CZ2002572A3 - Protective polyfunctional mixed coating based on light alloys and process for producing thereof - Google Patents
Protective polyfunctional mixed coating based on light alloys and process for producing thereof Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2002572A3 CZ2002572A3 CZ2002572A CZ2002572A CZ2002572A3 CZ 2002572 A3 CZ2002572 A3 CZ 2002572A3 CZ 2002572 A CZ2002572 A CZ 2002572A CZ 2002572 A CZ2002572 A CZ 2002572A CZ 2002572 A3 CZ2002572 A3 CZ 2002572A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- coating
- oxide
- pores
- ceramic
- matrix
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
- C23C28/044—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material coatings specially adapted for cutting tools or wear applications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
- C23C28/048—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material with layers graded in composition or physical properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/80—After-treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/024—Anodisation under pulsed or modulated current or potential
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/026—Anodisation with spark discharge
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Road Signs Or Road Markings (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Description
(57) Anotace:(57)
Ochranný kompozitní povlak na neželezných slitinách z Al, Mg, Ti, Nb, Al-Ti, Al-Be, Ti-Nb sestává z pevné, tvrdé, porézní oxido-keramické vrstvy ve formě matrice a funkční složky zavedené do pórů matrice. Funkční složka je zvolena z kovů Ni, Cu, Co, Fe, Cr, Mo, Ti, Al, Sb, Ag, Zn, Cd, Pb, Sn, Bi, In, Ga, karbidů, oxidů, nitridů, boridů a silicidů kovů skupin IVB až VIB periodického systému prvků. Oxidokeramická matriční vrstva se nanese oxidací základu způsobem plasmo-elektrolytické oxidace a má vysokou adhesi k základu. Regulováním parametrů oxidačního procesu se dosáhne požadované porosity vrstvy oxidu. Funkční sloučeniny se zavedou do porésní struktury keramické matrice s použitím chemické nebo elektrochemické precipitace z roztoků, chemické nebo fyzikální precipitace z plynné fáze nebo třecího mechanického způsobu. Po vpravení funkčních sloučenin se kompozitový povlak podrobí finální úpravě s cílem obnažení vrcholků keramické vrstvy, schopných nést zatížení.The protective composite coating on non-ferrous Al, Mg, Ti, Nb, Al-Ti, Al-Be, and Ti-Nb non-ferrous alloys consists of a solid, hard, porous oxide-ceramic layer in matrix form and a functional component introduced into the matrix pores. The functional component is selected from metals Ni, Cu, Co, Fe, Cr, Mo, Ti, Al, Sb, Ag, Zn, Cd, Pb, Sn, Bi, In, Ga, carbides, oxides, nitrides, borides and silicides of metals groups IVB to VIB of the Periodic Table of the Elements. The oxide-ceramic matrix layer is deposited by oxidation of the base by a plasma-electrolytic oxidation method and has high adhesion to the base. By controlling the oxidation process parameters, the desired porosity of the oxide layer is achieved. The functional compounds are introduced into the porous structure of the ceramic matrix using chemical or electrochemical precipitation from solutions, chemical or physical precipitation from the gas phase or friction mechanical process. After incorporation of the functional compounds, the composite coating is subjected to a final treatment to expose the load-bearing tips of the ceramic layer.
i bázi lehkých slitin aand alloys based
Ochranný vícefunkční směsný povlak na způsob jeho výrobyProtective multifunctional mixed coating for the method of its production
Oblast technikyTechnical field
Vynález se dá využít v různých odvětvích strojírenství, elektronice, medicíně a jiných oblastech, ve kterých se používají neželezné kovy a jejich slitiny. Vynález se týká také technologie nanášení ochranných povlaků na takové kovy a slitiny a také součástek a výrobků, které se z nich vyrábějí.The invention is applicable to various fields of engineering, electronics, medicine and other fields in which non-ferrous metals and their alloys are used. The invention also relates to technology for applying protective coatings to such metals and alloys, as well as to components and articles made therefrom.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Použití součástek z neželezných slitin se zpevňujícím keramickým povlakem namísto součástek z tradičních materiálů (keramiky, vysoko legovaných ocelí a litin) umožňuje značně zvýšit trvanlivost a spolehlivost vysoce zatížených a rychle se opotřebovávajících součástek, snížit hmotnost a zlepšit dynamické parametry jednotek.The use of reinforced ceramic coated non-ferrous alloy parts instead of traditional materials (ceramics, high-alloy steels and cast iron) makes it possible to greatly increase the durability and reliability of high-load and wear parts, reduce weight and improve unit dynamic parameters.
V současnosti bylo vytvořeno značné množství tvrdých keramických povlaků, ale ty mají velmi citelné nedostatky při jejich využívání v extrémních podmínkách s nedostatečným mazáním nebo zcela bez mazání. Takové tenké, proti opotřebení odolné povlaky, jako jsou TiN, TiCN díky nedostatečné smáčivosti často zničí mazací film, což vede k vyššímu stupni opotřebení, relativně tlusté keramické vrstvy jsou co do charakteru opotřebení třením blízké sintrované keramice. Jejich hlavními nedostatky jsou vysoký koeficient tření, ohřev třecího rozhraní tam, kde je nedostatek maziva, intenzivní opotřebení protitělesa jako výsledek mikrořezného účinku, lámání a vytváření mikroodštěpků keramických částic a jejich účast v urychlování abrazivního opotřebení. Rozsáhlé operace povrchové úpravy na hrubost Ra 0,04 až 0,06 pm řeší tento problém jenom zčásti.At present, a considerable number of hard ceramic coatings have been formed, but these have very significant drawbacks in their use under extreme conditions with insufficient or no lubrication. Such thin wear-resistant coatings such as TiN, TiCN often destroy the lubricating film due to insufficient wettability, leading to a higher degree of wear, the relatively thick ceramic layers being frictional to the sintered ceramic in terms of wear. Their main drawbacks are the high coefficient of friction, heating of the friction interface where there is a lack of lubricant, intense wear of the counter-body as a result of the micro-cutting effect, breaking and chipping of ceramic particles and their participation in accelerating abrasive wear. Extensive surface finishing operations with a roughness Ra of 0.04 to 0.06 µm only partially solve this problem.
• ·• ·
- 2 V poslední době existovaly se zvýšenou měrou četné pokusy slitin univerzální tvrdých extrémních vytvořit na součástkách z neželezných ochranné vrstvy, schopné pracovat v podmínkách a přesto mít nízký koeficient tření, vysokou odolnost vůči opotřebení a dobrou odolnost vůči agresivním médiím.Recently, there have been numerous attempts to make universal hard extreme alloys on non-ferrous protective coatings capable of operating under conditions and yet have low coefficient of friction, high wear resistance and good resistance to aggressive media.
