BG1465U1 - A coating on aluminium and aluminium alloys components - Google Patents

A coating on aluminium and aluminium alloys components Download PDF

Info

Publication number
BG1465U1
BG1465U1 BG1962U BG196211U BG1465U1 BG 1465 U1 BG1465 U1 BG 1465U1 BG 1962 U BG1962 U BG 1962U BG 196211 U BG196211 U BG 196211U BG 1465 U1 BG1465 U1 BG 1465U1
Authority
BG
Bulgaria
Prior art keywords
coating
aluminium
aluminum
mgalf
mixture
Prior art date
Application number
BG1962U
Other languages
Bulgarian (bg)
Inventor
Васил Стоянов
Йовка ДРАГИЕВА
Георги КАДИКЯНОВ
Анастасия Павликянова
Емил Иванов
Original Assignee
Русенски Университет "Ангел Кънчев"
Васил Стоянов
Йовка ДРАГИЕВА
Георги КАДИКЯНОВ
Анастасия Павликянова
Емил Иванов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Русенски Университет "Ангел Кънчев", Васил Стоянов, Йовка ДРАГИЕВА, Георги КАДИКЯНОВ, Анастасия Павликянова, Емил Иванов filed Critical Русенски Университет "Ангел Кънчев"
Priority to BG1962U priority Critical patent/BG1465U1/en
Publication of BG1465U1 publication Critical patent/BG1465U1/en

Links

Landscapes

  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Abstract

The coating is used for applying on aluminium and aluminium alloys components that work in conditions of liquid and border friction. By it is secured high bearing ability, irrespective of the contentof silicium in the aluminium or aluminium alloy. The coating includes a conversion film, composed of a mixture of NH4MgAlF6 and MgAlF5.1.5H2O, and/or a mixture of NH4MgAlF6 and MgAl2F8.2H2O, where according to the useful model, the conversion layer with thickness 2 to 20 microm is applied on a pad with aluminium oxides anode coating. The thickness of the anode coating is 5 to 100 microm.

Description

Област на техникатаTechnical field

Полезният модел се отнася до покритие върху детайли от алуминий и алуминиеви сплави и по-специално върху алуминиеви бутала или алуминиеви повърхности, работещи в условията на течно и гранично триене.The utility model relates to a coating on aluminum and aluminum alloy parts and in particular on aluminum pistons or aluminum surfaces operating under fluid and boundary friction conditions.

Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION

От US 5884600 е известно покритие върху полите на алуминиеви бутала за двигатели с вътрешно горене, което се състои от анодно покритие от алуминиеви оксиди, върху което е нанесен полимерен слой.From US 5884600, a coating is known on the aluminum piston skirts for internal combustion engines consisting of an anodic aluminum oxide coating on which a polymer layer is applied.

Недостатък на това известно анодно покритие от алуминиеви оксиди е, че повишава изходната грапавост на триещите се повърхности. Повърхности с повишена грапавост на покритието, върху които не е нанесен полимерен слой (канали за бутални пръстени и др.), води до влошаване на условията за течно, полутечно и гранично смазване, повишено абразивно износване при сработване на съвместно работещите повърхности (канали за бутален пръстен - бутален пръстен). Високите микронеравности по челото и огневия пояс на буталото прегряват и стават центрове на самовъзпламеняване поради наличието на полимерен слой, като предизвикват неправилно изгаряне на горивовъздушната смес и нагарообразуване.The disadvantage of this known anodic coating of aluminum oxides is that it increases the initial roughness of the friction surfaces. Surfaces with increased roughness of the coating, on which no polymer layer (grooves for piston rings, etc.) is applied, leads to deterioration of conditions for liquid, semi-liquid and boundary lubrication, increased abrasive wear in the case of co-working surfaces (grooves for piston rings). ring - piston ring). The high micro-irregularities on the forehead and the piston belt of the piston overheat and become centers of self-ignition due to the presence of a polymer layer, causing improper combustion of the air / fuel mixture and buildup.

