RU146547U1 - COMPOSITE COATING FOR ALUMINUM OR ITS ALLOYS - Google Patents
COMPOSITE COATING FOR ALUMINUM OR ITS ALLOYS Download PDFInfo
- Publication number
- RU146547U1 RU146547U1 RU2014101980/02U RU2014101980U RU146547U1 RU 146547 U1 RU146547 U1 RU 146547U1 RU 2014101980/02 U RU2014101980/02 U RU 2014101980/02U RU 2014101980 U RU2014101980 U RU 2014101980U RU 146547 U1 RU146547 U1 RU 146547U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- molybdenum
- aluminum
- coating
- layer
- coatings
- Prior art date
Links
Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
1. Композиционное покрытие для алюминия или его сплавов, отличающееся тем, что оно состоит из слоя молибдена, упрочняющего слоя из чередующихся нанослоев нитрида молибдена и молибдена, слоя из нитрида молибдена и внешнего слоя из молибдена.2. Композиционное покрытие для алюминия или его сплавов по п.1, отличающееся тем, что слой молибдена выполнен толщиной 0,1-0,3 мкм.3. Композиционное покрытие для алюминия или его сплавов по п.1, отличающееся тем, что упрочняющий слой из чередующихся нанослоев нитрида молибдена и молибдена выполнен с периодом повторяемости 10 нм и толщиной отдельных нанослоев соответственно 2 нм и 8 нм, при этом суммарная его толщина составляет 0,2-0,5 мкм.4. Композиционное покрытие для алюминия или его сплавов по п.1, отличающееся тем, что слой из нитрида молибдена выполнен толщиной 3,5-5,0 мкм.5. Композиционное покрытие для алюминия или его сплавов по п.1, отличающееся тем, что внешний слой из молибдена выполнен толщиной 2,0-3,0 мкм.1. A composite coating for aluminum or its alloys, characterized in that it consists of a molybdenum layer, a reinforcing layer of alternating nanolayers of molybdenum nitride and molybdenum, a layer of molybdenum nitride and an outer layer of molybdenum. 2. Composite coating for aluminum or its alloys according to claim 1, characterized in that the molybdenum layer is made with a thickness of 0.1-0.3 microns. The composite coating for aluminum or its alloys according to claim 1, characterized in that the reinforcing layer of alternating nanolayers of molybdenum nitride and molybdenum is made with a repeatability period of 10 nm and the thickness of individual nanolayers, respectively, 2 nm and 8 nm, while its total thickness is 0, 2-0.5 μm. 4. Composite coating for aluminum or its alloys according to claim 1, characterized in that the layer of molybdenum nitride is made with a thickness of 3.5-5.0 microns. Composite coating for aluminum or its alloys according to claim 1, characterized in that the outer layer of molybdenum is made with a thickness of 2.0-3.0 μm.
Description
Полезная модель относится к области получения ионно-плазменных покрытий с износостойкими и антизадирными свойствами для работы в парах трения «алюминий-сталь», «алюминий-чугун» путем вакуум-дугового осаждения. Такие покрытия могут использоваться в машиностроении, авиастроении, металлургии и других отраслях народного хозяйства при создании конструкций с защитными, упрочняющими, износостойкими, эрозионностойкими покрытиями.The utility model relates to the field of producing ion-plasma coatings with wear-resistant and anti-seize properties for working in friction pairs “aluminum-steel”, “aluminum-cast iron” by vacuum-arc deposition. Such coatings can be used in mechanical engineering, aircraft manufacturing, metallurgy and other sectors of the national economy when creating structures with protective, reinforcing, wear-resistant, erosion-resistant coatings.
Использование сплавов на основе алюминия для изготовления поршней дизелей большой мощности с целью улучшения массогабаритных и других показателей двигателя является очень перспективным направлением в двигателестроении. Типичным примером является жаропрочный алюминиевый сплав АК-4-1 с температурой отпуска 180-200°C. Алюминиевые сплавы этой группы соединяют в себе прочность и удовлетворительные трибологические показатели, что определяет области их применения.The use of aluminum-based alloys for the manufacture of pistons of high-power diesel engines with the aim of improving the overall dimensions and other parameters of the engine is a very promising area in the engine industry. A typical example is the heat-resistant aluminum alloy AK-4-1 with a tempering temperature of 180-200 ° C. Aluminum alloys of this group combine strength and satisfactory tribological indicators, which determines the scope of their application.