Jedním ze způsobů, jak vytvořit takové povlaky je vytvořit na chráněné součástce porézní keramický povlak, do jehož pórů se vpraví různá plniva.One way to form such coatings is to form a porous ceramic coating on the protected component into which different fillers are introduced into the pores.
Je znám způsob (patent US 5 487 826 A) vytváření kompozitní vrstvy slitin z Al, Mg a Ti, skládající se z porézní ochranné oxidové vrstvy se zaváděním částic fluoropolymerů do jejích pórů.A method (U.S. Patent No. 5,487,826 A) is known to form a composite layer of Al, Mg and Ti alloys consisting of a porous protective oxide layer with introduction of fluoropolymer particles into its pores.
Je také znám způsob (WO 97/05302) vytváření porézní vrstvy oxidu na slitinách z Al, Mg a Ti se zaváděním částic SiO2 do jejích pórů pomocí sol-gelové technologie.It is also known (WO 97/05302) to form a porous oxide layer on Al, Mg and Ti alloys by introducing SiO 2 particles into its pores using sol-gel technology.
Rovněž je znám způsob (RU 2 073 752) zavádění silikonových organických oligomerů do vrstvy oxidu vytvořeného na součástkách ze slitin hliníku s následující tepelnou úpravou při 300 až 500 °C.It is also known (RU 2 073 752) to introduce silicone organic oligomers into an oxide layer formed on aluminum alloy parts with subsequent heat treatment at 300-500 ° C.
Nedostatkem, společným pro všechny výše uvedené způsoby, je omezení jejich použitelnosti při vysokých teplotách, které vznikají při provozu v extrémních podmínkách použití součástek, a nízké ukazatele tepelné a elektrické vodivosti povlaků.A drawback common to all the above-mentioned methods is the limitation of their applicability at the high temperatures that arise when operating under extreme component use conditions and the low indicators of thermal and electrical conductivity of the coatings.
Faktory triboelektrizace a tepelné emise významně ovlivňují povahu opotřebení a tvorbu produktů opotřebení v třecích se párech. Proto se dá zvýšení tepelné a elektrické vodivosti kompozitových povlaků dosáhnout, když se v nich použijí kovové nebo jako kov se chovající složky.The factors of triboelectrization and heat emission significantly influence the nature of wear and the formation of wear products in friction pairs. Therefore, an increase in the thermal and electrical conductivity of the composite coatings can be achieved when metallic or behaving components are used therein.
- 3 Existuje známý způsob (patent US 5 645 896 A) povrchové úpravy rotoru vřetenového čerpadla zahrnující to, že se na jeho povrch způsobem plynového tepelného poprašování nanáší nejprve vrstva hrubozrnného karbidu wolframu v tloušťce 50 až 125 μη a potom vrstva niklu a chrómu v tloušťce 75 až 150 μη až se karbidová vrstva zcela pokryje. Konečné leštění sníží rozměry rotoru na jeho požadované rozměry a odstraní ochranný vršek karbidové vrstvy, která nese hlavní zátěž když se rotor používá.There is a known method (US Patent No. 5,645,896 A) to finish a rotor of a screw pump, comprising first applying a coarse tungsten carbide layer of 50 to 125 μη thickness and then a nickel and chromium layer of thickness 75 to 150 μη until the carbide layer is completely covered. Final polishing reduces the rotor dimensions to its desired dimensions and removes the protective top of the carbide layer that carries the main load when the rotor is in use.
V popsaném způsobu je rotor vyroben z oceli, ale způsob plynového tepelného poprašování se dá použít k nanášení povlaků v podstatě z jakýchkoliv směsí na jakékoliv podklady, ale je obtížné vytvořit tímto způsobem rovnoměrné povlaky na součástkách, které mají složitý tvar. Povlaky nanášené plynovým tepelným poprašováním se neváží dostatečně pevně na podklad. Tato vada je horší, když podklad tvoří neželezné slitiny, protože ty rychle odvádějí teplo a intenzivně na sobě vytvářejí tenké vrstvičky oxidu účinkem plasmové trysky. Neželezné slitiny také reagují kriticky na vysokou teplotu při způsobu poprašování, protože povrchy hliníku a hořčíku se mohou tavit a přehřátí titanových slitin vede k snížení jejich odolnosti proti únavě.In the described method, the rotor is made of steel, but the gas thermal dusting method can be used to apply coatings of substantially any mixture to any substrate, but it is difficult to form uniform coatings on components having a complex shape in this way. Coatings applied by gas thermal dusting do not bind firmly to the substrate. This defect is worse when the substrate is formed of non-ferrous alloys, as they rapidly dissipate heat and intensively form thin oxide films on them by the action of a plasma jet. Non-ferrous alloys also respond critically to the high temperature of the dusting process, since the surfaces of aluminum and magnesium can melt and overheating of the titanium alloys will reduce their fatigue resistance.
Je znám způsob (patent US 5 364 522) nanášení vícefunkčního kompozitového povlaku skládajícího se z keramických filmů obohacených boridy, karbidy, nitridy, oxynitridy a silicidy. V první fázi způsobu se nanese hydroxidová keramická vrstva na podklad elektrochemicky, v druhé fázi se odehrává obohacování (infiltrace) keramické vrstvy žáruvzdornými sloučeninami v proudu plynu nebo páry za teploty 450 až 800 °C.A method (U.S. Patent No. 5,364,522) is known to apply a multifunctional composite coating consisting of ceramic films enriched with borides, carbides, nitrides, oxynitrides, and silicides. In the first stage of the process, the hydroxide ceramic layer is applied electrochemically to the substrate, in the second stage the enrichment (infiltration) of the ceramic layer with refractory compounds takes place in a gas or steam stream at a temperature of 450 to 800 ° C.
Povlaky vyrobené tímto způsobem jsou pevné, odolné proti opotřebení a odolné vůči korozi za vysokých teplot, ale použití • · · · • ·Coatings made in this way are strong, wear resistant and resistant to high temperature corrosion, but use • · · · • ·
- 4 vysokých teplot v této technologii znemožňuje nanášet takové povlaky na součástky vyrobené z neželezných slitin.- 4 high temperatures in this technology make it impossible to apply such coatings to parts made of non-ferrous alloys.