В US 6951691 е описано конверсионно покритие върху изделия от алуминий и алуминиеви сплави, което се състои от тънък слой от смес от NH4MgAlF6 и MgAlF5.1.5H2O или смес от NH4MgAlF6 и MgAl2Fg.2H2O. Покритието е с дебелина 1-20 microm и представлява корозионноустойчив филм с добри сработващи и противозадиращи свойства. То работи като твърда смазка, а носещата му способност (стабилност към механична деструкция) се осигурява от неразтворени силициеви зърна, преминали от алуминиевата сплав в конверсионното покритие.US 6951691 discloses a conversion coating on aluminum and aluminum alloy articles consisting of a thin layer of a mixture of NH 4 MgAlF 6 and MgAlF 5. 1.5H 2 O or a mixture of NH 4 MgAlF 6 and MgAl 2 F g. 2H 2 O. The coating is 1-20 micrometer thick and is a corrosion-resistant film with good firing and anti-scratching properties. It works as a solid lubricant and its load-bearing capacity (stability to mechanical degradation) is ensured by undissolved silicon grains passed from the aluminum alloy into the conversion coating.

Недостатък на това известно покритие е, че големината на носещата му способност се определя от съдържанието на силиций в алуминиевата сплав (1 до 24 тегл. %), който остава в конверсионното покритие. Покритие върху детайли, изработени от алуминиева сплав с нис ко съдържание на силициеви зърна, има по-ниска носеща способност. Когато това покритие е приложено за алуминиеви бутала, то не може да служи като термична бариера и да предпазва от термично претоварване на онези области, които работят при повишена температура, като канали за компресионни пръстени, огневи пояс и чело.The disadvantage of this known coating is that the amount of its carrying capacity is determined by the content of silicon in the aluminum alloy (1 to 24 wt.%) That remains in the conversion coating. Coating on parts made of an aluminum alloy with a low content of silicon grains has a lower bearing capacity. When this coating is applied to aluminum pistons, it cannot serve as a thermal barrier and prevent thermal overload of those areas that operate at elevated temperatures, such as compression ring ducts, fire belts and foreheads.

Техническа същност на полезния моделThe technical nature of the utility model

Предмет на полезния модел е противозадирно и корозионноустойчиво покритие върху детайли от алуминий или алуминиеви сплави, което има висока носеща способност независимо от съдържанието на силиций в алуминия или алуминиевата сплав.The object of the utility model is an anti-scratch and corrosion-resistant coating on parts of aluminum or aluminum alloys, which has a high bearing capacity regardless of the content of silicon in aluminum or aluminum alloy.

Покритието върху детайли от алуминий и алуминиеви сплави включва конверсионен филм, съставен от смес от NH4MgAlF6 и MgAlF5.1.5Н2О и/или смес от NH4MgAlF6 и MgAl2F8.2H2O, като съгласно полезния модел конверсионният филм с дебелина от 2 до 20 microm е нанесен върху подложка от анодно покритие от алуминиеви оксиди.The coating on aluminum and aluminum alloy parts includes a conversion film consisting of a mixture of NH 4 MgAlF 6 and MgAlF 5 .1.5H 2 O and / or a mixture of NH 4 MgAlF 6 and MgAl 2 F 8 .2H 2 O, as appropriate model conversion film 2 to 20 microns thick is deposited on an anodic aluminum alumina substrate.

Дебелината на анодното покритие е от 5 до 100 microm.The thickness of the anode coating is from 5 to 100 µm.

Методът за повърхностна обработка на алуминий и алуминиеви сплави се състои в първоначално нанасяне на анодно покритие от алуминиеви оксиди върху работните повърхности на детайлите и следваща химична обработка за превръщането на част от анодното покритие в конверсионен филм, съдържащ смес от NH4MgAlF6 и MgAlF5.1.5H2O или смес от NH4MgAlF6 и MgAl2F8.2H2O.The method for surface treatment of aluminum and aluminum alloys consists in initially applying the anodic coating of aluminum oxide on the working surfaces of the parts and subsequent chemical treatment to convert a portion of the anodic coating in the conversion film containing a mixture of NH 4 MgAlF 6 and MgAlF 5 .1.5H 2 O or a mixture of NH 4 MgAlF 6 and MgAl 2 F 8 .2H 2 O.

