RU2602903C1 - Method of producing wear-resistant coatings on articles made from aluminium and alloys thereof - Google Patents

Method of producing wear-resistant coatings on articles made from aluminium and alloys thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2602903C1
RU2602903C1 RU2015128434/05A RU2015128434A RU2602903C1 RU 2602903 C1 RU2602903 C1 RU 2602903C1 RU 2015128434/05 A RU2015128434/05 A RU 2015128434/05A RU 2015128434 A RU2015128434 A RU 2015128434A RU 2602903 C1 RU2602903 C1 RU 2602903C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
alloys
coatings
anode
coating
polytetrafluoroethylene
Prior art date
Application number
RU2015128434/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Георгиевич Нечаев
Игорь Борисович Кучмин
Владимир Александрович Кошуро
Геннадий Григорьевич Мартюшов
Сергей Яковлевич Пичхидзе
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.)
Priority to RU2015128434/05A priority Critical patent/RU2602903C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2602903C1 publication Critical patent/RU2602903C1/en

Links

Images

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
    • C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • C25D11/06—Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D127/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D127/02—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C09D127/12—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • C09D127/18—Homopolymers or copolymers of tetrafluoroethene
    • 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
    • C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • C25D11/18—After-treatment, e.g. pore-sealing

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to production of wear-resistant and corrosion-resistant coatings on articles made from aluminium and its alloys. Method is characterized by that article is subjected to microwave oxidation in anodic-cathodic mode at current density of 7-7.5 A/dm2 and anode and cathode current ratio 1.0:0.9 for 70-75 min in an alkaline electrolyte, containing aqueous solutions of sodium hydroxide and sodium silicate with concentration 3.5-4 and 11.5-12 g/l, respectively, ground to roughness parameter Ra 0.8-1.6, cleaned from mineral and organic contaminants, soaked in an ultrasonic bath for 10-13 min with a polytetrafluoroethylene F-4D suspension, dried and thermally treated at temperature 40-50 and 290-300 °C for 10-12 and 60-62 minutes, respectively.
EFFECT: high wear resistance and antifriction properties of coatings.
1 cl, 3 dwg, 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области получения износостойких и коррозионных покрытий на изделиях из алюминия и его сплавов.The invention relates to the field of obtaining wear-resistant and corrosive coatings on products from aluminum and its alloys.

Широкое распространение в приборо- и машиностроении для модифицирования поверхности различных изделий из алюминия и его сплавов нашел метод микродугового оксидирования. Оксидные слои, сформированные данным методом, имеют остаточную пористость. Для повышения износостойкости и коррозионной стойкости в состав покрытия в процессе оксидирования или после вводят полимерную составляющую методами экономически малоэффективными. Это способствует поиску новых путей решения имеющейся проблемы.The method of microarc oxidation is widely used in instrument and mechanical engineering for surface modification of various products from aluminum and its alloys. The oxide layers formed by this method have residual porosity. To increase the wear resistance and corrosion resistance, the polymer component is introduced into the coating composition during or after oxidation using methods that are economically ineffective. This helps to find new ways to solve the existing problem.

Известен способ микродугового оксидирования вентильных металлов и их сплавов, включающий последовательные процессы: микродугового оксидирования, проводимого в щелочном электролите в анодно-катодном режиме при плотности тока 30…70 А/дм2 и соотношении анодного и катодного токов 1.06:2.0; уплотнения покрытия, осуществляемого окунанием изделия с оксидным покрытием в раствор, приготовленного путем растворения фторопласта Ф-32 (ОСТ 6-05-432-78, дисперсность порошка 30…40 мкм) в бутиловом эфире уксусной кислоты, и последующей полимеризацией при температуре 200…300°С [Патент РФ на изобретение №2046157 / Ж.М. Рамазанова, Ю.А. Савельев, А.И. Мамаев // Способ микродугового оксидирования вентильных металлов. - 1995].A known method of microarc oxidation of valve metals and their alloys, including sequential processes: microarc oxidation carried out in an alkaline electrolyte in the anode-cathode mode at a current density of 30 ... 70 A / dm 2 and the ratio of the anode and cathode currents 1.06: 2.0; compaction of the coating by dipping the product with an oxide coating in a solution prepared by dissolving fluoroplastic F-32 (OST 6-05-432-78, dispersion of the powder 30 ... 40 microns) in butyl ether of acetic acid, and subsequent polymerization at a temperature of 200 ... 300 ° C [RF patent for the invention No. 2046157 / Zh.M. Ramazanova, Yu.A. Saveliev, A.I. Mamaev // Method of microarc oxidation of valve metals. - 1995].

Основным недостатком способа является использование токсичных веществ (бутиловый эфир уксусной кислоты).The main disadvantage of this method is the use of toxic substances (butyl ether of acetic acid).