В частности, сплавы этой группы применяют при изготовлении поршней двигателей внутреннего сгорания. В то же время использование их сопряжено с определенными трудностями, обусловленными недостаточной износостойкостью и задиростойкостью этих сплавов. В условиях работы сильно нагруженных двигателей склонность к образованию задиров ограничивает их использование. Износостойкость, также желательно иметь лучшую. То есть, этот материал может служить типичным примером конструкционного материала в машиностроении с характерными ограничениями по допустимой температуре нагрева, не вызывающими снижения его механических свойств после закалки, и другими недостатками и ограничениями при использовании.In particular, alloys of this group are used in the manufacture of pistons of internal combustion engines. At the same time, their use is associated with certain difficulties due to insufficient wear resistance and scoring resistance of these alloys. Under conditions of operation of heavily loaded engines, the tendency to scoring limits their use. Wear resistance, it is also desirable to have the best. That is, this material can serve as a typical example of a structural material in mechanical engineering with characteristic limitations on the permissible heating temperature, not causing a decrease in its mechanical properties after quenching, and other disadvantages and limitations in use.
Одной из основных причин износа металлических материалов является схватывание трущихся поверхностей. При неблагоприятном соотношении механических свойств находящихся в контакте твердых тел оно приводит к образованию наростов, задиров, заеданию, катастрофическому повреждению поверхностей трения и изнашиванию.One of the main causes of metal wear is the setting of friction surfaces. With an unfavorable ratio of the mechanical properties of the solids in contact, it leads to the formation of growths, scoring, seizing, catastrophic damage to the friction surfaces and wear.
Известно, что для предотвращения схватывания или снижения вызываемых повреждений до приемлемого уровня применяют различные способы [Конструкционные материалы. Справочник. Под ред. Б.Н. Арзамасова, М., Машиностроение, 1990, с. 131.; Чайнов Н.Ф. Проблемы и перспективы поршневого двигателестроения в России. / Двигателестроение. - 2001, №4, с. 46-47; А.П. Семенов. Схватывание металлов и методы его предотвращения при трении. // Трение и износ. 1980, т. 1, №2, с. 236-246.], в частности, наносят покрытия, которые не просто улучшают свойства трущихся поверхностей, а приводят к образованию новых композиционных материалов с присущим им комплексом свойств [Анодные оксидше покрытия на легких сплавах. Под ред. И.Н. Францевича. К., Наукова думка, 1977.].It is known that various methods are used to prevent setting or reduce damage caused to an acceptable level [Structural Materials. Directory. Ed. B.N. Arzamasova, M., Mechanical Engineering, 1990, p. 131 .; Chaynov N.F. Problems and prospects of piston engine manufacturing in Russia. / Engine building. - 2001, No. 4, p. 46-47; A.P. Semenov. The setting of metals and methods for its prevention during friction. // Friction and wear. 1980, vol. 1, No. 2, p. 236-246.], In particular, they apply coatings that not only improve the properties of rubbing surfaces, but lead to the formation of new composite materials with their inherent complex of properties [Anodic oxide coatings on light alloys. Ed. I.N. Frantsevich. K., Naukova Dumka, 1977.].
На покрытие поршня оказывают механическое и коррозионное воздействие бензин и газы, которые образуются при его сгорании - углекислый газ, окись углерода, закись азота, сернистый газ, концентрации которых зависят от состава бензина. Покрытие должно быть химически устойчивым, в нем не должны появляться какие-либо пленки или осадки. Покрытие должно обладать хорошей теплопроводностью, не изменяющейся в процессе длительной работы двигателя. Должна наблюдаться сравнимость покрытых поршней со стандартными поршнями по износостойкости и степени износа поршня, прирабатываемость покрытых поршней не должна уступать прирабатываемости стандартных поршней.The piston coating is mechanically and corrosively affected by gasoline and the gases that are formed during its combustion - carbon dioxide, carbon monoxide, nitrous oxide, sulfur dioxide, the concentrations of which depend on the composition of gasoline. The coating must be chemically resistant; no films or deposits should appear in it. The coating should have good thermal conductivity, which does not change during continuous operation of the engine. Comparability of coated pistons with standard pistons should be observed in terms of wear resistance and degree of wear of the piston; the running-in time of coated pistons should not be inferior to the running-in standard pistons.
