrous alloy component under the influence of the plasma chemistry. The thickness of the layer is 1-600 μm.

전해 체계 및 전해 조성을 변경함으로써, 산화 세라믹층의 물리 기계학적 특성에 상당한 변화가 일어나며, 특히 5-35%로 변할 수 있는 개방형 공공의 크기에 상당한 변화가 생길 수 있다.By changing the electrolytic system and electrolytic composition, significant changes in the physico-mechanical properties of the ceramic oxide layer can occur, in particular significant changes in the size of the open cavities, which can vary from 5-35%.

연구 결과, 전술한 금속 또는 주기율표의 4B족 내지 6B족 금속의 카바이드, 옥사이드, 나이트라이드, 보라이드, 실리사이드, 및 이들의 혼합물이 이러한 코팅의 공공에 삽입되면, 코팅은 가소성, 마모 및 스크래치에 대한 고저항성, 높은 부식 저항성 및 기계 접촉 하중 및 진동에 대한 저항성과 함께 강도 및 경도 등에서 독특한 특성을 지닌다.As a result, when carbides, oxides, nitrides, borides, silicides, and mixtures thereof of the metals described above or metals of Groups 4B to 6B of the Periodic Table are inserted into the pores of such coatings, the coatings It has unique characteristics in strength and hardness along with high resistance, high corrosion resistance and resistance to mechanical contact load and vibration.

공공의 크기는 그 직경이 수십 ㎚에서 수 ㎛까지로 다양하다. 1㎛ 이상 크기의 공공은 전체 공공 부피의 90% 이상을 차지한다. 이러한 공공에 기능성 화합물의 대부분의 질량을 삽입한다.The size of the pores varies in diameter from tens of nm to several microns. The pores of 1 μm or more occupy more than 90% of the total pore volume. This mass inserts most of the mass of functional compounds.

산화 세라믹층의 다공질 구조는 다기능 복합 재료 코팅 형성용 매트릭스로서 작용한다. 코팅의 기공률은 코팅의 깊이에 따라 변한다는 점에 주목한다. 표면에서 기공률이 최대이고, 기재 금속에 가까워짐에 따라 기공률은 2-6의 좌승으로 작아진다. 공공에 삽입된 기능성 화합물의 농도는 이러한 특성에 일치한다. 표면 아래층에서 농도가 최대이며, 코팅 깊이가 증가함에 따라 지수적으로 감소한다. 10-20%의 개방형 공공을 지닌 산화 세라믹 코팅은 특정 성질을 지닌 화합물로 매트릭스를 채우고, 특정 기능(비마찰, 열전도도, 비부식 등)을 수행함으로써 복합 재료 코팅 생성용으로 이상적인 매트릭스를 형성한다.The porous structure of the oxide ceramic layer acts as a matrix for forming a multifunctional composite material coating. Note that the porosity of the coating varies with the depth of the coating. The porosity is maximum at the surface, and as it approaches the base metal, the porosity decreases to the left power of 2-6. The concentration of functional compound inserted into the cavity coincides with this property. The concentration is maximum at the subsurface layer and decreases exponentially with increasing coating depth. Oxidized ceramic coatings with 10-20% open porosity fill the matrix with compounds with specific properties and perform specific functions (non-friction, thermal conductivity, non-corrosion, etc.) to form an ideal matrix for producing composite coatings .

다른 한편으로, 산화 세라믹 코팅의 미세 경도는 기재 금속 부근에서 최대값을 가지며, 코팅의 외부 표면쪽으로 갈수록 점차 감소한다.(20-30% 정도)On the other hand, the fine hardness of the oxidized ceramic coating has a maximum near the base metal and gradually decreases toward the outer surface of the coating (about 20-30%).

연구 개발한 매트릭스층의 다공질 구조 표면은 산화 코팅에 기능성 화합물의 우수한 접착력을 제공한다. 복합 재료 코팅은 이로 인하여 높은 접착 강도를 가진다.The porous structure surface of the matrix layer researched and developed provides excellent adhesion of the functional compound to the oxide coating. Composite coatings thereby have a high adhesive strength.

산화층의 공공에 삽입된 기능성 복합 재료의 제1군은 연성 금속인 Ni, Cu, Co, Fe, Cr, Mo, Ti, Al, Sb, Ag, Zn, Cd, Pb, Sn, Bi, In, Ga 및 이들의 혼합물로 이루어진다.The first group of functional composite materials inserted into the pores of the oxide layer are soft metals Ni, Cu, Co, Fe, Cr, Mo, Ti, Al, Sb, Ag, Zn, Cd, Pb, Sn, Bi, In, Ga And mixtures thereof.