Предимствата на покритието съгласно полезния модел се състоят в следното. Конверсионният филм от смес от NH4MgAlF6 и MgAlF5.1.5H2O и/или смес от NH4MgAlF6 и MgAl2F8.2H2O е нанесен върху термоустойчива подложка от А12О3, като двата слоя в комбинация представляват термобариера с носеща и противозадирна способност. Количеството и формата на силициевите зърна в алуминиевата сплав нямат определяща роля върху носещата способност на покритието. При химичната обработка за получаване на конверсионния филм работният разтвор прониква микрокапилярно по дълбочина на анодното покритие, където се получават смеси от NH4MgAlF6 и MgAlF5.1.5H2O или NH4MgAlF6 и MgAl2F8.2H2O, които играят ролятаThe benefits of a utility model coating are as follows. The conversion film of a mixture of NH 4 MgAlF 6 and MgAlF 5 .1.5H 2 O and / or a mixture of NH 4 MgAlF 6 and MgAl 2 F 8 .2H 2 O is deposited on a heat-resistant substrate of A1 2 O 3 with the two layers in the combination is a thermal barrier with load-bearing and anti-locking ability. The amount and shape of the silicon grains in the aluminum alloy do not play a decisive role in the bearing capacity of the coating. In the chemical treatment to achieve a conversion film working solution penetrates microcapillary depth of the anodic coating, there were obtained mixtures of NH 4 MgAlF 6 and MgAlF 5 .1.5H 2 O or NH 4 MgAlF 6 and MgAl 2 F 8 .2H 2 O, who play the role

1465 Ul на твърда смазка както при сработване, така и при установени режими на работа. Друго предимство на полезния модел е, че при химичната обработка се намалява височината на микронеравностите на анодното покритие, като върховете им се модифицират в твърда смазка и се избягва опасността от абразивно износване на съвместно работещите повърхности при сработване, както и намаляване на склонността към нагарообразуване или самовъзпламеняване на гориво-въздушната смес.1465 Ul of solid lubricant for both triggering and operating modes. Another advantage of the utility model is that the chemical treatment reduces the height of the micro-irregularities of the anode coating, modifying their tips in a rigid lubricant and avoiding the risk of abrasive wear of the co-working surfaces during actuation, as well as reducing the tendency to build up. self-ignition of the fuel-air mixture.

Пояснение на приложените фигуриExplanation of the annexed figures

Фигура 1. Резултати от рентгеноструктурен анализ на повърхност от алуминиева бутална сплав след нанасяне на покритие съгласно полезния модел.Figure 1. Results of X-ray diffraction analysis of an aluminum piston alloy surface after coating according to the utility model.

Фигура 2. Трибологични изследвания за определяне на натоварването на триеща двойка от алуминиева сплав и чугун, при което течното и полутечно смазване преминава в гранично смазване: (а) - алуминиева бутална сплав с анодно покритие от А12О3; (б) - алуминиевата сплав с нанесено покритие съгласно полезния модел.Figure 2. Tribological tests for determining the load of a friction pair of aluminum alloy and cast iron, whereby the liquid and semi-liquid lubrication is converted into boundary lubrication: (a) - aluminum piston alloy with anode coating of A1 2 O 3 ; (b) - Coated aluminum alloy according to the utility model.

Фигура 3. Повърхностни профилограми: (а) - алуминиева бутална сплав с анодно покритие от А12О3; (б) - алуминиевата сплав с нанесено покритие съгласно полезния модел.Figure 3. Surface profiles: (a) - Aluminum piston alloy with anode coating of A1 2 O 3 ; (b) - Coated aluminum alloy according to the utility model.

