RU2026890C1 - Способ формирования износостойких покрытий - Google Patents
Способ формирования износостойких покрытий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2026890C1 RU2026890C1 SU4942704A RU2026890C1 RU 2026890 C1 RU2026890 C1 RU 2026890C1 SU 4942704 A SU4942704 A SU 4942704A RU 2026890 C1 RU2026890 C1 RU 2026890C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- containing composition
- aluminum
- wear
- coating
- aluminium
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Использование: получение на поверхности черных и цветных металлов износостойких прочносцепленных с основой покрытий. Сущность изобретения: способ формирования износостойких покрытий включает нанесение на основу подслоя из легкоплавкого сплава, затем алюминийсодержащей композиции и последующее микродуговое оксидирование в щелочном электролите. Легкоплавкий сплав, образующий с металлом основы и алюминийсодержащей композицией твердые растворы, содержит, мас. % : медь 1 - 7; алюминий 2 - 7; никель 0,5 - 1,5; бор 0,05 - 0,1 и цинк - остальное. Микродуговое оксидирование проводят на 2/3 толщины слоя алюминийсодержащей композиции. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к получению на поверхности черных и цветных металлов износостойких прочносцепленных с основой покрытий методом микродугового оксидирования и может быть использовано в различных отраслях машиностроения для защиты деталей от износа.
Известен способ нанесения покрытий на металлы и сплавы в режиме микродугового оксидирования в щелочном электролите при наложении положительных и отрицательных импульсов напряжения с частотой 50 Гц при отношении амплитудных значений катодного и анодного токов 0,5-0,95 [1].
Данный способ обеспечивает высокую износостойкость покрытий преимущественно на вентильных металлах /Al, Ti, Ta, Nb/ и неудовлетворительную на черных металлах и сплавах. Кроме того, отношение Iк/Iа=0,5-0,95 не позволяет получать покрытия более 100-150 мкм по толщине.
Известен также способ микродугового анодирования в щелочном электролите с добавкой мелкодисперсного порошка тугоплавких окислов на асимметричном токе с частотой 50 Гц при отношении плотностей токов в катодном и анодном импульсах 1,1-1,3 [2].
Данный способ помимо повышения термостойкости, позволяет увеличить и толщину формируемого покрытия до 300 мкм, однако не обеспечивает качественного и износостойкого покрытия на черных металлах и сплавах.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ получения износостойких покрытий, включающий микродуговое анодирование асимметричным током в щелочном электролите, в котором предварительно на анодируемую поверхность наносят алюминийсодержащую композицию с содержанием 3-10 мас.% закиси меди [3].
Данный способ позволяет проводить микродуговое оксидирование любого металла и получать изностойкое покрытие на черных и цветных металлах. Однако, как показали исследования, изностостойкость и долговечность этих покрытий лимитируется прочностью сцепления алюминийсодержащей композиции к основному металлу. Причем за счет образования прослоек хрупких интерметаллидных фаз Fe2Al5, FeAl3 на границе раздела данные покрытия не выдерживают больших сдвиговых напряжений, имеющих место при трении скольжения, и отслаиваются.
Кроме того, при микродуговом оксидировании алюминийсодержащей композиции на всю ее толщину микродуговые разряды начинают разрушать сформированное покрытие из-за включения в микродуговой процесс элементов основы (преимущественно Fe с образованием хрупких окислов Fe2O3, Fe3O4), также ухудшающих адгезию.
Целью изобретения является повышение износостойкости за счет увеличения прочности сцепления алюминийсодержащей композиции с основой, а также исключение разрушения микродуговыми разрядами формируемого покрытия.
Указанная цель достигается тем, что в способе формирования износостойких покрытий, включающем микродуговое оксидирование предварительно нанесенной на поверхность основы алюминийсодержащей композиции, на основу сначала наносят подслой из легкоплавкого сплава, образующего с металлом основы и алюминийсодержащей композиции твердые растворы.
В качестве легкоплавкого сплава используют сплав системы Zn-Cu-Ak-Ni-B при следующем соотношении ингредиентов, мас. %: Медь 1-7 Алюминий 2-7 Никель 0,5-1,5 Бор 0,05-0,1 Цинк Остальное
Микродуговое оксидирование проводят на 2/3 толщины слоя алюминийсодержащей композиции.
Микродуговое оксидирование проводят на 2/3 толщины слоя алюминийсодержащей композиции.