Existuje známý způsob (WO 96/13625) nanášení antifrikčních povlaků odolných proti opotřebení na hliník a hliníkové slitiny. Hliníkový podklad se nejprve anodizuje v 15% roztoku kyseliny sírové. Vrstva měkkého kovu, konkrétně india, cínu, galia nebo jejich kombinace se potom nanese na porézní anodo-oxidový povrch. Tloušťka anodo-oxidového povlaku činí 1 až 500 μια a tloušťka kovové vrstvy činí 10 až 100 μια. V průběhu tohoto způsobu by se mělo naplnit kovem nejméně 80 % pórů anodového kovu.There is a known method (WO 96/13625) of applying wear-resistant anti-friction coatings to aluminum and aluminum alloys. The aluminum substrate is first anodized in a 15% sulfuric acid solution. The soft metal layer, in particular indium, tin, gallium, or a combination thereof, is then applied to the porous anode-oxide surface. The thickness of the anodic oxide coating is 1 to 500 μια and the thickness of the metal layer is 10 to 100 μια. During this process, at least 80% of the anode metal pores should be filled with metal.
Hlavní problém popisovaného způsobu je nízká mechanická pevnost a nestabilita základního anodo-oxidového povlaku.The main problem of the described process is the low mechanical strength and instability of the base anode-oxide coating.
Anodové povlaky s tloušťkou větší než 10 pm mají velký počet pórů, které jsou ve značné míře hydratovány (obsah vody v povlaku překračuje 10 %) a jejich složení také zahrnuje 10 až 20 % elektrolytových aniontů zabudovaných do struktury povlaku. Když se zahřejí na více než 120 °C, tak se elektrolytové složky a voda odloučí od struktury povlaku, což vede k trhlinkám a hrudkování v anodo-oxidové vrstvě a zhoršuje to její ochranné vlastnosti. Anodo-oxidové vrstvy se hlavně skládají z amorfních fází oxidů a tudíž jejich pevnost a mikrotvrdost nejsou vysoké.Anode coatings having a thickness greater than 10 µm have a large number of pores that are largely hydrated (the water content of the coating exceeds 10%) and their composition also comprises 10 to 20% of the electrolyte anions incorporated into the coating structure. When heated to more than 120 ° C, the electrolyte components and water separate from the coating structure, leading to cracks and lumps in the anode-oxide layer and impair its protective properties. The anode-oxide layers mainly consist of amorphous oxide phases and hence their strength and microhardness are not high.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Jedním úkolem předmětného vynálezu je vyvinout kompozitový povlak pro součástky z neželezných slitin, který má dobrou odolnost proti opotřebení a nízký koeficient tření v průběhu životnosti součástky, odolnost vůči agresivním médiím a schopnost odolávat zatížením z dynamického styku a vibracím.One object of the present invention is to provide a composite coating for non-ferrous alloy parts having good wear resistance and low coefficient of friction over the life of the component, resistance to aggressive media and the ability to withstand dynamic contact loads and vibrations.
Druhým úkolem tohoto vynálezu je vyvinout kompozitový povlak pro součástky z neželezných slitin, který má vysokou odolnost proti • · · · • ···· ···· · • · · · · · * · · ··· ··· ·· ·· ·· ····A second object of the present invention is to provide a composite coating for non-ferrous alloy parts that has high resistance to resistance to corrosion. ·· ·· ····
- 5 opotřebení a odolnost proti poškrábání, odolnost vůči opotřebení erozí a vůči působení abrazivních médií při vysokých teplotách a také odolnost vůči korozi.- 5 wear and scratch resistance, erosion and abrasion resistance at high temperatures, as well as corrosion resistance.
Třetím úkolem tohoto vynálezu je vyvinout ekologicky bezpečnou a srovnatelně ne drahou technologii na nanášení kompozitových povlaků na neželezné slitiny, která se dá použít v sériové výrobě.A third object of the present invention is to provide an environmentally safe and comparatively inexpensive technology for applying composite coatings to non-ferrous alloys that can be used in mass production.
Tyto a některé další úkoly jsou řešeny předmětným vynálezem vytvořením povlaku, který má tvar porézního oxido-keramického povlaku vytvořeného oxidací povrchové vrstvy materiálu, která je chráněna plasmo-elektrolytickým oxidačním způsobem, do jejíchž pórů se zavedou kovy jako je Ni, Cu, Co, Fe, Cr, Mo, Ti, Al, Sb, Ag, Zn, Cd, Pb, Sn, Bi, In, Ga a jejich směsí nebo karbidy, oxidy, nitridy, boridy a silicidy kovů ze skupin IVB až VIB Mendělejevova periodického systému a jejich směsi.These and some other objects are solved by the present invention by providing a coating having the form of a porous oxido-ceramic coating formed by oxidation of a surface layer of a material that is protected by a plasma-electrolytic oxidation process into which pores such as Ni, Cu, Co, Fe are introduced. , Cr, Mo, Ti, Al, Sb, Ag, Zn, Cd, Pb, Sn, Bi, In, Ga and mixtures thereof or carbides, oxides, nitrides, borides and silicides of metals of Groups IVB to VIB of Mendeleev's Periodic System and their mixtures.
Vytváření porézních oxido-keramických povlaků na neželezných slitinách plasmo-elektrolytickým oxidačním způsobem bylo navrženo autorem tohoto vynálezu v dřívější mezinárodní přihlášce PCT/RU97/00408 (publikace WO 99/31303).The formation of porous oxido-ceramic coatings on non-ferrous alloys by the plasma-electrolytic oxidation method was proposed by the inventor in the earlier international application PCT / RU97 / 00408 (publication WO 99/31303).
Adheze těchto povlaků k základu je 5 až 10 krát silnější než je adheze u plyno-tepelně poprášením nanášených povlaků a jejich pevnost a mikrotvrdost jsou 2-krát až 5 krát větší, vyšší než u anodo-oxydových vrstev.The adhesion of these coatings to the base is 5 to 10 times stronger than that of gas-thermally dusted coatings and their strength and microhardness are 2 to 5 times greater than those of the anodic oxide layers.
Oxidace probíhá v ekologicky neškodných slabě alkalických vodných elektrolytech za teploty 15 až 55 °C. Do součástek se dodává impulsní napětí 100 až 1000 V (amplitudová hodnota).The oxidation takes place in environmentally harmless weakly alkaline aqueous electrolytes at a temperature of 15 to 55 ° C. The components are supplied with a pulse voltage of 100 to 1000 V (amplitude value).
Frekvence se kterou po sobě následují impulsy je 50 až 3000 Hz. Hustota proudu je 2 až 200 A/dm2.The frequency of successive pulses is 50 to 3000 Hz. The current density is 2 to 200 A / dm 2 .