Известен способ получения композиционных покрытий на алюминии и его сплавах, включающий микродуговое оксидирование в анодном режиме при плотности тока 0.1…1 А/дм2 в электролите, содержащем фосфат и карбонат натрия, и последующее формирование полимерной пленки путем натирания порошкообразного тефлона дисперсностью 5 мкм и последующего отжига при температуре от 280 до 340°С [Патент РФ на изобретение №20680373 / С.В. Гнедиков, В.С. Руднев, Т.П. Яровая, С.Л. Синебрюхов и др. // Способ получения композиционных покрытий на алюминии и его сплавах. - 1996].A known method for producing composite coatings on aluminum and its alloys, including microarc oxidation in the anode mode at a current density of 0.1 ... 1 A / dm 2 in an electrolyte containing sodium phosphate and carbonate, and the subsequent formation of a polymer film by rubbing powdered Teflon with a dispersion of 5 μm and subsequent annealing at a temperature from 280 to 340 ° C [RF Patent for the invention No. 20680373 / C.V. Gnedikov, V.S. Rudnev, T.P. Spring, S.L. Sinebryukhov et al. // Method for producing composite coatings on aluminum and its alloys. - 1996].

Основным недостатком способа является незначительная фиксация порошка тефлона на поверхности оксидного покрытия, что снижает адгезию формируемой полимерной пленки.The main disadvantage of this method is the insignificant fixation of Teflon powder on the surface of the oxide coating, which reduces the adhesion of the formed polymer film.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения защитных покрытий на вентильных металлах и их сплавах, включающий электрохимическую обработку поверхности металла в течение 10 мин при плотности тока 0.5…1 А/см2 в электролите, содержащем растворимый фосфат, тартрат или силикат; нанесение на поверхность посредством окунания в суспензию политетрафторэтилена, содержащую частицы размером 0.2…0.6 мкм в изопропиловом спирте с добавлением смачивателя ОП-10, слоя политетрафторэтилена; последующую термообработку при 320°С [Патент РФ на изобретение №2534123 / С.В. Гнеденков, С.Л. Синебрюхов, Д.В. Машталяр, А.Г. Завидная и др. // Способ получения защитных покрытий на вентильных металлах и их сплавах. - 2014].Closest to the proposed method is a method for producing protective coatings on valve metals and their alloys, including electrochemical treatment of the metal surface for 10 min at a current density of 0.5 ... 1 A / cm 2 in an electrolyte containing soluble phosphate, tartrate or silicate; application to the surface by dipping a suspension of polytetrafluoroethylene containing particles with a size of 0.2 ... 0.6 μm in isopropyl alcohol with the addition of a wetting agent OP-10, a layer of polytetrafluoroethylene; subsequent heat treatment at 320 ° C [RF patent for the invention No. 2534123 / C.V. Gnedenkov, S.L. Sinebryukhov, D.V. Mashtalyar, A.G. Enviable and others // Method for the production of protective coatings on valve metals and their alloys. - 2014].

Недостатками способа являются низкие механические характеристики формируемого покрытия, что объясняется малой продолжительностью процесса микродугового оксидирования.The disadvantages of the method are the low mechanical characteristics of the formed coating, which is explained by the short duration of the microarc oxidation process.

Задачей изобретения является разработка способа получения износостойких покрытий на изделиях из алюминия и его сплавов, обеспечивающего формирование на поверхности металла композиционного покрытия, состоящего из оксидов алюминия и политетрафторэтилена.The objective of the invention is to develop a method for producing wear-resistant coatings on products from aluminum and its alloys, which provides the formation on the metal surface of a composite coating consisting of aluminum oxides and polytetrafluoroethylene.

Техническим результатом является повышение износостойкости и антифрикционных свойств оксидных покрытий.The technical result is to increase the wear resistance and antifriction properties of oxide coatings.

Поставленная задача решается тем, что согласно предлагаемому решению изделие подвергают микродуговому оксидированию в анодно-катодном режиме при плотности тока 7…7.5 А/дм2 и соотношении анодного и катодного токов 1.0:0.9 в течение 70…75 мин в щелочном электролите, содержащем водные растворы гидроксида натрия и силиката натрия концентрацией 3.5…4 и 11.5…12 г/л соответственно, шлифуют до параметра шероховатости Ra 0.8…1.6, очищают от минеральных и органических загрязнений, пропитывают в ультразвуковой ванне в течение 10-13 мин суспензией политетрафторэтилена Ф-4Д, сушат и термически обрабатывают при температурах 40-50 и 290-300°С в течение 10-12 и 60-62 мин соответственно.The problem is solved in that according to the proposed solution, the product is subjected to microarc oxidation in the anode-cathode mode at a current density of 7 ... 7.5 A / dm 2 and the ratio of the anode and cathode currents of 1.0: 0.9 for 70 ... 75 minutes in an alkaline electrolyte containing aqueous solutions sodium hydroxide and sodium silicate concentration of 3.5 ... 4 ... 12 and 11.5 g / l, respectively, to grind the roughness parameter R a 0.8 ... 1.6, is purified from organic and mineral impurities, was impregnated in an ultrasonic bath for 10-13 minutes, slurry politetrafto Ethylene F-4D, dried and thermally treated at temperatures of 40-50 and 290-300 ° C for 10-12 min and 60-62 respectively.