Нанесение легкоплавкого подслоя на поверхность основы перед нанесением алюминийсодержащей композиции обеспечивает оптимальные упруго-пластические и прочностные свойства переходной зоны за счет уменьшения или полного исключения из нее хрупких интерметаллидных прослоек (например, Fe2Al5, FeAl3 и др. в случае использования в качестве основы стали). Для этого материал подслоя должен обладать способностью образовывать с материалом основы и наносимой алюминийсодержащей композицией ограниченные и неограниченные твердые растворы, т. е. не образовывать с ними химических соединений. Либо вступать в химическое взаимодействие с материалом основы и алюминийсодержащей композиции, но с образованием весьма тонких (барьерных) прослоев интерметаллидов, не влияющих заметно на механические свойства соединения и препятствующие химическому взаимодействию (росту интерметаллидов) с основой и алюминийсодержащей композицией.
Это достигается использованием легкосплавкого сплава на основе цинка, легированного Cu, Al, Ni и В. Медь и алюминий являются элементами, имеющими наибольшее химическое сродство с цинком, образуя с ним эвтектику и широкую область твердых растворов. Никель вводится для улучшения растекаемости и смачиваемости, а также для повышения прочностных характеристик. Бор сообщает способность легкоплавкому сплаву к самофлюсованию.
Указанные пределы концентрации легирующих элементов обусловлены получением наиболее оптимальных свойств легкоплавкого подслоя. Выход за эти пределы вызывает снижение прочностных свойств из-за образования хрупких интерметаллидных прослоек. Дальнейшее нанесение слоя алюминийсодержащей композиции и микродуговое оксидирование его на глубину не более 2/3 толщины нанесенного слоя обеспечивает сохранение высоких прочностных характеристик переходной зоны между основой и сформированным покрытием, что обусловливает высокую износостойкость покрытия.
Изобретение может быть проиллюстрировано примерами, представленными в таблице.
Технологический процесс приготовления легкоплавкого сплава на основе цинка включает последовательное расплавление элементов в расплаве цинка. При этом могут быть использованы как печи ТВЧ (плавка производится в графитовых или алундовых тиглях), так и печи сопротивления. Концентрацию элементов в сплаве определяли химическим анализом по известным методикам. Нанесение легкоплавкого подслоя на металлическую основу (в опытах использовали сталь 3) производили методом погружения из жидкометаллической фазы расплава при температуре 380-420оС. При этом использовали флюс состава 48% ZnCl2+24% HCl+16%ZiF. Толщина пленки подслоя колебалась в пределах 50-90 мкм.
После этого на поверхность изделия наносили способом газоплазменного напыления алюминийсодержащую композицию, имеющую состав, близкий к составу алюминиевого сплава Д16 (Al, 3,8-4,9%Cu, 1,2-1,8%Mg, 0,3-0,9%Mn). Толщина нанесенного слоя алюминийсодержащей композиции составляла 300 мкм.
Микродуговое оксидирование осуществляли в щелочном электролите в анодно-катодном режиме. Состав электролита 1 г/л КОН+8 г/л жидкое стекло, остальное - дистиллированная вода (до 1 л). Отношение плотностей катодного и анодного токов 1,1. Процесс заканчивали по достижении 1/3 толщины слоя алюминийсодержащей композиции (примеры 2 и 3) и всей толщины (примеры 1 и 6). При этом на поверхности (примеры 1 и 6) были отмечены пятна выхода элементов основы и частичное разрушение сформированного покрытия.
Прочностные характеристики переходной зоны (прочность сцепления σсц.) оценивали методом отрыва конусного штифта по отношению силы отрыва к площади сцепления, которую подсчитывали под микроскопом. Относительную износостойкость определяли на установке, воспроизводящей схему трения диск-пальчик путем трения об абразивный круг диаметром 300 мм из карбида кремния зеленого (зернистость ≅0,070 мм). За эталон испытаний была принята сталь 45 (HRC 44), по отношению к которой оценивалась износостойкость испытуемых образцов.
Как следует из представленных данных, предварительное нанесение легкоплавкого подслоя позволяет существенно (более чем в 2 раза) повысить прочностные характеристики переходной зоны и, как следствие, повысить износостойкость сформированного методом микродугового оксидирования покрытия в 2-2,5 раза по сравнению с известным способом.