· · 4 • 4 • «··· 4 · * 4 4 • · 4 4 4 · · · 4 444 *44 44 ·· ·· 4 » 4 4· 4 4 4 4 4 4 4 4 444 44 44 44 4 4 4
- 6 Jemná krystalická oxidová vrstva s mikrotvrdostí 300 až 2000 Hv, v závislosti na složení hliníkového základu, se vytvoří na površích součástek z neželezných slitin účinkem plasmochemických reakcí. Tloušťka vrstvy může být od 1 do 600 pm.A fine crystalline oxide layer with a microhardness of 300 to 2000 Hv, depending on the composition of the aluminum base, is formed on the surfaces of non-ferrous alloy parts by the effect of plasmachemical reactions. The layer thickness may be from 1 to 600 µm.
Změnami režimů elektrolýzy a složení elektrolytu se dají provádět významné změny fyzikálně-mechanických parametrů oxidokeramických povlaků a zejména velikosti jejich otevřené porosity, která se může měnit v rozmezí od 5 do 35 %.By varying the electrolysis regimes and the electrolyte composition, significant changes can be made in the physico-mechanical parameters of the oxide-ceramic coatings, and in particular in the size of their open porosity, which can vary from 5 to 35%.
Výsledkem studií bylo objevení toho, že jestliže jsou výše uvedené kovy nebo karbidy, oxidy, nitridy, boridy a silicidy kovů skupin IVB až VIB periodické soustavy a jejich směsi zavedeny do pórů takového povlaku, dostane povlak unikátní vlastnosti jako je pevnost a tvrdost v kombinaci s plasticitou, vysokou odolností proti opotřebení a poškrábání, vysokou korozní odolností a odolností vůči mechanickému stykovému zatížení a vibracím.As a result of the studies, the discovery that if the above metals or carbides, oxides, nitrides, borides and silicides of metals of Groups IVB to VIB of the Periodic System and mixtures thereof were introduced into the pores of such a coating, the coating would acquire unique properties plasticity, high wear and scratch resistance, high corrosion resistance and resistance to mechanical contact loads and vibrations.
Velikost pórů se mění od několika desítek nm (nanometrů) do několika pm (mikronů) v průměru. Póry velikosti větší než 1 pm zahrnují více než 90 % objemu všech pórů. Většina hmoty funkčních látek se zavede do těchto pórů.The pore size varies from a few tens of nm (nanometers) to a few pm (microns) in diameter. Pore sizes larger than 1 µm comprise more than 90% of the volume of all pores. Most of the mass of functional substances is introduced into these pores.
Porézní struktura oxido-keramické vrstvy slouží jako matrice pro vytvoření multifunkčního kompozitového povlaku. Je třeba si povšimnout, že porosita povlaku se mění s hloubkou povlaku. Je na svém maximu n povrchu, ale je menší dvakrát až šestkrát tak, jak se jde k základnímu kovu. Koncentrace funkčních sloučenin zavedených do pórů odpovídá těmto parametrům - je na svém maximu ve vrstvě u povrchu a snižuje se exponenciálně se zvyšující se hloubkou povlaku. Oxido-keramické povlaky s otevřenou porositou 10 až 20 % tvoří ideální matrici pro vytvoření kompozitových povlaků naplněním této matrice sloučeninami majícími specifickéThe porous structure of the oxide-ceramic layer serves as a matrix to form a multifunctional composite coating. It should be noted that the porosity of the coating varies with the depth of the coating. It is at its maximum n surface, but is less than two to six times as far as the parent metal. The concentration of functional compounds introduced into the pores corresponds to these parameters - it is at its maximum in the surface layer and decreases exponentially with increasing coating depth. Oxide-ceramic coatings with an open porosity of 10 to 20% form an ideal matrix for forming composite coatings by filling this matrix with compounds having specific
vlastnosti a splňujícími specifické funkce (antifrikční, tepelné vodivosti, antikorozivní atd.).properties and fulfilling specific functions (anti-friction, thermal conductivity, anti-corrosive etc.).
Mikrotvrdost oxido-keramického povlaku na druhé straně má maximální hodnoty blízko základního kovu a stále se snižuje směrem k vnějšímu povrchu povlaku (o 20 až 30 %).The microhardness of the oxido-ceramic coating, on the other hand, has maximum values close to the parent metal and still decreases towards the outer surface of the coating (by 20-30%).
Pevně vyvinutý povrch porézní struktury matricové vrstvy zabezpečuje vynikající adhezi funkčních sloučenin k oxidovému povlaku. To dává kompozitovému povlaku jeho vysokou kohezní pevnost.The firmly developed surface of the porous matrix layer structure provides excellent adhesion of the functional compounds to the oxide coating. This gives the composite coating its high cohesion strength.
První skupina funkčních sloučenin zavedených do pórů oxidové vrstvy se skládá z měkkých kovů Ni, Cu, Co, Fe, Cr, Mo, Ti, Al, Sb, Ag, Zn, Cd, Pb, Sn, Bi, In, Ga a jejich směsí.The first group of functional compounds introduced into the pores of the oxide layer consists of the soft metals Ni, Cu, Co, Fe, Cr, Mo, Ti, Al, Sb, Ag, Zn, Cd, Pb, Sn, Bi, In, Ga and mixtures thereof .
Kov vykonává plastifikační účinek na kompozitní povlak. Specifická povaha tohoto povlaku je dána jeho deformačním chováním za termomechanického zatížení. Dvoufázová keramickokovová struktura poskytuje pětinásobné zvýšení šokové viskozity ve srovnání s čistou keramikou.The metal exerts a plasticizing effect on the composite coating. The specific nature of this coating is given by its deformation behavior under thermomechanical loading. The two-phase ceramic-metal structure provides a five-fold increase in shock viscosity compared to pure ceramics.
Takové povlaky mohou být také použity jako antifrikční povlaky. Po finalizační úpravě jsou ponechány sektory oxido-keramické vrstvy obnažené. Tyto pevnější sektory na frikčním povrchu přebírají hlavní zatížení a tudíž zvyšují nosnost povrchu.Such coatings can also be used as antifriction coatings. After the finishing treatment, the sectors of the oxide-ceramic layer are exposed. These firmer sectors on the frictional surface assume the main load and thus increase the surface bearing capacity.
