RU2597451C2 - Способ получения деформированного изделия из алюминиевого сплава с вакуумно-плазменным покрытием - Google Patents
Способ получения деформированного изделия из алюминиевого сплава с вакуумно-плазменным покрытием Download PDFInfo
- Publication number
- RU2597451C2 RU2597451C2 RU2014135109/02A RU2014135109A RU2597451C2 RU 2597451 C2 RU2597451 C2 RU 2597451C2 RU 2014135109/02 A RU2014135109/02 A RU 2014135109/02A RU 2014135109 A RU2014135109 A RU 2014135109A RU 2597451 C2 RU2597451 C2 RU 2597451C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vacuum
- workpiece
- deformation
- plasma
- temperature
- Prior art date
Links
Landscapes
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам получения изделий из сплавов алюминия обработкой давлением с последующим нанесением на них разнофункциональных вакуумно-плазменных покрытий. Способ получения деформированного изделия из алюминиевого сплава с вакуумно-плазменным покрытием включает подготовку заготовки путем горячей деформации, охлаждения после деформации, закалки, старения, шлифования, полирования и обезжиривания ее поверхности, при этом горячую деформацию осуществляют при температуре 380-450 °С, охлаждение заготовки после окончания деформирования проводят в воде, выдержку при температуре закалки проводят в течение 10-20 мин, а старение осуществляют при температуре 100-150 °С в течение 2-3 часов. Техническим результатом изобретения является повышение качества вакуумно-плазменных покрытий на деформированных изделиях из сплавов алюминия.
Description
Изобретение относится к способам получения изделий из сплавов алюминия обработкой давлением с последующим нанесением на них разнофункциональных вакуумно-плазменных покрытий.
Известен способ получения деформированных изделий из сплавов алюминия, принятый за прототип, заключающийся в деформировании сплавов при температурах 450-380 градусов Цельсия, охлаждении на воздухе после окончания деформирования, закалке с выдержкой при температуре закалки в течение 20-40 минут, старении при температурах 100-150 градусов Цельсия в течение 6-8 часов [Колачев Б.А., Елагин В.И., Ливанов В.А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. - М.: Изд-во: МИСИС, 1999. - 416 с.]. Это способ является традиционной технологией получения изделий из алюминиевых сплавов обработкой давлением. В результате такой обработки деформируемые алюминиевые сплавы получают структуру твердого раствора с включениями упрочняющих фаз на базе химических соединений алюминия с медью, магнием, кремнием и другими компонентами, которая обеспечивает высокие показатели прочности и твердости.
Недостатком этого способа применительно к изделиям из алюминиевых сплавов, получаемых обработкой давлением с последующим нанесением разнофункциональных вакуумно-плазменных покрытий является то, что состояние поверхности заготовки не отвечает условиям оптимальности с позиций последующих операций подготовки поверхности под нанесение вакуумно-плазменных покрытий и собственно их нанесение. Технологический процесс изготовления изделий из алюминиевых сплавов обработкой давлением с вакуумно-плазменными покрытиями включает следующие основные операции: получение заготовки обработкой давлением; термическая обработка заготовки, включающая закалку и старение; шлифование и полирование поверхности заготовки; обезжиривание поверхности заготовки; нанесение вакуумно-плазменных покрытий.