Claims (3)
1. СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ, включающий нанесение на основу алюминийсодержащей композиции и микродуговое оксидирование в щелочном электролите, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости покрытия за счет увеличения прочности сцепления алюминийсодержащей композиции с основой, на основу предварительно наносят подслой из легкоплавкого сплава, образующего с металлом основы и алюминийсодержащей композицией твердые растворы.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве легкоплавкого сплава используют сплав системы Zn - Cu - Al - Ni - B, содержащий, мас.%: медь 1 - 7; алюминий 2 - 7; никель 0,5 - 1,5; бор 0,05 - 0,1 и цинк - остальное.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью исключения разрушения микродуговыми разрядами формируемого покрытия, микродуговое оксидирование проводят на 2/3 толщины слоя алюминийсодержащей композиции.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4942704 RU2026890C1 (ru) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | Способ формирования износостойких покрытий |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4942704 RU2026890C1 (ru) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | Способ формирования износостойких покрытий |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2026890C1 true RU2026890C1 (ru) | 1995-01-20 |
Family
ID=21577888
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4942704 RU2026890C1 (ru) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | Способ формирования износостойких покрытий |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2026890C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6254938B1 (en) | 1997-04-21 | 2001-07-03 | Ltu, Llc | Spraying method for applying a porous coating to a substrate |
LT4869B (lt) | 1999-12-30 | 2001-12-27 | Uždaroji Akcinė Bendrovė "Norta" | Kompozicinių katalizinių dangų gavimo būdas |
RU2621527C1 (ru) * | 2016-04-11 | 2017-06-06 | Илья Валерьевич Соколов | Бронезащитная структура на основе пористого алюминия и способ её производства |
RU2686501C1 (ru) * | 2018-04-04 | 2019-04-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Центральный научно-исследовательский испытательный институт инженерных войск" Министерства обороны Российской Федерации | Способ производства бронезащитной структуры на основе пористого алюминия с локализованным объемом упрочнения |
-
1991
- 1991-04-22 RU SU4942704 patent/RU2026890C1/ru active
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 1200591, кл. C 25D 11/02, 1982. * |
2. Авторское свидетельство СССР N 1469915, кл. C 25D 11/02, 1987. * |
3. Авторское свидетельство СССР N 1519269, кл. C 25D 11/02, 1987. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6254938B1 (en) | 1997-04-21 | 2001-07-03 | Ltu, Llc | Spraying method for applying a porous coating to a substrate |
LT4869B (lt) | 1999-12-30 | 2001-12-27 | Uždaroji Akcinė Bendrovė "Norta" | Kompozicinių katalizinių dangų gavimo būdas |
RU2621527C1 (ru) * | 2016-04-11 | 2017-06-06 | Илья Валерьевич Соколов | Бронезащитная структура на основе пористого алюминия и способ её производства |
RU2686501C1 (ru) * | 2018-04-04 | 2019-04-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Центральный научно-исследовательский испытательный институт инженерных войск" Министерства обороны Российской Федерации | Способ производства бронезащитной структуры на основе пористого алюминия с локализованным объемом упрочнения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Almeida et al. | Laser alloying of aluminium alloys with chromium | |
EP1838889B1 (en) | Weldable, crack-resistant cobalt-based alloy | |
US5352538A (en) | Surface hardened aluminum part and method of producing same | |
CN101880854B (zh) | 一种铝及铝合金基体氮化铝增强梯度复合材料表面层 | |
US4799977A (en) | Graded multiphase oxycarburized and oxycarbonitrided material systems | |
Hwang et al. | Interfacial microstructure between Sn-3Ag-xBi alloy and Cu substrate with or without electrolytic Ni plating | |
Abboud et al. | Ceramic–metal composites produced by laser surface treatment | |
US20050142026A1 (en) | Ductile cobalt-based Laves phase alloys | |
RU2026890C1 (ru) | Способ формирования износостойких покрытий | |
Yan et al. | Surface remelting of Ni-Cr-B-Si cladding with a micro-beam plasma arc | |
US6006819A (en) | Process for producing aluminum-based composite member | |
US7235144B2 (en) | Method for the formation of a high-strength and wear-resistant composite layer | |
JP3009527B2 (ja) | 耐摩耗性に優れたアルミニウム材およびその製造方法 | |
Huang et al. | Microstructure and wear behaviour of laser-induced thermite reaction Al 2 O 3 ceramic coatings on pure Aluminum and AA7075 Aluminum alloy | |
Teplenko et al. | Structure and Wear Resistance of Coatings on Titanium Alloy and Steels Obtained by Electrospark Alloying with AlN―ZrB2 Material | |
JPH1096087A (ja) | 表面改質アルミニウム部材及びそれを用いた内燃機関用シリンダー | |
JPH0480990B2 (ru) | ||
JPH01100298A (ja) | アルミニウム合金鋳物の陽極酸化皮膜形成方法 | |
JP2569614B2 (ja) | 通電ロール | |
Murakami et al. | Temperature rise rapidly solidified deposit layers of Al Si alloys during low pressure plasma spraying and its effect on their structures and mechanical properties | |
JPH1034380A (ja) | アルミニウム又はアルミニウム合金材の肉盛溶接金属及び肉盛溶接用複合ワイヤ | |
JP2000199045A (ja) | 溶射物および溶射方法 | |
EP0494977A1 (en) | METHOD FOR MODIFYING THE SURFACE OF A SUBSTRATE. | |
JPH08209389A (ja) | 耐凝着性に優れるAl合金表面処理部材 | |
JPH0480993B2 (ru) |