Dále měkčí sektory povrchu, tak jak se opotřebovávají, vytvářejí mikroprohlubně a drážky, které slouží jako zásobníky pro mazivo a jejich přítomnost mění mazací režim pří třecím styku, usnadňuje odstraňování produktů opotřebení a tedy zlepšuje pracovní schopnosti povrchu.Furthermore, the softer surface sectors as they wear out create micro-recesses and grooves that serve as lubricant reservoirs and their presence changes the lubrication mode at frictional contact, facilitates removal of the wear products and thus improves the working ability of the surface.
Vezme-li se v potaz třecí režim v jednotce, přítomnost maziva a stav kontaktních povrchů, mohou se vytvořit kompozitové povlaky, které optimálně odpovídají specifickým podmínkám použití sTaking into account the friction mode in the unit, the presence of lubricant and the condition of the contact surfaces, composite coatings can be formed that optimally match the specific conditions of use with
- 8 optimální porositou a optimálním složením funkčních sloučenin v pórech kompozitového povlaku.- 8 optimal porosity and optimal composition of functional compounds in the pores of the composite coating.
Druhá skupina funkčních sloučenin , které se zavádějí do pórů oxidové vrstvy se skládá ze žárovzdorných sloučenin kovů skupin IVB až VIB v Mendělejevově periodickém systému prvků: karbidů, oxidů, nitridů, boridů a silicidů.The second group of functional compounds that are introduced into the pores of the oxide layer consists of refractory compounds of metals of Groups IVB to VIB in Mendeleyev's periodic system of elements: carbides, oxides, nitrides, borides, and silicides.
Použití těchto sloučenin zvlášť nebo dohromady s kovy jako funkčních materiálů zavedených do keramické matrice povlaku dodává kompozitovému povlaku takové vlastnosti, jako je vysoká tvrdost a pevnost, odolnost vůči vysokým teplotám a výjimečně vysokou odolnost proti oděru. Takové sloučeniny, umístěné v pórech, vytvrzují kompozitový povlak a mění jeho tepelněfyzikální a mechanické vlastnosti.The use of these compounds separately or together with metals as functional materials introduced into the ceramic coating matrix imparts to the composite coating such properties as high hardness and strength, high temperature resistance and exceptionally high abrasion resistance. Such compounds, located in the pores, cure the composite coating and alter its thermophysical and mechanical properties.
Všechny výše uvedené funkční sloučeniny se nanášejí na porézní keramickou matriční vrstvu známými způsoby elektrolytického a chemického srážení z vodných nebo organických roztoků, včetně použití ultra-disperzních prášků, chemické nebo fyzikální precipitace z plynné nebo parní fáze nebo frikčního mechanického způsobu (roztírání) s použitím prášků, tyček, štětců atd.All of the above functional compounds are applied to the porous ceramic matrix layer by known methods of electrolytic and chemical precipitation from aqueous or organic solutions, including the use of ultra-dispersible powders, chemical or physical precipitation from the gas or vapor phase, or friction mechanical method (spreading) using powders. , sticks, brushes, etc.
S použitím těchto způsobů se funkční sloučeniny zavedou do pórů oxido-keramického matričního povlaku do hloubky 1 až 150 μπι, v závislosti na hloubce oxidového povlaku samotného a objemu pórů v něm.Using these methods, the functional compounds are introduced into the pores of the oxide-ceramic matrix coating to a depth of 1 to 150 μπι, depending on the depth of the oxide coating itself and the pore volume therein.
Pracovní povrch je podroben strojnímu obrábění (leštění, lapování, jemnému broušení, honování, superfinišování) až mají součástky požadované rozměry a hrubost povrchů nebo dokud se neodhalí (neobnaží) vrcholky oxido-keramického povlaku. Toto strojní obrábění umožňuje odstranit nadměrné vrstvy funkčních sloučenin a distribuovat zbývající část rovnoměrně po povrchu.The working surface is subjected to machining (polishing, lapping, fine grinding, honing, superfinishing) until the parts have the required dimensions and surface roughness or until the tops of the oxide-ceramic coating are exposed (exposed). This machining allows to remove excessive layers of functional compounds and distribute the remaining part evenly over the surface.
h · ···· ·· · · *h · ···· ·· · ·
Strojní obrábění také znamená, že není třeba záběhu třecích povrchů.Machining also means that running-in of friction surfaces is not required.
Přehled obrázků na výkreseOverview of the drawings
Přiložené výkresy znázorňují následující:The attached drawings show the following:
Na obr. 1 je průřez vzorkem s kompozitovým povlakem, který je na něj nanesen, přičemž je znázorněn spojovací funkční materiál _1, póry v oxidovém matricovém povlaku 2_, oxido-keramický matricový povlak 3, přechodná vrstva _4 mezi základním kovem a oxidovým povlakem a základní kov 5.Fig. 1 is a cross-sectional view of a composite-coated sample applied thereto, showing the bonding functional material 1, pores in the oxide matrix coating 2, the oxide-ceramic matrix coating 3, the intermediate layer 4 between the parent metal and the oxide coating and the base metal 5.
Na obr. 2 je znázorněn řez vzorkem po finální povrchové úpravě (leštění) kompozitového povlaku, přičemž je znázorněn vázající funkční materiál _1, póry v oxidovém matricovém povlaku 2, oxidokeramický matricový povlak, přechodová vrstva 4 mezi základním kovem a oxidovým povlakem, základní kov 5 a výstupky 6 oxidového povlaku na pracovním povrchu.Fig. 2 shows a cross-section of the sample after the final surface treatment (polishing) of the composite coating, showing the binding functional material 1, pores in the oxide matrix coating 2, the oxidoceramic matrix coating, the transition layer 4 between the parent metal and the oxide coating, parent metal 5 and projections 6 of the oxide coating on the work surface.
Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Následující příklady konkrétně znázorňují nárokovaný vynález, ale je třeba vzít v úvahu, že vynález není omezen na ty konkrétní složky, které jsou uvedeny v těchto příkladech.The following examples specifically illustrate the claimed invention, but it is to be understood that the invention is not limited to those specific ingredients set forth in these examples.
Příklad 1 (srovnávací)Example 1 (comparative)
Vzorek slitiny D16 (AlCu4Mg2) je ve formě prstence s rozměry D = 40 mm, d = 16 mm a h = 12 mm. Externí válcový povrch je podroben plasmové elektrolytické oxidaci po dobu 120 min ve fostáto-silikátovém elektrolytu (pH 11) při teplotě 30 °C. Režim je anoda-katoda, hustota proudu je 20 A/dm2, velikost (amplituda) konečného napětí: anoda 600 V, katoda 190 V. Hloubka oxidokeramického povlaku je 120 gm, mikrotvrdost je 1800 Hv, otevřená porosita je 20 %.The sample of alloy D16 (AlCu 4 Mg 2 ) is in the form of a ring with dimensions D = 40 mm, d = 16 mm and h = 12 mm. The external cylindrical surface is subjected to plasma electrolytic oxidation for 120 min in a fostate-silicate electrolyte (pH 11) at 30 ° C. The mode is anode-cathode, current density is 20 A / dm 2 , magnitude (amplitude) of final voltage: anode 600 V, cathode 190 V. The depth of the oxide-ceramic coating is 120 gm, microhardness is 1800 Hv, open porosity is 20%.