Известно покрытие из пиролитического хрома [см. Юрченко А.Д. и др. Защитное покрытие из пиролитического хрома: технология, свойства, результаты испытаний и применения. - Дмитровград, 1994, с. 3-5]. В данном техническом решении рабочий слой карбида хрома наностсят на основу из алюминия или его сплава пиролизом жидкости "Бархос" при температуре осаждения 430-450°C, давлении паров в камере осаждения 0,1…1,0 Па.A coating of pyrolytic chromium is known [see Yurchenko A.D. et al. Pyrolytic chromium protective coating: technology, properties, test results and applications. - Dmitrovgrad, 1994, p. 3-5]. In this technical solution, the working layer of chromium carbide is deposited on a base of aluminum or its alloy by pyrolysis of the Barchos liquid at a deposition temperature of 430-450 ° C, vapor pressure in the deposition chamber of 0.1 ... 1.0 Pa.
Существенным недостатком этого покрытия является невысокая нагрузочная способность при его нанесении на алюминий или сплав алюминия, так как слой из пиролитического хрома, размещенный на относительно мягкой основе, продавливается при локализованном контактном или линейном нагружении. При этом, как показали исследования, увеличение толщины нанесенного на основу из алюминия или его сплава слоя карбида хрома до 50 мкм и более, кроме увеличения затрат дорогостоящих материалов, приводит к возникновению значительных внутренних напряжений, способствующих отслоению покрытия, его разрушению и, как следствие, потери работоспособности.A significant drawback of this coating is its low loading capacity when applied to aluminum or an aluminum alloy, since a pyrolytic chromium layer placed on a relatively soft base is pressed through by localized contact or linear loading. Moreover, studies have shown that an increase in the thickness of the layer of chromium carbide deposited on the base of aluminum or its alloy to 50 μm or more, in addition to increasing the cost of expensive materials, leads to significant internal stresses that contribute to the delamination of the coating, its destruction and, as a result, loss of performance.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому по назначению, технической сущности и результату при использовании, является композиционное покрытие, нанесенное на основу из алюминия или его сплава [см. патент РФ №2175686, М. кл. C23C 28/04], содержащее слой из пиролитического карбида хрома, в котором между основой и слоем из пиролитического карбида хрома размещен промежуточный слой из оксидокерамики.The closest technical solution to the claimed purpose, technical nature and result when used, is a composite coating deposited on a base of aluminum or its alloy [see RF patent No. 2175686, M. cl. C23C 28/04], comprising a pyrolytic chromium carbide layer in which an oxide-ceramic intermediate layer is placed between the base and the pyrolytic chromium carbide layer.
Недостатком известного технического решения является относительно низкая износостойкость изделий с подобным покрытием при действии повышенных эксплуатационных термомеханических напряжений, особенно если они имеют циклический характер, из-за высокой склонности покрытий к интенсивному микро- и/или макроразрушению в зонах контактирования. Кроме того, высока вероятность возникновения критических растягивающих напряжений на границах раздела "покрытие-изделие" вследствие большой разницы в их физико-механических свойствах, что может привести к полному разрушению (отслаиванию) покрытия по границам раздела из-за возникновения "краевых эффектов", связанных с формированием критических напряжений разрушения на радиусных участках.A disadvantage of the known technical solution is the relatively low wear resistance of products with a similar coating under the action of increased operational thermomechanical stresses, especially if they are cyclical in nature, due to the high tendency of the coatings to intense micro- and / or macro-destruction in the contact zones. In addition, there is a high probability of occurrence of critical tensile stresses at the coating-product interfaces due to the large difference in their physical and mechanical properties, which can lead to complete destruction (peeling) of the coating at the interfaces due to the occurrence of "edge effects" associated with the formation of critical fracture stresses in radius sections.
Указанные выше недостатки приводят к снижению надежности и долговечности устройств, использующих пары трения «алюминий-сталь», «алюминий-чугун».The above disadvantages lead to a decrease in the reliability and durability of devices using friction pairs "aluminum-steel", "aluminum-cast iron".