Примери за изпълнение на полезния моделExamples of implementation of the utility model

Пример. Пробни тела, изработени от алуминиева бутална сплав, се подлагат на анодиране в продължение на 45 min в сярнокисел електролит с концентрация 180 g/Ι при -2°С ± 1°С и плътност на анодния ток 4-6 A/dm2. Полученото анодно покритие е с дебелина 50 microm. След приключване на анодирането пробните тела се измиват с вода и се обработват във воден разтвор от 7 g/1 MgSiF6.6H2O и 3 g/1 NH4C1 в продължение на 5 min при работна температура 90°С. Полученото покритие се състои от подложка от анодно покритие от алуминиеви оксиди с дебе лина 50 microm, върху която е нанесен конверсионен филм, съставен от смес OTNH4MgAlF6 и MgAlF5.1.5H2O и смес от NH4MgAlF6 и MgAl2F8.2H2O с дебелина 5 microm.Example. Samples made of an aluminum piston alloy are anodized for 45 minutes in sulfuric acid electrolyte at a concentration of 180 g / Ι at -2 ° C ± 1 ° C and an anode current density of 4-6 A / dm 2 . The resulting anode coating is 50 µm thick. After completion of the anodizing test pieces were washed with water and treated in an aqueous solution of 7 g / 1 MgSiF 6 .6H 2 O and 3 g / 1 NH 4 C1 for 5 min at the working temperature of 90 ° C. The resulting coating consists of an anode coating of 50 μm thick aluminum oxide coated with a conversion film consisting of a mixture of OTNH 4 MgAlF 6 and MgAlF 5. 1.5H 2 O and a mixture of NH 4 MgAlF 6 and MgAl 2 F 8 .2H 2 O with a thickness of 5 microm.

На повърхностния слой на едно от пробните тела е направен рентгеноструктурен анализ (фиг. 1), потвърждаващ наличието на конверсионен филм, съдържащ смес от NH4MgAlF6 и MgAlF5.1.5H2O, както и смес от NH4MgAlF6 и MgAl/^Hp.An X-ray diffraction analysis was performed on the surface layer of one of the sample bodies (Fig. 1) confirming the presence of a conversion film containing a mixture of NH 4 MgAlF 6 and MgAlF 5 .1.5H 2 O, as well as a mixture of NH 4 MgAlF 6 and MgAl / ^ Hp.

На фиг. 2 са показани резултати от сравнителни трибологични изследвания за определяне на натоварването на триеща двойка от алуминиева сплав и чугун, при което течното и полутечно смазване преминава в гранично: (а) - алуминиева бутална сплав с анодно покритие от А12О3, (б) - алуминиевата сплав след обработка съгласно полезния модел. Двойката с алуминиева сплав, обработена съгласно полезния модел, понася по-високи натоварвания в условията на течно и полутечно смазване.In FIG. 2 shows the results of a comparative tribological study to determine the loading of a friction pair of aluminum alloy and cast iron, whereby the liquid and semi-liquid lubrication goes to the limit: (a) - aluminum piston alloy with anode coating of A1 2 O 3 , (b) - the aluminum alloy after machining according to the utility model. The aluminum-alloy pair machined according to the utility model can withstand higher loads under liquid and semi-liquid lubrication conditions.

На фиг. 3 са показани получени на апарат Taylor Hobson профилограми от повърхности на: (а) - алуминиева бутална сплав с анодно покритие от А12О3, (б) - алуминиевата сплав след обработка съгласно полезния модел. В резултат на обработката височините на грапавините, получени след анодна обработка, са редуцирани, а върховете им са заоблени.In FIG. In Fig. 3 the profiles obtained from the surfaces of Taylor Hobson apparatus are shown: (a) - Aluminum piston alloy with anode coating of A1 2 O 3 , (b) - Aluminum alloy after treatment according to the utility model. As a result of the machining, the heights of the roughness obtained after the anodic machining are reduced and their tips are rounded.