Příklad 2Example 2
Vzorek slitiny D16 (AlCu4Mg2) je podroben stejné úpravě jako vzorek v příkladu 1 a má následující parametry: hloubku oxidové vrstvy 120 μη, mikrotvrdost 1800 Hv, otevřenou porositu 20 %.The sample of alloy D16 (AlCu 4 Mg 2 ) is subjected to the same treatment as the sample in Example 1 and has the following parameters: oxide layer depth of 120 μη, microhardness 1800 Hv, open porosity of 20%.
Vzorek byl podroben chemickému pokovení niklem a potom leštění. Hloubka penetrace niklu po leštění je kolem 10 μπι. Koncentrace niklu je na svém maximu ve vrstvě v blízkosti povrchu a snižuje se exponenciálně tak, jak se hloubka povlaku zvyšuje.The sample was subjected to chemical nickel plating and then polishing. The depth of nickel penetration after polishing is about 10 μπι. The nickel concentration is at its maximum in the layer near the surface and decreases exponentially as the depth of the coating increases.
Příklad 3Example 3
Vzorek slitiny AK4-2 (AlCu2,Mg2 Fe Ni) je podroben plasmoelektrolytické oxidaci po dobu 90 minut ve fosfáto-silikátovém elektrolytu (pH 11) za teploty 30 °C. režim je anoda-katoda, hustota proudu je 15 A/dm2, velikost konečného napětí: anoda 550 V, katoda 120 V. Hloubka oxido-keramického povlaku je 70 μπι, mikrotvrdost je 1550 Hv, otevřená porosita je 16 %.A sample of the AK4-2 alloy (AlCu 2 , Mg 2 Fe Ni) is subjected to plasmoelectrolytic oxidation for 90 minutes in phosphate-silicate electrolyte (pH 11) at 30 ° C. mode is anode-cathode, current density is 15 A / dm 2 , final voltage: anode 550 V, cathode 120 V. Depth of oxide-ceramic coating is 70 μπι, microhardness is 1550 Hv, open porosity is 16%.
Kompozitová vrstva skládající se z 20 % Cr a 80 % Cr2C2 se nanese na vzorek způsobem chemické precipitace z plynné fáze. V průběhu precipitace se vzorek ohříval na 300 °C Poté se vzorek vyleštil. Hloubka penetrace funkční sloučeniny CrCr3C2 do porézní struktury byla kolem 7 μπι.A composite layer consisting of 20% Cr and 80% Cr 2 C 2 is applied to the sample by a chemical precipitation method from the gas phase. The sample was heated to 300 ° C during precipitation. The sample was then polished. The penetration depth of the functional compound CrCr 3 C 2 into the porous structure was about 7 µπι.
Příklad 4Example 4
Vzorek slitiny VT6(TiAl6V4) byl oxidován v síranu hlinitém jako elektrolytu (pH 9) po dobu 20 minut při teplotě 20 °C. Režim: anoda, proudová hustota 50 A/dm2, velikost konečného anodového napětí 300 V. Hloubka oxidového povlaku 15 μπι, mikrotvrdost 690 Hv, otevřená porosita 12 %.A sample of the VT6 alloy (TiAl 6 V 4 ) was oxidized in aluminum sulfate as the electrolyte (pH 9) for 20 minutes at 20 ° C. Mode: anode, current density 50 A / dm 2 , final anode voltage 300 V. Oxide coating depth 15 μπι, microhardness 690 Hv, open porosity 12%.
Vrstva niklu byla nanesena na vzorek způsobem chemické precipitace z plynné fáze. V průběhu precipitace byl vzorek • ·« ·The nickel layer was deposited on the sample by a method of chemical precipitation from the gas phase. During precipitation the sample was • · «·
- 11 ohříván na 200 °C. Poté byl válcový povrch vzorku leštěn. Hloubka penetrace niklové sloučeniny do porézní struktury byla 3 μια.- 11 heated to 200 ° C. Then the cylindrical surface of the sample was polished. The penetration depth of the nickel compound into the porous structure was 3 μια.
Příklad 5Example 5
Vzorek slitiny VMD12 (MgZn6MnCu) byl oxidován ve fluoridu hlinitém jako elektrolytu (pH 12) po dobu 40 minut při teplotě 20 °C. Režim: anoda-katoda, hustota proudu 8A/dm2, velikost finálního napětí: anoda 350 V, katoda 130 V. Hloubka oxidokeramického povlaku 30 μη, mikrotvrdost 750 Hv, otevřená porosita 25 %.A sample of the VMD12 alloy (MgZn 6 MnCu) was oxidized in aluminum fluoride as an electrolyte (pH 12) for 40 minutes at 20 ° C. Mode: anode-cathode, current density 8A / dm 2 , size of final voltage: anode 350 V, cathode 130 V. Depth of oxide-ceramic coating 30 μη, microhardness 750 Hv, open porosity 25%.
Kompozitová vrstva niklu byla nanesena na vzorek způsobem chemické precipitace z plynné fáze. Během precipitace byl vzorek ohříván na 200 °C. Poté byl válcový povrch vzorku vyleštěn. Hloubka penetrace niklové sloučeniny do porésní struktury vrstvy byla 10 μη.The nickel composite layer was applied to the sample by a chemical precipitation method from the gas phase. During precipitation, the sample was heated to 200 ° C. Then the cylindrical surface of the sample was polished. The penetration depth of the nickel compound into the porous layer structure was 10 μη.
Příklad 6Example 6
Vzorek slitiny ABM-3 (AlBe6oMg2) typu localloy byl oxidován ve fosf áto-silikátovém elektrolytu (pH 11) po dobu 120 minut při teplotě 30 °C. Režim anoda-katoda, proudová hustota 15 A/dm2, velikost koncového napětí: anoda 480 V, katoda 110 V. Hloubka oxido-keramického povlaku 100 μπι, mikrotvrdost 790 Hv, otevřená porosita 18 %.A localloy type ABM-3 (AlBe 6 oMg2) sample was oxidized in phosphate-silicate electrolyte (pH 11) for 120 minutes at 30 ° C. Anode-cathode mode, current density 15 A / dm 2 , terminal voltage: 480 V anode, 110 V cathode. Oxidic-ceramic coating depth 100 μπι, microhardness 790 Hv, open porosity 18%.