Поэтому целью заявляемого технического решения является повышение износостойкости и уменьшение возможности появления дефектов, связанных с задирообразованием.Therefore, the purpose of the proposed technical solution is to increase the wear resistance and reduce the possibility of defects associated with scoring.
Поставленная цель достигается тем, что в известном композиционном покрытии для алюминия или его сплава, согласно полезной модели, оно состоит из слоя молибдена, упрочняющего слоя из чередующихся нанослоев нитрида молибдена и молибдена, слоя из нитрида молибдена и внешнего слоя из молибдена.This goal is achieved by the fact that in the known composite coating for aluminum or its alloy, according to a utility model, it consists of a molybdenum layer, a reinforcing layer of alternating nanolayers of molybdenum nitride and molybdenum, a layer of molybdenum nitride and an outer layer of molybdenum.
Согласно полезной модели, слой молибдена выполнен толщиной 0,1-0,3 мкм.According to a utility model, the molybdenum layer is made with a thickness of 0.1-0.3 microns.
Согласно полезной модели, упрочняющий слой из чередующихся нанослоев нитрида молибдена и молибдена выполнен с периодом повторяемости 10 нм и толщиной отдельных нанослоев соответственно 2 нм и 8 нм, при этом суммарная его толщина составляет 0,2-0,5 мкм.According to a utility model, the reinforcing layer of alternating nanolayers of molybdenum nitride and molybdenum is made with a repeatability period of 10 nm and the thickness of individual nanolayers, respectively, 2 nm and 8 nm, while its total thickness is 0.2-0.5 microns.
Согласно полезной модели, слой из нитрида молибдена выполнен толщиной 3,5-5,0 мкм.According to a utility model, a molybdenum nitride layer is made of a thickness of 3.5-5.0 microns.
Согласно полезной модели, внешний слой из молибдена выполнен толщиной 2,0-3,0 мкм.According to a utility model, the outer molybdenum layer is 2.0-3.0 microns thick.
Как видно из изложения сущности заявляемого технического решения, оно отличается от прототипа и, следовательно, является новым.As can be seen from the statement of the essence of the claimed technical solution, it differs from the prototype and, therefore, is new.
В основу полезной модели поставлена задача улучшения композиционного покрытия для алюминия или его сплава, в котором, вследствие выполнения покрытия из ряда слоев, включающих слой молибдена, чередующиеся нанослои нитрида молибдена и молибдена, слой нитрида молибдена и молибдена, обеспечивается новый технический результат. Сущность его состоит в том, что структура покрытия обеспечивает плавное изменение пластичности покрытия при переходе от основы через твердые слои к внешнему приработочному слою молибдена, после износа которого износостойкость покрытия в целом обеспечивают непосредственно твердые чередующиеся нанослои и слой нитрида молибдена.The utility model is based on the task of improving the composite coating for aluminum or its alloy, in which, due to the coating of a number of layers, including a molybdenum layer, alternating nanolayers of molybdenum and molybdenum nitride, a layer of molybdenum and molybdenum, a new technical result is provided. Its essence lies in the fact that the coating structure provides a smooth change in the ductility of the coating during the transition from the base through the hard layers to the external running-in molybdenum layer, after the wear of which the wear resistance of the coating as a whole is ensured by directly alternating solid nanolayers and the molybdenum nitride layer.
Техническое решение принципиально отличается от известных тем, что обеспечивает создание для алюминия и его сплавов покрытий с высоким сопротивлением износу и задиру при сохранении прочностных характеристик деталей, работающих в жестких условиях промышленной эксплуатации.The technical solution is fundamentally different from the known ones in that it provides the creation of coatings with high resistance to wear and tear for aluminum and its alloys while maintaining the strength characteristics of parts operating in harsh industrial conditions.