В современной технологии нанесения покрытий все большее предпочтение получают вакуумно-плазменные методы, которые позволяют получать высококачественные разнофункциональные покрытия при сравнительно низких температурах с высокой адгезионной прочностью. Наивысшая адгезионная прочность вакуумно-плазменных покрытий достигается при использовании метода КИБ (конденсация вещества из паровой фазы с ионной бомбардировкой), при котором получение ионной компоненты металла происходит в плазме электродугового разряда (ионно-плазменные покрытия). При нанесении вакуумно-плазменных покрытий поверхность заготовки-изделия подвергается следующим стадиям обработки в вакуумной камере: ионная очистка и конденсация покрытия. При ионной очистке возможно растравливание и разрушение вторичных фаз сплавов, что снижает качество вакуумно-плазменных покрытий. Соответственно для нанесения высококачественных вакуумно-плазменных покрытий на заготовки и изделия из металлических материалов их поверхность должна отвечать определенной структуре и свойствам, определяющим качество поверхности. Характеристики качества поверхности делятся на физико-химические и геометрические. К основным физико-химическим характеристикам относятся: химический и фазовый составы, микроструктура, поверхностное напряжение, электродный потенциал, микротвердость, адгезия, электрические, магнитные, оптические. К основным геометрическим характеристикам поверхности относятся: макрогеометрия, волнистость, шероховатость, субмикрошероховатость. При этом наиболее важными в практическом плане являются вопросы структурной однородности поверхности и ее шероховатость. Первое обеспечивает однородность свойств покрытий по поверхности изделия, а минимальная шероховатость - адгезионную прочность, стойкость при окислении и абразивном износе. Вместе с тем, при одинаковом значении шероховатости после заготовительных операций, микрогеометрия поверхности после таких финишных операций, как механическое шлифование и полирование, будет зависеть от ее твердости. При механической обработке поверхности с низкой твердостью доля процессов срезания микровыступов будет меньше, чем доля их пластической деформации. Соответственно будет происходить загиб микровыступов от пластической деформации, а не их срезание. При загибе микровыступов под ними остаются различные загрязнения даже после тщательной очистки поверхности перед нанесением покрытий. Этим объясняется снижение качества ионно-плазменных покрытий и наличие микродуг на поверхности изделий после их нанесения. Этот негативный эффект еще более усиливается в случае структурной неоднородности поверхности объектов под нанесение вакуумно-плазменных покрытий. Соответственно, при нанесении таких покрытий важными являются вопросы повышения твердости и снижение шероховатости поверхности металлических материалов перед нанесением вакуумно-плазменных покрытий. Исходя из вышеизложенного состояние поверхности алюминиевых заготовок, полученное по традиционным режимам термической обработки не обеспечивает получения высококачественных вакуумно-плазменных покрытий, так как прочностные характеристики поверхности заготовок не отвечают максимально возможным значениям.
Технический результат изобретения - повышение качества вакуумно-плазменных покрытий на деформированных изделиях из сплавов алюминия.
Технический результат достигается тем, что в известный способ получения деформированных изделий из сплавов алюминия, заключающийся в деформировании сплавов при температурах 450-380 градусов Цельсия, охлаждении на воздухе после окончания деформирования, закалке с выдержкой при температуре закалки в течении 20-40 минут, старении при температурах 100-150 градусов Цельсия в течении 6-8 часов, шлифовании и полировании поверхности изделий, обезжиривании поверхности вносятся следующие изменения - охлаждение заготовки после окончания деформирования проводят в воде, выдержка заготовки при температуре закалки составляет 10-20 минут, длительность старения заготовки составляет 2-3 часа.
В этом случае значения прочностных показателей и показателей твердости поверхности заготовок-изделий из деформируемых алюминиевых сплавов будут иметь максимально возможные значения перед механической обработкой их поверхности и нанесением вакуумно-плазменных покрытий, что приведет к повышению качества покрытий на изделиях. Это обосновано положениями из теории и практики пластической и термической обработки алюминиевых сплавов. Форсированное охлаждение (в воду) заготовок из алюминиевых сплавов после горячей обработки давлением препятствует протеканию механизмов рекристаллизации и повышает твердость сплавов. Сокращение времени выдержки алюминиевых сплавов при закалке уменьшает степень растворимости упрочняющих фаз в закаленной структуре, а степень неравновесности исходной закаленной структуры определяет кинетику процесса старения сплавов. Сокращение длительности старения приводит к уменьшению доли метастабильной θ' -фазы (CuAl2) и преобладание стабильной θ-фазы (CuAl2) и упорядоченной θ" - фазы (зоны Г.П.2 - зоны Гинье-Престона), что приведет к получению максимально возможной твердости алюминиевых сплавов после закалки и старения.
Таким образом, одновременное изменение известных режимов охлаждения заготовок алюминиевых сплавов после горячей обработки давлением, времени выдержки при закалке и длительности старения по предложенным новым режимам даст возможность получить заготовку-изделие из алюминиевых сплавов после обработки давлением и механической обработки (шлифование и полирование) с максимально возможной твердостью и наилучшим физико-механическим состоянием поверхности для получения высококачественных вакуумно-плазменных покрытий на них по сравнению с известными режимами обработки давлением и термической обработки сплавов. Пример реализации предлагаемого способа.