금속은 복합 재료 코팅에 대한 가소성 영향을 나타낸다. 이러한 코팅의 특정 성질은 열기계적 부하에서의 변형 거동에 기인한다. 2상 세라믹-금속 구조는 순수 세라믹과 대조적으로 충격 점성이 5배 증가한다.Metals exhibit a plastic effect on the composite material coating. The specific nature of these coatings is due to the deformation behavior at thermomechanical loads. Two-phase ceramic-metal structures have a five-fold increase in impact viscosity as opposed to pure ceramics.

이러한 코팅을 또한 비마찰형 코팅으로 사용할 수 있다. 처리를 마친 후,산화 세라믹층 부분은 노출되어 놓인다. 이러한 마찰 표면상의 보다 강한 부분은 주하중을 받으므로, 표면의 저항 능력을 높인다.Such coatings can also be used as non-frictional coatings. After the treatment, the portion of the ceramic oxide layer is exposed. The stronger part on this frictional surface is subjected to the main load, thereby increasing the resistance of the surface.

또한, 마모에 따라 표면의 연한 부분은 미세 리세스(recess) 및 홈을 형성하고, 이는 마찰용 저장소로서 작용하며, 마찰 접촉시 마찰 체계를 바꾸고, 마모 산물의 제거를 용이하게 하여 표면의 작업 능력을 향상시킨다.In addition, with wear, the soft parts of the surface form fine recesses and grooves, which act as friction reservoirs, alter the friction system during frictional contact, and facilitate the removal of wear products, thus allowing the surface to work. To improve.

유닛에서 마찰 체계를 고려하면, 윤활, 접촉 표면의 상태 및 복합 재료 코팅은 복합 재료 코팅의 공공에서 기능성 화합물의 최적 기공률 및 최적 조성을 지닌 특정 사용 조건에 최적으로 일치하도록 형성될 수 있다.Considering the friction scheme in the unit, the lubrication, the condition of the contact surface and the composite coating can be formed to optimally match the particular conditions of use with the optimum porosity and optimum composition of the functional compound in the voids of the composite coating.

산화물층의 공공에 삽입된 기능성 화합물의 제2군은 멘델레프의 원소 주기율표에서 4B족 내지 6B족 금속의 내화 화합물, 즉 카바이드, 옥사이드, 나이트라이드 및 실리사이드로 이루어진다.The second group of functional compounds inserted into the pores of the oxide layer consists of refractory compounds of Group 4B to Group 6B metals, namely carbides, oxides, nitrides and silicides in Mendelev's Periodic Table of Elements.

코팅의 세라믹 매트릭스에 삽입된 기능성 재료로서의 금속과 별도로 또는 함께 사용되는 이러한 화합물을 사용하는 경우, 복합 재료 코팅은 고경도, 고강도, 고온에 대한 저항성 및 예외적으로 높은 마모 저항성 등의 특성을 지닌다. 공공에 위치한 이러한 화합물은 복합 재료 코팅을 경화시키고, 열물리적 특성 및 기계적 특성을 바꾼다.When using such compounds separately or in combination with a metal as a functional material embedded in the ceramic matrix of the coating, the composite coating has properties such as high hardness, high strength, resistance to high temperatures and exceptionally high wear resistance. These compounds, located in the vacancy, cure the composite coating and change the thermophysical and mechanical properties.

전술한 기능성 화합물은 초분산형 분말, 기상 또는 수증기상으로부터의 화학적 또는 물리적 석출물, 또는 분말, 봉재, 브러쉬 등을 사용한 마찰 기계적인(마찰형) 방법을 사용하는 것을 포함하는 수용액 또는 유기 용액으로부터의 전해 또는 화학 석출물의 공지된 방법으로 다공질 세라믹 매트릭스층에 적용된다.The aforementioned functional compounds may be prepared from superdisperse powders, chemical or physical precipitates from gaseous or vapor phases, or from aqueous or organic solutions, including using frictional mechanical (frictional) methods using powders, rods, brushes, and the like. It is applied to the porous ceramic matrix layer by known methods of electrolytic or chemical precipitates.

이러한 방법을 사용하면, 기능성 화합물은 산화 코팅 자체의 깊이 및 여기에서의 공공 볼륨에 의존하여 1-150 ㎛의 깊이까지 산화 세라믹 매트릭스 코팅의 공공내로 삽입된다.Using this method, the functional compound is inserted into the pores of the oxide ceramic matrix coating to a depth of 1-150 μm depending on the depth of the oxide coating itself and the void volume therein.