Указанные выше принципиальные недостатки устранены при нанесении на изделие многослойно-композиционного покрытия, обеспечивающего более благоприятное сочетание кристаллохимических, физико-механических и теплофизических свойств слоев покрытия и материала изделия. При выполнении в составе покрытия упрочняющего слоя, состоящего из чередующихся нанослоев нитрида молибдена и молибдена, возникает эффект блокирования микроползучести материала изделия при повышенных эксплуатационных термомеханических напряжениях. Изделие с подобной конструкцией многослойно-композиционного покрытия будет более длительное время сопротивляться макро- и микроразрушению вследствие более продолжительного времени функционирования покрытия, снижающего термомеханические нагрузки на материал изделия, а последний создает более благоприятные условия работы покрытию из-за лучшей сопротивляемости микпроползучести и пластическому деформированию.The above fundamental disadvantages were eliminated by applying a multilayer composite coating to the product, which provides a more favorable combination of crystal-chemical, physico-mechanical, and thermophysical properties of the coating layers and the product material. When a reinforcing layer consisting of alternating nanolayers of molybdenum nitride and molybdenum is applied as part of the coating, the effect of blocking the microcreep of the product material at high operational thermomechanical stresses arises. A product with a similar construction of a multilayer composite coating will resist macro- and micro-fracture for a longer time due to the longer functioning time of the coating, which reduces the thermomechanical stresses on the product material, and the latter creates more favorable conditions for the coating to work due to better microcreep and plastic deformation resistance.
Предлагаемое техническое решение промышленно применимо и реализовано в виде покрытия АВИНИТ С220 с помощью оборудования, изготовленного в условиях современного производства. Оно используется в качестве антизадирного износостойкого покрытия АВИНИТ С220 на поршнях из деформируемого жаропрочного алюминиевого сплава для дизелей типа Д80.The proposed technical solution is industrially applicable and implemented in the form of an AVINIT C220 coating using equipment manufactured in a modern production environment. It is used as an anti-seize wear-resistant coating of AVINIT C220 on pistons made of a deformable heat-resistant aluminum alloy for D80 type diesel engines.
Нанесение покрытий осуществлялось на модернизированной установке Avinit для вакуум-дугового напыления с вакуумной камерой большего объема и автоматизированной системой управления работой вакуум-дуговыми испарителями и системой подачи реакционных газов в рабочий объем камеры.Coating was carried out on a modernized Avinit vacuum arc spraying machine with a larger vacuum chamber and an automated control system for the operation of vacuum arc evaporators and a system for supplying reaction gases to the working volume of the chamber.
При отработке процессов нанесения покрытий основной задачей был выбор параметров работы установки, которые обеспечивали бы получение прочносцепленных покрытий выбранных составов без разупрочнения материала основы. Для деформируемого жаропрочного алюминиевого сплава АК4-1 такие режимы не должны были снижать его твердость ниже 110 единиц по шкале Бринеля.When practicing coating processes, the main task was to select the operation parameters of the installation, which would ensure the production of strongly coupled coatings of the selected compositions without softening the base material. For deformable heat-resistant aluminum alloy AK4-1, such modes should not reduce its hardness below 110 units on the Brinell scale.
Проведена отработка методов плазменной очистки в тлеющем разряде аргоновой плазмы и в высокоплотной аргоновой плазме, создаваемой газовым плазмогенератором установки АВИНИТ, при осаждении покрытий на опытные образцы из алюминиевого сплава. Предварительная бомбардировка подложки перед нанесением покрытия благоприятно сказывается и на адгезии, и на качестве покрытий. Определены параметры ионной бомбардировки, обеспечивающие необходимый температурный режим, позволяющий не допустить перегрева материала основы и обеспечить нанесение прочносцепленных покрытий.The methods of plasma cleaning in a glow discharge of an argon plasma and in a high-density argon plasma created by a gas plasma generator of the AVINIT installation were developed during the deposition of coatings on experimental samples of aluminum alloy. Preliminary bombardment of the substrate before coating favorably affects both adhesion and coating quality. The ion bombardment parameters are determined that provide the necessary temperature regime, which allows preventing overheating of the base material and ensuring the application of strongly bonded coatings.
В табл.1 приведены составы исследованных покрытий, значения их микротвердости, толщины. Нанокомпозитные покрытия имели слоистую структуру из слоев соответствующих составов толщиной ~15 нм.Table 1 shows the compositions of the coatings studied, their microhardness, and thickness. Nanocomposite coatings had a layered structure of layers of the corresponding compositions ~ 15 nm thick.