Claims (2)

ПретенцииClaims 1. Покритие върху детайли от алуминий и алуминиеви сплави, включващо конверсионен филм, съставен от смес от NH4MgAlF6 и MgAlF5.1.5H2O и/или смес от NH4MgAlF6 и MgAl2F8.2H2O, характеризиращо се с това, че конверсионният филм с дебелина от 2 до 20 microm е нанесен върху подложка от анодно покритие от алуминиеви оксиди.1. A coating on aluminum and aluminum alloy parts comprising a conversion film consisting of a mixture of NH 4 MgAlF 6 and MgAlF 5 .1.5H 2 O and / or a mixture of NH 4 MgAlF 6 and MgAl 2 F 8 .2H 2 O, characterized in that the conversion film having a thickness of from 2 to 20 micrometer is deposited on a support made of an anodic coating of aluminum oxides. 2. Покритие съгласно претенция 1, характеризиращо се с това, че дебелината на подложката от анодното покритие е от 5 до 100 microm.A coating according to claim 1, characterized in that the thickness of the anode coating substrate is from 5 to 100 µm.
BG1962U 2011-04-07 2011-04-07 A coating on aluminium and aluminium alloys components BG1465U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG1962U BG1465U1 (en) 2011-04-07 2011-04-07 A coating on aluminium and aluminium alloys components

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG1962U BG1465U1 (en) 2011-04-07 2011-04-07 A coating on aluminium and aluminium alloys components

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BG1465U1 true BG1465U1 (en) 2011-07-29

Family

ID=45877087

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BG1962U BG1465U1 (en) 2011-04-07 2011-04-07 A coating on aluminium and aluminium alloys components

Country Status (1)

Country Link
BG (1) BG1465U1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5884600A (en) * 1998-02-20 1999-03-23 General Motors Corporation Aluminum bore engine having wear and scuff-resistant aluminum piston
US6951691B2 (en) * 1999-04-28 2005-10-04 Suzuki Motor Corporation Surface treatment method

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5884600A (en) * 1998-02-20 1999-03-23 General Motors Corporation Aluminum bore engine having wear and scuff-resistant aluminum piston
US6951691B2 (en) * 1999-04-28 2005-10-04 Suzuki Motor Corporation Surface treatment method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3113643B2 (en) Engine with aluminum piston and aluminum bore resistant to wear and scuffing
JP5696351B2 (en) Engine combustion chamber structure
Li et al. Preparation and properties of micro-arc oxidation self-lubricating composite coatings containing paraffin
CN101839188A (en) Piston for internal combustion engine and piston surface treatment method
WO2005073437A1 (en) Composite chromium plating film, and sliding member having the film and method for manufacture thereof
JP7396525B2 (en) Piston for internal combustion engine
Xiang et al. Microstructure and mechanical properties of ceramic coatings formed on 6063 aluminium alloy by micro-arc oxidation
Lesnevskiy et al. Fretting wear of composite ceramic coating produced on D16 aluminum-based alloy using microarc oxidation
CN107164662B (en) Surface structure of aluminum member
Iewkitthayakorn et al. Anodizing parameters for superheated slurry cast 7075 aluminum alloys
CN106762631A (en) A kind of scroll compressor thermomechanical components and its manufacture method and scroll compressor
CN104213171B (en) Method for manufacturing titanium oxide class ceramic coating on surface of aluminum-alloy piston
BG1465U1 (en) A coating on aluminium and aluminium alloys components
JP2003328155A (en) Lubrication treatment method of sliding member made of aluminum or aluminum alloy
CN206503710U (en) A kind of scroll compressor thermomechanical components and scroll compressor
CA2479032C (en) Multifunctional composite coating and process
JP2012017742A (en) Piston of internal combustion engine to which multilayer film composition is applied
Wu et al. Novel structured anodic oxide films containing surface layers and porous sublayers showing excellent wear resistance performance
RU2439211C1 (en) Method for treatment of pistons of internal combustion engines made of aluminium, titanium and their alloys
JPH0278752A (en) Aluminum alloy piston for use in internal combustion engine
Kaur et al. Mechanical Application of Lubricated Nano Porous Anodized Aluminium
Lorenzetti et al. Anodizing by Electrochemical Oxidation (ECO) of the Laser Powder Bed Fusion-processed A357 aluminium alloy: microstructural characterization and dry sliding behaviour
WO2022030476A1 (en) Metal member
RU2361970C2 (en) Wear resistant composite coating and method of its production
Albdeiri et al. Analysis of physical and mechanical properties of galvanicplasma wear-resistant coatings