작업 표면이 성분이 요구하는 크기 및 표면 조도로 되거나, 산화 세라믹 코팅의 아펙스가 노출될(벗겨질) 때까지 기계적 마무리 작업[광택, 래핑(lapping), 미세 그라인딩, 호닝(honing) 및 정밀 마무리]을 한다. 이러한 기계적 처리는 기능성 화합물의 과도층을 제거하고, 표면에 나머지 부분을 균일하게 분포시킨다. 또한 기계 가공은 마찰 표면을 길들일 필요가 없다는 것을 의미한다.Mechanical finishing operations (gloss, lapping, fine grinding, honing and precision finishing) until the working surface is of the size and surface roughness required by the component or the apex of the oxide ceramic coating is exposed (peeled). Do it. This mechanical treatment removes the transient layer of functional compound and evenly distributes the remainder on the surface. Machining also means that there is no need to tame the friction surface.

다음의 실시예는 권리로 요구한 발명의 특정 예시에 따라 주어진다. 그러나본 발명을 주어진 실시예에서 고려하는 특정 성분에 한정하는 것으로 고려하는 것은 아니다.The following examples are given according to the specific examples of the invention claimed by right. However, it is not intended that the present invention be limited to the specific components contemplated in the given examples.

제1 실시예 (비교용)First Embodiment (Comparative)

합금 D16(AlCu4Mg2)의 시편은 D=40mm, d=16mm, h=12mm 크기인 링의 형태이다. 외부 원통형 표면을 30℃의 인산염 실리케이트 전극(pH 11)에서 120분 동안 플라스마 전해 산화한다. 체계는 양극-음극이고, 전류 밀도는 20A/dm2이며, 최종 전압 크기는 양극이 600V, 음극이 190V이다. 산화 세라믹 코팅의 깊이는 120㎛ 이고, 미세 경도는 1800Hv이며, 개방형 기공률은 20% 이다.Specimens of alloy D16 (AlCu 4 Mg 2 ) are in the form of rings with dimensions D = 40 mm, d = 16 mm and h = 12 mm. The outer cylindrical surface is plasma electrolytically oxidized for 120 minutes at 30 ° C phosphate silicate electrode (pH 11). The scheme is anode-cathode, current density is 20A / dm 2 , final voltage magnitude is 600V for anode and 190V for cathode. The oxide ceramic coating has a depth of 120 μm, a fine hardness of 1800 Hv, and an open porosity of 20%.

제2 실시예Second embodiment

합금 D16(AlCu4Mg2)의 시편에 제1 실시예와 같은 동일한 처리를 행하며, 산화 코팅의 깊이가 120㎛, 미세 경도가 1800Hv 및 개방형 기공률이 20%인 특징을 지닌다.The specimen of alloy D16 (AlCu 4 Mg 2 ) is subjected to the same treatment as in the first embodiment, and has an oxide coating having a depth of 120 µm, a fine hardness of 1800 Hv, and an open porosity of 20%.

시편에 화학 니켈 도금을 실시하여 폴리싱한다. 폴리싱 후 니켈의 침투 깊이는 약 10㎛이다. 니켈의 농도는 표면 인접층에서 최대이며, 코팅의 깊이가 증가함에 따라 지수적으로 감소한다.The specimen is polished by chemical nickel plating. After polishing, the penetration depth of nickel is about 10 μm. The concentration of nickel is maximum in the surface adjacent layer and decreases exponentially as the depth of the coating increases.

제3 실시예Third embodiment

합금 AK4-2(AlCu2, Mg2Fe Ni)의 시편을 30℃의 인산 실리케이트 전해질(pH 11)에서 90분 동안 플라스마 전해 산화한다. 체계는 양극-음극이고, 전류 밀도는15A/dm2이며, 최종 전압 크기는 양극이 550V, 음극이 120V이다. 산화 세라믹 코팅의 깊이는 70㎛ 이고, 미세 경도는 1550Hv이며, 개방형 기공률은 16% 이다.Specimens of alloy AK4-2 (AlCu 2 , Mg 2 Fe Ni) were plasma electrolytically oxidized for 90 minutes in a phosphate silicate electrolyte (pH 11) at 30 ° C. The scheme is anode-cathode, current density is 15A / dm 2 , final voltage magnitude is 550V for anode and 120V for cathode. The oxide ceramic coating has a depth of 70 μm, a fine hardness of 1550 Hv, and an open porosity of 16%.

가스상으로부터의 화학 석출법으로 20% Cr 및 80% Cr3C2로 이루어진 복합 재료층을 시편에 코팅한다. 시편을 석출 중에 300℃까지 가열한 후, 시편을 폴리싱한다. 다공성 구조에 대한 기능성 화합물 Cr-Cr3C2의 침투 깊이는 약 7㎛ 이다.The specimen is coated with a composite material layer consisting of 20% Cr and 80% Cr 3 C 2 by chemical precipitation from the gas phase. The specimen is heated to 300 ° C. during precipitation, and then the specimen is polished. The penetration depth of the functional compound Cr-Cr 3 C 2 into the porous structure is about 7 μm.