Проведенная оптимизация технологических параметров нанесения прочносцепленных качественных покрытий и произведенная отработка режимов ионно-плазменного нанесения покрытий различного состава (Al-N; Ti-N; Al,Ti-N; Mo-N; Mo) и многослойных композиций на их основе (Al-(Al-M)-Al; Al-(Al-N)-Al-(Al,Ti-N); (Mo-N)-Mo; -(Al,Ti-N)-Mo) на образцах из алюминиевого сплава АК-4 обеспечивают достаточную адгезию покрытий и сохранение твердости сплава АК-4 в заданных пределах. Измеренные значения твердости основы составляли не менее 125 кГ/мм2 для исследованных образцов. Металлографические исследования образцов с покрытиями подтвердили сплошность и равномерность по толщине покрытий на всей поверхности образцов.The optimization of the technological parameters of applying strongly bonded high-quality coatings and the testing of the modes of ion-plasma coating of various compositions (Al-N; Ti-N; Al, Ti-N; Mo-N; Mo) and multilayer compositions based on them (Al- ( Al-M) -Al; Al- (Al-N) -Al- (Al, Ti-N); (Mo-N) -Mo; - (Al, Ti-N) -Mo) on samples of AK aluminum alloy -4 ensure sufficient adhesion of the coatings and preservation of the hardness of the AK-4 alloy within specified limits. The measured values of the hardness of the base was not less than 125 kg / mm 2 for the studied samples. Metallographic studies of samples with coatings confirmed the continuity and uniformity in thickness of coatings on the entire surface of the samples.
Покрытия перечисленных выше составов были нанесены на образцы для проведения триботехнических испытаний.Coatings of the above formulations were applied to samples for tribological testing.
Испытания по определению триботехнических характеристик исследуемых покрытий проведены по стандартным заводским методикам на машинах трения типа СМЦ-2 и 2070 СМТ-1 по схеме «диск-колодка» при ступенчатом нагружении в Центральной заводской лаборатории ГП «Завод им. Малышева» (г. Харьков).Tests to determine the tribotechnical characteristics of the coatings under study were carried out according to standard factory methods on friction machines of the type SMTs-2 and 2070 SMT-1 according to the “disk-block” scheme under step loading at the Central Plant Laboratory of GP “Zavod im. Malysheva ”(Kharkov).
В табл. 2 представлены результаты измерения величины износа исследуемых покрытий, нанесенных на «диски» из сплава АК4-1, а также «колодок» из гильзового чугуна после испытаний при ступенчатом нагружении до 6 МПа. Для сравнения испытаны образцы «дисков» без покрытия.In the table. 2 shows the results of measuring the wear of the studied coatings deposited on “disks” made of AK4-1 alloy, as well as “pads” made of cast iron after tests with step loading up to 6 MPa. For comparison, samples of “discs” without coating were tested.
Анализ показывает, что образцы сплава АК4-1 без покрытия интенсивно изнашиваются и начало задирообразования при нагружении выше 8 МПа наступает существенно быстрее.The analysis shows that the samples of the AK4-1 alloy without coating wear out intensively and the onset of seizure during loading above 8 MPa occurs much faster.
Образцы с покрытиями выдерживают максимальные нагрузки без задирообразования и разрушения.Coated specimens withstand maximum loads without bulging and fracture.
Покрытие из чистого Мо имеет меньшую скорость линейного износа по сравнению со сплавом АК4-1 и весьма незначительно изнашивает контртело, но, в целом, проявило низкую износостойкость и в процессе испытаний практически полностью было изношено до основы. Сравнение результатов испытаний нитридов Al, Ti и Mo показывает, что наиболее износостойким является покрытие AlN, однако при его испытании происходит наибольший износ контртела, что может характеризовать абразивные свойства этого покрытия. Покрытия MoN и TiN показали примерно одинаковые результаты по изнашивающей способности.Pure Mo coating has a lower linear wear rate compared to AK4-1 alloy and very slightly wears the counterbody, but, on the whole, showed low wear resistance and was almost completely worn to the base during the tests. Comparison of the test results of Al, Ti, and Mo nitrides shows that AlN coating is the most wear-resistant, however, when it is tested, the counterbody wears the most, which can characterize the abrasive properties of this coating. Coatings MoN and TiN showed approximately the same results in wear ability.
Наиболее высокую износостойкость показало покрытие (TiN-AlN), однако оно обладает и наибольшей изнашивающей способностью по отношению к контртелу.The highest wear resistance was shown by the coating (TiN-AlN), however, it also has the greatest wearing ability with respect to the counterbody.