Kompozitová vrstva niklu byla nanesena na vzorek způsobem chemické precipitace z plynné fáze. V průběhu precipitace byl vzorek ohřát na 200 °C. Poté se válcový povrch vzorku vyleštil. Hloubka penetrace niklové sloučeniny do porézní struktury oxidové vrstvy byla 8 μια.The nickel composite layer was applied to the sample by a chemical precipitation method from the gas phase. During precipitation, the sample was heated to 200 ° C. Then the cylindrical surface of the sample was polished. The penetration depth of the nickel compound into the porous structure of the oxide layer was 8 μια.
•·» *··• · »
Zkoušky třecích se párů, vytvořených ze součástek s různými typy povlaku a protisoučástek z tvrzené oceli byly prováděny na univerzálním třecím stroji.Tests of friction pairs, made up of components with different types of coating and hardened steel counterparts, were carried out on a universal friction machine.
Bylo zvoleno uspořádání prstenec-válec s protínajícími se osami pro bodový styk. Upevněný vzorek oceli ShKhl5, tvrdost HRC3 5860, byl tlačen do pohybujícího se vzorku (prstenec) na kterém byl vytvořen povlak, který se zkoumal.A ring-cylinder arrangement with intersecting axes for point contact was selected. The fastened steel sample ShKhl5, hardness HRC3 5860, was pressed into the moving sample (ring) on which the coating to be examined was formed.
Testy byly prováděny v mezním třecím režimu, ve kterém bylo před testem na vzorek s povlakem naneseno několik kapek vřetenového oleje. Rychlost kluzu byla 2 m/s, normální zatížení ve styku vzorků bylo 75 N. Test trval 60 s. S každým prstencem se provedlo deset stejných testů. Střední hodnoty pro parametry byly vypočteny z výsledků těchto testů..The tests were carried out in a friction friction mode in which several drops of spindle oil were applied to the coated sample prior to testing. The slip speed was 2 m / s, the normal contact load was 75 N. The test lasted 60 s. Ten identical tests were performed with each ring. The mean values for the parameters were calculated from the results of these tests.
Studie také sloužily pro vyhodnocení takových třecích parametrů, jako je odolnost proti opotřebení, koeficient tření a zatížitelnost. Odolnost proti opotřebení byla posouzena z opotřebení váhově a z rozměrů srovnáním rozměrů míst na ocelovém vzorku a ztráty hmotnosti vzorku s povlakem.Studies have also served to evaluate friction parameters such as wear resistance, friction coefficient and load capacity. The wear resistance was assessed from wear and weight by comparing the dimensions of the locations on the steel sample and the weight loss of the coated sample.
Výsledky technických třecích testů jsou uvedeny v tabulce 1.The results of the technical friction tests are given in Table 1.
Výsledky zkoušek ukazují účinnost používání kompozitových povlaků na různých podkladech ve srovnání s obvyklým oxidokeramickým povlakem na hliníkové slitině. Koeficient tření je o něco málo více než poloviční, opotřebení protitělesa se snížíThe test results show the effectiveness of using composite coatings on a variety of substrates as compared to a conventional oxide-ceramic coating on an aluminum alloy. The coefficient of friction is slightly more than half, the wear of the counter-body decreases
2-krát až 5-krát a opotřebení samotného povlaku prstence až 10-krát.2 to 5 times, and wear of the ring coating itself up to 10 times.
« · ♦ · • *«· ♦ ·
- 13 Tabulka 1- 13 Table 1
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Protože navrhovaný kompozitový povlak má takové výjimečné vlastnosti, jako je vysoká pevnost a tvrdost v kombinaci s určitou plastičností, vynikající odolnost proti opotřebení a poškrábání a vysokou odolnost vůči korozi a vibracím, máme příležitost podstatně rozšířit používání součástek z neželezných kovů.Because the proposed composite coating has such exceptional properties as high strength and hardness combined with some plasticity, excellent wear and scratch resistance, and high corrosion and vibration resistance, we have the opportunity to significantly expand the use of non-ferrous metal components.
Rovněž se zvyšuje trvanlivost a spolehlivost součástek pracujících v extrémních podmínkách za současného působení různých forem opotřebení (abrazivní opotřebení při vysokých teplotách a v agresivních médiích, dynamických styčných zatíženích a vibracích).It also increases the durability and reliability of components operating under extreme conditions with various forms of wear (abrasive wear at high temperatures and aggressive media, dynamic contact loads and vibrations).
• ·· · • · · · · * • ···* · · ·• ·· · • · · ·
- · · · · · * «·· β · · ·· ♦ ·- · · · · · «·« ·
- 14 Široká škála kovů a keramických sloučenin, použitých jako funkční materiály zavedené do porézní keramické matrice umožňuje zvolit si optimální parametry kompozitových povlaků pro aktuální podmínky použití.The wide range of metals and ceramic compounds used as functional materials introduced into the porous ceramic matrix makes it possible to select the optimal parameters of the composite coatings for the actual conditions of use.
Navrhovaný způsob výroby ochranných povlaků se odlišuje tím, že je ekologicky neškodný a vyžaduje nízké náklady a je vhodný pro použití v průmyslovém měřítku.The proposed process for the production of protective coatings is distinguished in that it is environmentally friendly and requires low costs and is suitable for use on an industrial scale.