제4 실시예Fourth embodiment

합금 VT6(TiAl6V4)의 시편을 20℃의 황산 알루메이트 전해질(pH 9)에서 20분 동안 산화한다. 체계는 양극이고, 전류 밀도는 50A/dm2이며, 최종 양극 전압은 300V이다. 산화 코팅의 깊이는 15㎛ 이고, 미세 경도는 690Hv이며, 개방형 기공률은 12% 이다.Specimens of alloy VT6 (TiAl 6 V 4 ) are oxidized for 20 minutes in 20 ° C. aluminate sulfate electrolyte (pH 9). The scheme is anode, the current density is 50A / dm 2 , and the final anode voltage is 300V. The depth of the oxide coating is 15 μm, the fine hardness is 690 Hv, and the open porosity is 12%.

가스상으로부터 화학 석출법으로 니켈층을 시편에 형성한다. 석출 과정 중에 시편을 200℃ 까지 가열한다. 이 후, 시편의 원통형 표면을 폴리싱한다. 니켈 화합물의 다공질 구조에 대한 침투 깊이는 3㎛ 이다.A nickel layer is formed on the specimen by chemical precipitation from the gas phase. The specimen is heated to 200 ° C. during the precipitation process. Thereafter, the cylindrical surface of the specimen is polished. The penetration depth of the nickel compound into the porous structure is 3 μm.

제5 실시예Fifth Embodiment

합금 VMD12(MgZn6MnCu)의 시편을 20℃ 온도의 플루오르화 알루메이트 전해질(pH 12)에서 40분 동안 산화한다. 체계는 양극-음극이고, 전류 밀도는 8A/dm2이며, 최종 전압 크기는 양극이 350V, 음극이 130V이다. 산화 세라믹 코팅의 깊이는 30㎛ 이고, 미세 경도는 750Hv이며, 개방형 기공률은 25% 이다.Specimens of alloy VMD12 (MgZn 6 MnCu) are oxidized for 40 minutes in a fluorinated aluminate electrolyte (pH 12) at 20 ° C. The scheme is anode-cathode, current density is 8A / dm 2 , final voltage magnitude is 350V for anode and 130V for cathode. The oxide ceramic coating has a depth of 30 μm, a fine hardness of 750 Hv, and an open porosity of 25%.

가스상으로부터 화학 석출법으로 시편에 니켈 복합 재료층을 형성한다. 석출동안 시편은 200℃까지 가열된다. 이 후, 시편의 원통형 표면을 폴리싱한다. 니켈 화합물의 층의 다공질 구조에 대한 침투 깊이는 10㎛ 이다.A nickel composite material layer is formed on the specimen by chemical precipitation from the gas phase. During precipitation, the specimen is heated to 200 ° C. Thereafter, the cylindrical surface of the specimen is polished. The penetration depth into the porous structure of the layer of nickel compound is 10 μm.

제6 실시예Sixth embodiment

“localloy ”형 합금 ABM-3(AlBe60Mg2) 시편을 30℃ 의 인산 실리케이트 전해질(pH 11)에서 120분 동안 산화한다. 체계는 양극-음극이고, 전류 밀도는 15A/dm2이며, 최종 전압 크기는 양극이 480V, 음극이 110V이다. 산화 세라믹 코팅의 깊이는 100㎛ 이고, 미세 경도는 790Hv이며, 개방형 기공률은 18% 이다.Specimen of “localloy” type alloy ABM-3 (AlBe 6 0Mg 2 ) was oxidized in a phosphate silicate electrolyte (pH 11) at 30 ° C. for 120 minutes. The scheme is anode-cathode, current density is 15A / dm 2 , final voltage magnitude is 480V for anode and 110V for cathode. The oxide ceramic coating has a depth of 100 μm, a fine hardness of 790 Hv, and an open porosity of 18%.

가스상으로부터의 화학 석출법으로 시편에 니켈 복합 재료층을 형성한다. 석출 과정 중에 시편을 200℃까지 가열한다. 이 후, 시편의 원통형 표면을 폴리싱한다. 니켈 화합물의 다공질 구조 산화층에 대한 침투 깊이는 8㎛ 이다.A nickel composite material layer is formed on the specimen by chemical precipitation from the gas phase. The specimen is heated to 200 ° C. during the precipitation process. Thereafter, the cylindrical surface of the specimen is polished. The penetration depth of the nickel compound into the porous structure oxide layer is 8 mu m.