Покрытие Mo+Mo2N+Mo более износостойкое по отношению к контртелу. Износ контртела не намного превосходит этот показатель при испытаниях сплава АК4-1 без покрытия, но износостойкость самого покрытия достаточно высока. При нагружении покрытия Mo+Mo2N+Mo до предельной нагрузки 10 МПа зарегистрировано значительное уменьшение коэффициентов трения, что характеризует возможность использования этого покрытия как износостойкого и антифрикционного в соответствующих условиях работы.Mo + Mo 2 N + Mo is more wear resistant to the counterbody. The wear of the counterbody does not significantly exceed this indicator when testing the AK4-1 alloy without coating, but the wear resistance of the coating itself is quite high. When the Mo + Mo 2 N + Mo coating was loaded to a maximum load of 10 MPa, a significant decrease in the friction coefficients was recorded, which characterizes the possibility of using this coating as wear-resistant and antifriction under appropriate operating conditions.
Таким образом, анализ полученных результатов показал, что наилучшим сочетанием износостойкости, изнашивающей способности по отношению к гильзовому чугуну и антифрикционным свойствам из исследованных вариантов покрытий обладают покрытия Mo+MoN+Mo, обладающие самой низкой изнашивающей способностью по отношению к контртелу по сравнению с другими покрытиями и очень высокой износостойкостью. Эти покрытия были выбраны для нанесения в качестве антизадирных износостойких покрытий на натурных поршнях из деформируемого жаропрочного алюминиевого сплава для дизелей типа Д80 для проведения стендовых испытаний.Thus, an analysis of the results showed that the best combination of wear resistance, wear ability with respect to cast iron and antifriction properties from the investigated coating options are Mo + MoN + Mo coatings, which have the lowest wear ability with respect to counterbody compared to other coatings and very high wear resistance. These coatings were selected for application as anti-seize wear-resistant coatings on full-scale pistons from a deformable heat-resistant aluminum alloy for D80 diesel engines for bench tests.
Проведена оптимизация технологических параметров нанесения прочносцепленных ионно-плазменных покрытий Mo+Mo2N+Mo на поверхность натурных алюминиевых поршней дизелей типа Д80.The process parameters were optimized for applying strongly coupled Mo-Mo 2 N + Mo ion-plasma coatings to the surface of full-size aluminum pistons of D80 diesel engines.
Отработанные режимы обеспечивают достаточную адгезию и сохранение твердости сплава АК-4 в заданных пределах. Металлографические исследования образцов с покрытиями подтвердили сплошность и равномерность по толщине покрытий на всей поверхности образцов.Proven modes provide sufficient adhesion and preservation of the hardness of the AK-4 alloy within specified limits. Metallographic studies of samples with coatings confirmed the continuity and uniformity in thickness of coatings on the entire surface of the samples.
По отработанным режимам нанесены покрытия Mo+Mo2N+Mo на алюминиевые поршни дизелей типа Д80 для проведения стендовых испытаний.According to the established modes, Mo + Mo 2 N + Mo coatings were applied to aluminum pistons of D80 type diesel engines for bench tests.
В таблице 3 представлен результат испытания в виде паспорта на опытную партию поршней из деформируемого жаропрочного алюминиевого сплава АК4-1 с разработанными антизадирными износостойкими покрытиями Avinit С220 для дизельного двигателя Д80.Table 3 presents the test result in the form of a passport for an experimental batch of pistons made of deformable heat-resistant aluminum alloy AK4-1 with developed anti-seize wear-resistant coatings Avinit C220 for the D80 diesel engine.
Стендовые испытания поршней из деформируемого жаропрочного алюминиевого сплава АК4-1 с разработанными антизадирными износостойкими покрытиями Avinit С220 для дизелей типа Д80 были проведены на ГП «Завод им. Малышева» (г. Харьков).Bench tests of pistons made of deformable heat-resistant aluminum alloy AK4-1 with developed anti-seize wear-resistant coatings Avinit C220 for D80 diesels were carried out at the SE Plant them. Malysheva ”(Kharkov).