Claims (13)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/RU1999/000298 WO2001012883A1 (en) | 1999-08-17 | 1999-08-17 | Light alloy-based composite protective multifunction coating |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ2002572A3 true CZ2002572A3 (en) | 2002-08-14 |
Family
ID=20130390
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ2002572A CZ2002572A3 (en) | 1999-08-17 | 1999-08-17 | Protective polyfunctional mixed coating based on light alloys and process for producing thereof |
Country Status (12)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1231299B1 (en) |
JP (1) | JP2003507574A (en) |
KR (1) | KR20020042642A (en) |
CN (1) | CN1367849A (en) |
AT (1) | ATE541962T1 (en) |
AU (1) | AU1588600A (en) |
BR (1) | BR9917460A (en) |
CA (1) | CA2382164A1 (en) |
CZ (1) | CZ2002572A3 (en) |
MX (1) | MXPA02001672A (en) |
NO (1) | NO20020748L (en) |
WO (1) | WO2001012883A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CZ308356B6 (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 |
Families Citing this family (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2484285C (en) * | 2002-09-24 | 2012-10-02 | 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 |
US7291566B2 (en) * | 2003-03-31 | 2007-11-06 | Tokyo Electron Limited | Barrier layer for a processing element and a method of forming the same |
WO2005017235A1 (en) * | 2003-08-19 | 2005-02-24 | Okayama Prefecture | 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 |
WO2008029612A1 (en) * | 2006-09-08 | 2008-03-13 | Japan Medical Materials Corporation | Bioimplant |
US11278642B2 (en) | 2006-09-08 | 2022-03-22 | Takao Hotokebuchi | Bioimplant with evanescent coating film |
US10610614B2 (en) | 2006-09-08 | 2020-04-07 | Kyocera Corporation | 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 |
US9297090B2 (en) | 2010-07-16 | 2016-03-29 | Aap Implantate Ag | PEO coating on Mg screws |
KR101677204B1 (en) * | 2010-07-16 | 2016-11-17 | 아아프 임플란타테 아게 | Apatite coatings 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 |
WO2015007924A1 (en) | 2013-07-19 | 2015-01-22 | 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 |
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 |
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 |
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 |
Family Cites Families (8)
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 |
DE3671764D1 (en) * | 1985-02-06 | 1990-07-12 | Fujitsu Ltd | METHOD FOR FORMING A COMPOSITE ALUMINUM FILM. |
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 |
PT842309E (en) * | 1995-07-28 | 2002-07-31 | Electro Chem Eng Gmbh | PROCESS FOR THE DEPOSITION OF SOLES IN MICROPOROUS COATING LAYERS |
CA2315792A1 (en) * | 1997-12-17 | 1999-06-24 | Isle Coat Limited | Method of producing hard protective coatings on aluminium alloy items |
-
1999
- 1999-08-17 JP JP2001516965A patent/JP2003507574A/en active Pending
- 1999-08-17 BR BR9917460-0A patent/BR9917460A/en not_active Application Discontinuation
- 1999-08-17 MX MXPA02001672A patent/MXPA02001672A/en unknown
- 1999-08-17 AT AT99958538T patent/ATE541962T1/en active
- 1999-08-17 EP EP99958538A patent/EP1231299B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-08-17 CN CN99816864A patent/CN1367849A/en active Pending
- 1999-08-17 CA CA002382164A patent/CA2382164A1/en not_active Abandoned
- 1999-08-17 WO PCT/RU1999/000298 patent/WO2001012883A1/en not_active Application Discontinuation
- 1999-08-17 KR KR1020027002082A patent/KR20020042642A/en not_active Application Discontinuation
- 1999-08-17 CZ CZ2002572A patent/CZ2002572A3/en unknown
- 1999-08-17 AU AU15886/00A patent/AU1588600A/en not_active Abandoned
-
2002
- 2002-02-15 NO NO20020748A patent/NO20020748L/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CZ308356B6 (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 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ATE541962T1 (en) | 2012-02-15 |
EP1231299A1 (en) | 2002-08-14 |
CA2382164A1 (en) | 2001-02-22 |
BR9917460A (en) | 2002-04-02 |
WO2001012883A1 (en) | 2001-02-22 |
NO20020748D0 (en) | 2002-02-15 |
KR20020042642A (en) | 2002-06-05 |
CN1367849A (en) | 2002-09-04 |
EP1231299B1 (en) | 2012-01-18 |
AU1588600A (en) | 2001-03-13 |
NO20020748L (en) | 2002-04-12 |
MXPA02001672A (en) | 2002-12-13 |
JP2003507574A (en) | 2003-02-25 |
EP1231299A4 (en) | 2006-08-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CZ2002572A3 (en) | Protective polyfunctional mixed coating based on light alloys and process for producing thereof | |
EP2440692B1 (en) | Functionally graded coatings and claddings for corrosion and high temperature protection | |
Shirani et al. | PEO-Chameleon as a potential protective coating on cast aluminum alloys for high-temperature applications | |
Fazel et al. | Effect of solid lubricant particles on room and elevated temperature tribological properties of Ni–SiC composite coating | |
WO2012145750A2 (en) | Electroplated lubricant-hard-ductile nanocomposite coatings and their applications | |
JP2008144281A (en) | Multifunctional composite coating for protection based on lightweight alloy | |
Kumar et al. | Mechanical properties of Fe+ SiC metal matrix composite fabricated on stainless steel 304 by TIG coating process | |
Nguyen et al. | Study of the formation of the alloyed surface layer during plasma heating of mixtures of Cu-Sn/CrXCY alloys | |
Devgan et al. | Enhancing tribological performance of β-titanium alloy using electrical discharge process | |
KR101615613B1 (en) | Cermet thermal spray powder, roller for molten metal plating bath, article in molten metal plating bath | |
JP2008284642A (en) | Coated cutting tool | |
RU2487200C1 (en) | Method to form wear-resistant coatings on parts from aluminium alloys | |
Levashov et al. | Disperse-strengthening by nanoparticles advanced tribological coatings and electrode materials for their deposition | |
Yulin et al. | Effect of novel surface treatment on corrosion behavior and mechanical properties of a titanium alloy | |
Petkov et al. | Studying the surface and microstructure of a chromium coating with nanodiamond particles deposited on monolithic composite with layered structure | |
JP2000046083A (en) | Self-lubricating friction material and manufacture thereof | |
RU2704337C1 (en) | Method of forming zirconium-containing oxide coating on titanium alloys | |
RU2367724C1 (en) | Method of making dispersion-nanoparticle strengthened coatings | |
Volkov et al. | Methods of Structural Engineering of Surface in Solving the Problems of Multifactorial Increase of the Level of Operational Characteristics of Materials | |
CN108505038A (en) | A kind of titanium alloy surface antiwear composite ceramic coating and preparation method thereof | |
Bair et al. | Tribological experience with hard coats on soft metallic substrates | |
Saini et al. | ELECTRODEPOSITION BASED DEVELOPMENT OF Ni–TiN–AlN AND Ni–SiC–Cr COMPOSITE COATINGS FOR TUNGSTEN CARBIDE CUTTING TOOLS | |
Dawood et al. | Electrodeposition of a Ni/TaC composite coating on 316L SS and its corrosion behavior in 3.5% sodium chloride solution | |
JPH0356307B2 (en) | ||
Li et al. | Improving High-Temperature Wear Resistance of Ti–6Al–4V alloy via Si–B–Y Co-Deposited Coatings |