경화된 금속의 상이한 형태의 코팅 및 대응 시편을 지닌 성분으로부터 형성된 마찰쌍의 시험은 일반 마찰 기계상에서 행해진다.Testing of friction pairs formed from components with different types of coatings of hardened metals and corresponding specimens is done on ordinary friction machines.

접접촉용 교차축을 지닌 링실린더 배열을 선택한다. 경도가 HRC358-60인 ShKh15강의 고정 시편은 연구 적용시의 코팅을 지닌 이동 시편(링)에 압착된다.Choose a ring cylinder arrangement with intersecting axes for contact contact. Fixed specimens of ShKh15 steel with a hardness of HRC 3 58-60 are pressed onto a moving specimen (ring) with a coating for the study application.

경계 마찰 체계에서 시험을 실시하고, 다수의 스핀들 오일 방울을 시험전에 코팅된 시편에 적용한다. 슬립 속도는 시편 접촉시의 일반 하중인 75N에서 2m/sec 이다. 시험을 60초 동안 실시한다. 각 링에 10가지의 동일한 시험을 실시한다. 이러한 시험 결과로부터 특성의 평균값을 계산한다.The test is carried out in a boundary friction system, and a number of spindle oil droplets are applied to the coated specimen before testing. The slip speed is 2 m / sec at 75 N, the normal load at specimen contact. The test is run for 60 seconds. Ten identical tests are performed on each ring. From these test results, the average value of the properties is calculated.

또한 마모 저항, 마찰 계수 및 하중 용량 같은 마찰 특성 평가를 위하여 연구를 실시한다. 마찰 저항은 강의 시편상의 점 크기 및 코팅된 시편의 질량 손실을 비교함으로써 마모 무게 및 크기로부터 평가된다.In addition, studies are conducted to evaluate friction characteristics such as wear resistance, friction coefficient and load capacity. Friction resistance is estimated from wear weight and size by comparing the spot size on the steel specimen and the mass loss of the coated specimen.

기술적인 마찰 시험 결과는 다음의 표 1과 같이 주어진다.The technical friction test results are given in Table 1 below.

시험 결과는 알루미늄 합금상의 통상적인 산화물-세라믹층과 비교하여 다양한 배킹상에 복합 재료 코팅을 사용한 경우의 효율을 나타낸다. 따라서 마찰 계수는 반을 약간 넘고, 대상체의 마모도는 2-5의 좌승으로 감소하며, 링 코팅 자체의 마모도는 10까지의 좌승으로 감소한다.The test results show the efficiency of using composite coatings on various backings compared to conventional oxide-ceramic layers on aluminum alloys. Thus, the coefficient of friction is slightly over half, the wear of the object decreases to the left power of 2-5, and the wear of the ring coating itself decreases to the left power of 10.

제안한 복합 재료 코팅은 특정 가소성, 마모 및 스크래치에 대한 예외적인 저항성 및, 부식 및 진동에 대한 높은 저항성과 함께 고강도 및 고경도 같은 독특한 특성을 지니므로, 비철 금속 성분을 상당히 넓게 적용할 기회가 있다.The proposed composite coating has unique properties such as high strength and hardness, with specific plasticity, exceptional resistance to abrasion and scratches, and high resistance to corrosion and vibration, so there is an opportunity to apply a wide range of nonferrous metal components.

마모의 상이한 형태(고온, 활동적 매체, 동적 접촉 하중 및 진동에서의 마찰마모)의 동시 영향하의 극한 조건에서 작동하는 성분의 내구성 및 의존도가 또한 증가한다.The durability and dependence of components operating under extreme conditions under the simultaneous influence of different forms of wear (high temperature, active media, dynamic contact loads and frictional wear in vibrations) also increases.

다공성 세라믹 매트릭스에 삽입되는 기능성 재료로서 사용하는 넓은 범위의 금속 및 내화 화합물은 실제 사용 조건에 있어서 복합 재료 코팅의 최적 특성을 선택할 수 있게 한다.The wide range of metals and refractory compounds used as functional materials embedded in porous ceramic matrices allows the selection of optimal properties of composite coatings in practical use conditions.

보호용 코팅 생성용으로 제안되는 공정은 생물적학 유해성 및 저가면에서 뛰어나며, 이용시 산업 규모면에서 적합하다.The proposed process for producing protective coatings is excellent in terms of biohazards and inexpensiveness and is suitable on an industrial scale in use.