Испытания проведены в составе дизельного двигателя по одноцилиндровой схеме с максимальным приближением к натурным условиям эксплуатации.The tests were carried out as part of a diesel engine according to a single-cylinder scheme with a maximum approximation to full-scale operating conditions.
Результаты проведенных стендовых испытаний показывают, что разработанные нанокомпозитные покрытия на сплаве АК4-1 Avinit С220 позволяют полностью предотвратить задиры при работе в паре с гильзовым чугуном в условиях трения скольжения при граничных условиях смазки, соответствующих условиям работы деталей цилиндро-поршневой группы двигателей. При этом относительное увеличение стойкости достигает 20-80 раз, а износ контртела уменьшается в 4-5 раз.The results of the bench tests showed that the developed nanocomposite coatings based on the Avinit C220 AK4-1 alloy can completely prevent scuffing when working together with cast iron under friction conditions at boundary lubrication conditions corresponding to the working conditions of cylinder-piston engine parts. In this case, the relative increase in resistance reaches 20-80 times, and the wear of the counterbody decreases by 4-5 times.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014101980/02U RU146547U1 (en) | 2014-01-22 | 2014-01-22 | COMPOSITE COATING FOR ALUMINUM OR ITS ALLOYS |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014101980/02U RU146547U1 (en) | 2014-01-22 | 2014-01-22 | COMPOSITE COATING FOR ALUMINUM OR ITS ALLOYS |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU146547U1 true RU146547U1 (en) | 2014-10-10 |
Family
ID=53383726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014101980/02U RU146547U1 (en) | 2014-01-22 | 2014-01-22 | COMPOSITE COATING FOR ALUMINUM OR ITS ALLOYS |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU146547U1 (en) |
-
2014
- 2014-01-22 RU RU2014101980/02U patent/RU146547U1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7498083B2 (en) | Sliding member with excellent wear resistance in water-based environments | |
| JP5865015B2 (en) | piston ring | |
| KR20140019947A (en) | Coating material for aluminum die casting and the method for manufacturing thereof | |
| US10174841B2 (en) | Piston ring for internal combustion engine | |
| Ferreira et al. | Influence of morphology and microstructure on the tribological behavior of arc deposited CrN coatings for the automotive industry | |
| JP5865014B2 (en) | piston ring | |
| US11143302B2 (en) | Sliding element for internal combustion engines | |
| Li et al. | Tribological behaviors of CrN/Cr3C2-NiCr duplex coating at elevated temperatures | |
| Li et al. | Optimizing mechanical and tribological properties of DLC/Cr3C2-NiCr duplex coating via tailoring interlayer thickness | |
| US10677355B2 (en) | Tribological system of an internal combustion engine with a coating | |
| JP2003113941A (en) | Piston ring and combination structure of piston ring and ring groove of piston | |
| RU2521780C1 (en) | Application method of heat-protective wear-resistant coating onto parts from cast iron and steel | |
| US20110101621A1 (en) | Wear-resistant component | |
| JP6533818B2 (en) | Sliding member and piston ring | |
| RU146547U1 (en) | COMPOSITE COATING FOR ALUMINUM OR ITS ALLOYS | |
| Su et al. | Evaluation on the wear, tension and fatigue behavior of various PVD coated materials | |
| RU2585112C2 (en) | Composite coating for aluminium or alloys thereof | |
| EP3491162B1 (en) | Sliding element for internal combustion engines | |
| JPWO2013136510A1 (en) | High toughness coating and sliding member | |
| Srinivas et al. | The investigations on aluminium substrates coated with micro-sized WC-CO/Cr3C2-nicr multi-layered hard coating | |
| US20110081540A1 (en) | Wear-resistant component | |
| 刘吉良 et al. | Mechanical properties of CrN coating on 20CrMo and its tribological properties under 5W/40 oil | |
| KR102255430B1 (en) | Friction parts, mechanical systems comprising such friction parts, and methods of implementation | |
| He et al. | PVD coating strategies: Developing a combination of AlCrN and AlTiSiN for enhanced surface performance during threading of super duplex stainless steel | |
| Sagalovych et al. | The Antifrictional Coatings on the Molybdenum Base |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MG1K | Anticipatory lapse of a utility model patent in case of granting an identical utility model |
Ref document number: 2014101978 Country of ref document: RU Effective date: 20160527 |