Требуется нанести вакуумно-плазменное покрытие TiN (нитрид титана) методом КИБ на заготовку диаметром 20 мм и высотой 30 мм с полостью диаметром 15 мм и глубиной 5 мм из сплава Д1. Шероховатость поверхности изделия с покрытием Rα=0,16 мкм.
Способ осуществляется следующим образом.
1. Заготовка с полостью указанных размеров получена способом горячего обратного закрытого выдавливания сплава Д1 на гидравлическом прессе. Температурный режим выдавливания составил 450-400 градусов Цельсия.
2. Охлаждение заготовки после выдавливания произведено немедленно в воду с температурой 20-30 градусов Цельсия.
3. Произведена закалка заготовки при температуре 500-510 градусов Цельсия. Время выдержки при температуре закалки составило 10-20 минут.
4. Произведено старение заготовки после закалки при температуре 150 градусов Цельсия. Длительность старения составила 2-3 часа.
5. Произведена механическая обработка заготовки шлифованием и полированием до обеспечения заданной шероховатости Rα=0,06 мкм.
6. Произведена подготовка поверхности заготовки под нанесение ионно-плазменного покрытия TiN (обезжиривание).
7. Нанесение ионно-плазменного покрытия TiN методом КИБ по традиционным режимам нанесения для данного вида покрытия.
Все операции предлагаемого способа получения деформированных изделий из сплавов алюминия выполнены на отечественном кузнечно-прессовом, термическом, механическом и вакуумном оборудовании.
Проведен сравнительный анализ качества ионно-плазменного покрытия TiN на заготовках, полученных по способу согласно прототипу и по предлагаемому способу. Анализировали твердость сплава перед нанесением покрытия, микротвердость покрытия, адгезию покрытия, внешний вид покрытия.
Твердость сплава Д1 увеличилась на 200-400 МПа согласно предлагаемому способу получения заготовок по сравнению с прототипом (измеряли по методу Виккерса).
Микротвердость ионно-плазменного покрытия TiN для обоих вариантов получения изделий оказалась практически одинаковой H50=22-25 ГПа (измеряли на микротвердомере ПМТ-3).
Адгезионная прочность покрытия TiN на изделиях, полученных по предлагаемому способу, оказалась до 2-х раз выше, чем у заготовок, полученных согласно прототипу. Уровень адгезии определяли методом полирования (использовали круги из бязи с пастой ГОИ при скорости полирования 30 м/с в течение 15 с) и методом нагрева (изделия с покрытием нагревали до температуры 200 градусов Цельсия и выдерживали при этой температуре в течении 1 часа).
Внешний вид покрытия: на изделиях, полученных согласно прототипу не отвечал условиям эстетичности (наличие микродуг поверхности покрытия). Покрытие на изделиях, полученных по предлагаемого способу показало однородность цветовой гаммы по всей поверхности изделия.
Таким образом, предлагаемый способ получения деформированных изделий из сплавов алюминия позволяет повысить качество вакуумно-плазменных покрытий, наносимых на эти изделия, по сравнению с известными способами.
Прототип:
Колачев Б.А., Елагин В.И., Ливанов В.А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. - М.: Изд-во: МИСИС, 1999. - 416 с.