Claims (12)

비철 금속, 이들의 합금 및 금속간 화합물, 및 이들로부터 제조한 성분상에 적용하는 보호용 복합 재료 코팅으로서,As a protective composite coating applied to nonferrous metals, alloys and intermetallic compounds thereof, and components prepared therefrom, 다공질 산화 세라믹 매트릭스 코팅 형태이며, 플라스마 전해 산화법으로 보호하는 재료 표면층의 산화로 형성되고, 공공에 Ni, Cu, Co, Fe, Cr, Mo, Ti, Al, Sb, Ag, Zn, Cd, Pb, Sn, Bi, In, Ga 및 이들의 혼합물, 또는 멘델레프 주기율표의 4B족 내지 6B족 금속의 카바이드(carbide), 옥사이드(oxide), 나이트라이드 (nitride), 보라이드(boride) 및 실리사이드(silicide) 및 이들의 혼합물 같은 화합물에서 선택된 기능성 화합물 중 적어도 하나가 삽입되는 것을 특징으로 하는 복합 재료 코팅.Porous oxide ceramic matrix coating form, formed by oxidation of the material surface layer protected by plasma electrolytic oxidation method, Ni, Cu, Co, Fe, Cr, Mo, Ti, Al, Sb, Ag, Zn, Cd, Pb, Carbides, oxides, nitrides, borides, and silicides of Sn, Bi, In, Ga, and mixtures thereof, or metals of Groups 4B to 6B of the Mendelev Periodic Table And at least one of the functional compounds selected from compounds such as mixtures thereof is inserted. 제1항에서,In claim 1, Al, Mg, Ti, Nb의 비철 금속 및 이들의 합금, 및 Al-Ti, Ti-Nb 및 Al-Be 화합물에 적용되는 것을 특징으로 하는 복합 재료 코팅.A composite material coating characterized by being applied to non-ferrous metals of Al, Mg, Ti, Nb and their alloys, and to Al-Ti, Ti-Nb and Al-Be compounds. 제1항에서,In claim 1, 상기 산화 세라믹 매트릭스 코팅은 외부층으로부터 내부 방향의 코팅 두께에서의 기공률이 감소하는 5-35%의 개방형(open) 기공률, 바람직하게는 10-12%의 개방형 기공률을 지니며, 상기 산화 세라믹 코팅의 미세 경도는 300-2000HV이고 외부층으로부터 내부로의 두께에서 증가하며, 산화 세라믹층의 전체 두께는 1-600㎛, 바람직하게는 3-150㎛인 것을 특징으로 하는 복합 재료 코팅.The ceramic oxide matrix coating has an open porosity of 5-35%, preferably an open porosity of 10-12%, in which the porosity in the coating thickness in the inward direction from the outer layer is reduced, The fine hardness is 300-2000 HV and increases in thickness from the outer layer to the inside, and the total thickness of the ceramic oxide layer is 1-600 μm, preferably 3-150 μm. 제3항에서,In claim 3, 상기 기능성 화합물을 1-150㎛의 깊이, 바람직하게는 2-100㎛의 깊이까지 상기 산화 세라믹 매트릭스 코팅의 공공에 삽입하는 것을 특징으로 하는 복합 재료 코팅.A composite material coating, wherein said functional compound is inserted into a cavity of said oxide ceramic matrix coating to a depth of 1-150 μm, preferably 2-100 μm. 보호용 복합 재료 코팅을 비철 금속, 이들의 합금 및 금속간 화합물 및 이들로부터 제조된 성분에 적용하기 위한 방법으로서,As a method for applying a protective composite coating to nonferrous metals, alloys and intermetallic compounds and components made therefrom, (a) 보호할 재료의 표면층을 플라스마 전해 산화하는 단계,(a) plasma electrooxidizing the surface layer of the material to be protected, (b) Ni, Cu, Co, Fe, Cr, Mo, Ti, Al, Sb, Ag, Zn, Cd, Pb, Sn, Bi, In, Ga 및 이들의 혼합물, 및 멘델레프 주기율표의 4B족 내지 6B족 금속의 카바이드, 옥사이드, 나이트라이드, 보라이드 및 실리사이드 및 이들의 혼합물 같은 화합물에서 선택한 기능성 화합물 중 적어도 하나가 상기 (a) 단계에서 생성된 산화층의 공공에 삽입되는 단계 및(b) Ni, Cu, Co, Fe, Cr, Mo, Ti, Al, Sb, Ag, Zn, Cd, Pb, Sn, Bi, In, Ga and mixtures thereof, and Groups 4B to 6B of Mendelev Periodic Table At least one of the functional compounds selected from compounds such as carbides, oxides, nitrides, borides and silicides of group metals and mixtures thereof is inserted into the pores of the oxide layer produced in step (a), and (c) 상기 복합 재료 코팅의 표면을 기계적으로 마무리하는 단계(c) mechanically finishing the surface of the composite coating 를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.Method comprising a. 제5항에서,In claim 5, 상기 플라스마 전해 산화는 10-55℃의 약한 수용성 알칼리 전해질에서 100-1000V의 전압, 2-200A/dm2의 전류 밀도, 50-3000Hz의 연속 펄스 주파수로 일어나는 것을 특징으로 하는 방법.Wherein said plasma electrolytic oxidation occurs at a voltage of 100-1000 V, a current density of 2-200 A / dm 2 , and a continuous pulse frequency of 50-3000 Hz in a weakly water-soluble alkaline electrolyte at 10-55 ° C. 제5항에서,In claim 5, 상기 기능성 화합물을 상기 코팅의 공공에 삽입하는 것은 초분산 분말의 사용을 포함하여 수용액 또는 유기 용액으로부터 전기 화학 석출에 의하여 행해지는 것을 특징으로 하는 방법.Incorporating the functional compound into the pores of the coating is effected by electrochemical precipitation from an aqueous or organic solution, including the use of superdispersed powders. 제5항에서,In claim 5, 상기 기능성 화합물을 상기 코팅의 공공에 삽입하는 것은 수용액 또는 유기 용액으로부터의 화학 석출로 행하는 것을 특징으로 하는 방법.Incorporating the functional compound into the pores of the coating is by chemical precipitation from an aqueous or organic solution. 제5항에서,In claim 5, 상기 기능성 화합물을 상기 코팅의 공공에 삽입하는 것은 가스상으로부터의 화학 석출로 행하는 것을 특징으로 하는 방법.Inserting the functional compound into the cavity of the coating is performed by chemical precipitation from the gas phase. 제5항에서,In claim 5, 상기 기능성 화합물을 상기 코팅의 공공에 삽입하는 것은 물리적 석출법의도움으로 행하는 것을 특징으로 하는 방법.Inserting the functional compound into the cavity of the coating is performed with the aid of a physical precipitation method. 제5항에서,In claim 5, 상기 기능성 화합물을 상기 코팅의 공공에 삽입하는 것은 분말, 봉재 및 브러쉬를 사용하여 마찰-기계적 러빙(rubbing on)의 도움으로 행하는 것을 특징으로 하는 방법.Inserting the functional compound into the cavity of the coating is done with the aid of friction-mechanical rubbing on using powders, rods and brushes. 제5항 내지 제11항 중 어느 한 항에서,The method according to any one of claims 5 to 11, 상기 복합 재료 코팅의 마무리 기계 처리는 폴리싱, 미세 그라인딩, 래핑(lapping) , 호닝(honing) 및 정밀 마무리 작업으로부터 선택되고, 실제 크기가 필요한 크기에 일치할 때까지 또는 산화 세라믹 매트릭스층의 돌출부의 아펙스(apex)가 노출될 때까지 행하는 것을 특징으로 하는 방법.The finishing machining of the composite coating is selected from polishing, fine grinding, lapping, honing and precision finishing operations, and the apex of the protrusion of the oxide ceramic matrix layer until the actual size matches the required size (apex) until exposed.
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Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004029329A1 (en) * 2002-09-24 2004-04-08 Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. Method for coating sliding surface of high temperature member, and high temperature member and electrode for electric discharge surface treatment
US9284647B2 (en) 2002-09-24 2016-03-15 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method for coating sliding surface of high-temperature member, high-temperature member and electrode for electro-discharge surface treatment
KR101016913B1 (en) * 2003-03-31 2011-02-22 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 A barrier layer for a processing element and a method of forming the same
CN1871377A (en) * 2003-08-19 2006-11-29 岡山县地方政府 Magnesium or magnesium alloy product and method for producing same
DE102004057403B4 (en) * 2004-11-26 2007-09-06 Frank Fischer Crimping die, crimping apparatus and a method of making the same
WO2006135043A1 (en) 2005-06-17 2006-12-21 Tohoku University Protective film structure of metal member, metal component employing protective film structure, and equipment for producing semiconductor or flat-plate display employing protective film structure
JP4697629B2 (en) * 2005-06-30 2011-06-08 国立大学法人北海道大学 Valve spring for internal combustion engine, method for producing the same, and method for producing anodized film-formed titanium member
NZ544373A (en) * 2005-12-20 2008-05-30 Auckland Uniservices Ltd Micro-arc plasma assisted electroless nickel plating methods
US10004604B2 (en) * 2006-09-08 2018-06-26 Kyocera Corporation Bioimplant for artifical joint with evanescent coating film
US10610614B2 (en) 2006-09-08 2020-04-07 Kyocera Corporation Bioimplant with evanescent coating film
US11278642B2 (en) 2006-09-08 2022-03-22 Takao Hotokebuchi Bioimplant with evanescent coating film
DE102007042382B3 (en) 2007-09-05 2009-04-02 Siemens Ag Component for the sliding mounting of another component and method for its production
DE102007052575A1 (en) * 2007-11-03 2009-05-07 Märzhäuser Wetzlar GmbH & Co. KG Protective layer of hard-anodized microscopic aluminum workpieces, comprises a composite-lacquer reinforced with a filler, and a hard-anodized layer that is colored black
DE102008026557A1 (en) 2008-06-03 2009-12-17 Königsee Implantate und Instrumente zur Osteosynthese GmbH Electrochemically produced, biodegradation-stable, ductile and adherent titanium oxide surface layer on titanium or titanium-based alloys
DE102008026558B4 (en) 2008-06-03 2010-04-01 Königsee Implantate und Instrumente zur Osteosynthese GmbH Electrochemical immersion process in an aqueous electrolyte to produce a biologically degradable surface layer on bases of titanium or titanium-based alloys
GB2469115B (en) 2009-04-03 2013-08-21 Keronite Internat Ltd Process for the enhanced corrosion protection of valve metals
DE102009023459B4 (en) * 2009-06-02 2017-08-31 Aap Implantate Ag Osteosynthesis with nanosilver
GB201009772D0 (en) 2010-06-11 2010-07-21 Accentus Plc Metal treatment
KR101677204B1 (en) * 2010-07-16 2016-11-17 아아프 임플란타테 아게 Apatite coatings on mg screws
US9297090B2 (en) 2010-07-16 2016-03-29 Aap Implantate Ag PEO coating on Mg screws
FR2966533B1 (en) * 2010-10-21 2014-02-21 Astrium Sas FRICTION BODY FOR THE ASSEMBLY OF TWO PIECES.
CN102168295B (en) * 2011-02-15 2012-05-30 艾荻环境技术(上海)有限公司 Composite material coating having selective absorption function
US20130221816A1 (en) * 2012-02-24 2013-08-29 Htc Corporation Casing of electronic device and method of manufacturing the same
CN103770397B (en) * 2012-10-26 2016-04-27 南昌航空大学 A kind of (Ti, Al, Si) N-Mo (S, N) 2-Ag/TiAlN nano laminated coating
CH707176A1 (en) * 2012-11-13 2014-05-15 Frédéric Gonzales Surface treatment of rigid metallic material for cleaning textiles, by ceramicizing or anodizing surface of material to create residual porosity of surface, and impregnating porous surface obtained by bio-based polymers
EP3023521A1 (en) 2013-07-19 2016-05-25 Fundación Cidaut Metallic substrate with ceramic coating and method for obtaining it
FR3014912B1 (en) 2013-12-16 2016-01-01 Snecma PROCESS FOR MANUFACTURING A COVERED PART WITH A PROTECTIVE COATING
CN105887084B (en) * 2016-05-12 2018-10-30 广东省材料与加工研究所 A kind of magnesium alloy preparation method of composite coating with self-repair function
CN105887159B (en) * 2016-05-12 2018-04-10 广东省材料与加工研究所 One kind has ornamental and functional magnesium alloy preparation method of composite coating concurrently
CN108823619B (en) * 2018-07-16 2020-06-09 长安大学 Method for depositing Ni-Mo-SiC-TiN composite coating on surface of closed-cell foamed aluminum
CZ2019201A3 (en) * 2019-04-01 2020-06-17 Vysoké Učení Technické V Brně A method of manufacturing a ceramic-metal composite by gravity casting and a ceramic-metal composite made according to this method