Claims (1)
- Способ получения деформированного изделия из алюминиевого сплава с вакуумно-плазменным покрытием, включающий подготовку заготовки путем горячей деформации, охлаждения после деформации, закалки, старения, шлифования, полирования и обезжиривания ее поверхности, отличающийся тем, что горячую деформацию осуществляют при температуре 380-450 °С, охлаждение заготовки после окончания деформирования осуществляют в воде, выдержку при температуре закалки проводят в течение 10-20 мин, а старение осуществляют при температуре 100-150 °С в течение 2-3 часов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014135109/02A RU2597451C2 (ru) | 2014-08-27 | 2014-08-27 | Способ получения деформированного изделия из алюминиевого сплава с вакуумно-плазменным покрытием |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014135109/02A RU2597451C2 (ru) | 2014-08-27 | 2014-08-27 | Способ получения деформированного изделия из алюминиевого сплава с вакуумно-плазменным покрытием |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014135109A RU2014135109A (ru) | 2016-03-20 |
RU2597451C2 true RU2597451C2 (ru) | 2016-09-10 |
Family
ID=55530762
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014135109/02A RU2597451C2 (ru) | 2014-08-27 | 2014-08-27 | Способ получения деформированного изделия из алюминиевого сплава с вакуумно-плазменным покрытием |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2597451C2 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996034993A1 (en) * | 1995-05-01 | 1996-11-07 | Mcdonnell Douglas Corporation | Preparation of pre-coated aluminum alloy articles |
US5858133A (en) * | 1995-05-01 | 1999-01-12 | Mcdonnell Douglas Corporation | Method for preparing pre-coated aluminum alloy articles and articles prepared thereby |
RU2163938C1 (ru) * | 1999-08-09 | 2001-03-10 | Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" | Коррозионно-стойкий сплав на основе алюминия, способ получения полуфабрикатов и изделие из него |
RU2492274C1 (ru) * | 2012-01-12 | 2013-09-10 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Способ изготовления прессованных полуфабрикатов из высокопрочного алюминиевого сплава и изделия, получаемые из них |
-
2014
- 2014-08-27 RU RU2014135109/02A patent/RU2597451C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996034993A1 (en) * | 1995-05-01 | 1996-11-07 | Mcdonnell Douglas Corporation | Preparation of pre-coated aluminum alloy articles |
US5858133A (en) * | 1995-05-01 | 1999-01-12 | Mcdonnell Douglas Corporation | Method for preparing pre-coated aluminum alloy articles and articles prepared thereby |
US6403230B1 (en) * | 1995-05-01 | 2002-06-11 | Mcdonnell Douglas Corporation | Method for preparing pre-coated aluminum alloy articles and articles prepared thereby |
RU2163938C1 (ru) * | 1999-08-09 | 2001-03-10 | Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" | Коррозионно-стойкий сплав на основе алюминия, способ получения полуфабрикатов и изделие из него |
RU2492274C1 (ru) * | 2012-01-12 | 2013-09-10 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Способ изготовления прессованных полуфабрикатов из высокопрочного алюминиевого сплава и изделия, получаемые из них |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014135109A (ru) | 2016-03-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20230088978A1 (en) | High strength aluminum stamping | |
CN103170798B (zh) | 一种高质量大直径薄壁金属筒体的加工方法 | |
CN106148863B (zh) | 铸造铝合金薄壁环形结构件应力消除与尺寸稳定方法 | |
WO2012099710A3 (en) | Improving hot workability of metal alloys via surface coating | |
CN104551561A (zh) | 一种螺母的加工工艺 | |
JP5669451B2 (ja) | γチタン−アルミニウム−母合金から鍛造片を製造する方法 | |
CN106011738A (zh) | 一种模具用表面渗镀复合涂层工艺 | |
CN105908110A (zh) | 一种降低高强铝合金复杂模锻件残余应力的方法 | |
JP2017500451A5 (ru) | ||
WO2014094453A1 (zh) | 一种铌合金靶材及其制备方法 | |
CN106947928A (zh) | 一种Ti12LC钛合金的强韧化热处理工艺 | |
CN101880844A (zh) | 一种汽车轮毂用zl101a铝合金的热处理工艺 | |
US3339271A (en) | Method of hot working titanium and titanium base alloys | |
CN103071965A (zh) | 铝材加工方法 | |
RU2597451C2 (ru) | Способ получения деформированного изделия из алюминиевого сплава с вакуумно-плазменным покрытием | |
JPWO2014192730A1 (ja) | 冷間加工用金型の製造方法 | |
CN105755407A (zh) | 一种铝合金加工加工件变形的矫正方法 | |
CN111809080A (zh) | 一种tc2合金薄壁挤压型材的制备方法 | |
CN101960039A (zh) | 用于热处理和涂覆构件的方法及按此方法制得的构件 | |
CN103071690B (zh) | 一种车用回转厚壁壳体零件冷温复合挤压成形方法 | |
US20170246673A1 (en) | Rapid prototype stamping tool for hot forming of ultra high strength steel made of aluminum | |
CN104368817B (zh) | 一种铜基粉末冶金件的表面处理工艺 | |
CN107745231A (zh) | 一种高精度钛铜复合棒材的制备方法 | |
RU2707376C9 (ru) | Способ изготовления трубных изделий высокой точности из гафния | |
RU2597450C2 (ru) | Способ получения отливки из литейного алюминиевого сплава с вакуумно-плазменным покрытием |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HZ9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160828 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20180418 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190828 |