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU726213A1 (en) * 1977-12-20 1980-04-05 Предприятие П/Я В-2652 Antifrictional coating method
DD151330A1 (en) * 1980-06-03 1981-10-14 Peter Kurze METHOD FOR PRODUCING DIFFUSION LAYERS IN METALS
DE3401951C1 (en) * 1984-01-20 1985-08-29 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 8000 München Method for improving the corrosion stability of the anodised surface of aluminium parts
BR8605133A (en) * 1985-02-06 1987-05-05 Fujitsu Ltd METHOD OF FORMING A COMPOSITE FILM ON THE SURFACE OF ALUMINUM MATERIALS
US4784732A (en) * 1986-07-24 1988-11-15 Covino Charles P Electrolytic formation of an aluminum oxide layer
US5364522A (en) * 1993-03-22 1994-11-15 Liang Wang Boride, carbide, nitride, oxynitride, and silicide infiltrated electrochemical ceramic films and coatings and the method of forming such
ATE212075T1 (en) * 1995-07-28 2002-02-15 Electro Chem Eng Gmbh METHOD FOR INCORPORATING BRINES IN MICROPOROUS COVER LAYERS
AU747068C (en) * 1997-12-17 2002-11-07 Isle Coat Limited Method for producing hard protection coatings on articles made of aluminium alloys

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