Изобретение поясняется чертежами, на которых представлены схема микродугового оксидирования (Фиг. 1), схема пропитки оксидного покрытия суспензией фторопласта Ф-4Д в ультразвуковой ванне (Фиг. 2), схема сушки и термической обработки (Фиг. 3).The invention is illustrated by drawings, which shows the microarc oxidation scheme (Fig. 1), the oxide coating impregnation scheme with a F-4D fluoroplastic suspension in an ultrasonic bath (Fig. 2), the drying and heat treatment scheme (Fig. 3).

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.The proposed method is as follows.

На поверхности детали 1 на установке микродугового оксидирования (Фиг. 1) (источник 3) в анодно-катодном режиме при постоянной плотности тока 7…7.5 А/дм2 и соотношении анодного и катодного токов 1.0:0.9 в течение 70…75 мин формируют оксидное покрытие, при этом деталь погружают в электролитическую ванну 4, заполненную щелочным электролитом, на основе водных растворов гидроксида натрия и силиката натрия концентрацией 3,5-4 и 11,5-12 г/л соответственно. Перемешивание электролита осуществляют с помощью компрессора 2 путем подачи воздуха через шланг в придонную область электролитической ванны. В результате микродугового оксидирования на поверхности изделия образуется покрытие толщиной 50-100 мкм.On the surface of the part 1 on the installation micro-arc oxidation (. Figure 1) (source 3) in the anode-cathode mode at a constant current density of 7 ... 7.5 A / dm 2 and a ratio of the anodic and cathodic currents of 1.0: 0.9 for 70 ... 75 min form the oxide a coating, the part being immersed in an electrolytic bath 4 filled with an alkaline electrolyte based on aqueous solutions of sodium hydroxide and sodium silicate with a concentration of 3.5-4 and 11.5-12 g / l, respectively. The mixing of the electrolyte is carried out using a compressor 2 by supplying air through a hose to the bottom region of the electrolytic bath. As a result of microarc oxidation, a coating with a thickness of 50-100 microns is formed on the surface of the product.

После проведения процесса микродугового оксидирования производят последовательную механизированную шлифовку детали с использованием влагостойкой наждачной бумаги зернистостью от Р1000 до Р2000 (ISO-6344) до получения поверхности с параметром шероховатости Ra 0.8…1,6. После чего шлифованную деталь со сформированной на ее поверхности оксидной пленкой подвергают последовательно ультразвуковой очистке в водном 4-6% растворе поверхностно-активных веществ (например Сульфонол - П) и промывке дистиллированной водой в течение 8…10 и 5…7 мин соответственно. Для ультразвуковой очистки изделие располагают на решетке 9 и погружают в ванну 8, заполненную водным раствором поверхностно-активного вещества комнатной температуры. На ванну 8 посредством пьезокерамического преобразователя 7 накладывают ультразвуковые колебания частотой 22 кГц, вырабатываемые генератором 6. Промывку детали осуществляют путем периодического окунания решетки с размещенной на ней деталью в ванну, заполненную дистиллированной водой комнатной температуры. После проведения промывки деталь сушат на воздухе при комнатной температуре.After carrying out the microarc oxidation process, sequential mechanized grinding of the part is carried out using moisture resistant sandpaper with a grain size of P1000 to P2000 (ISO-6344) to obtain a surface with a roughness parameter of R a 0.8 ... 1.6. After that, the polished part with the oxide film formed on its surface is subjected to successive ultrasonic cleaning in an aqueous 4-6% solution of surfactants (for example, Sulfonol-P) and washing with distilled water for 8 ... 10 and 5 ... 7 min, respectively. For ultrasonic cleaning, the product is placed on a grate 9 and immersed in a bath 8 filled with an aqueous solution of a surfactant at room temperature. On the bath 8 by means of a piezoceramic transducer 7 superimpose ultrasonic vibrations with a frequency of 22 kHz generated by the generator 6. The part is washed by periodically dipping the grating with the part placed on it into the bath filled with distilled water at room temperature. After washing, the part is dried in air at room temperature.

Далее деталь 1 со сформированной на ее поверхности оксидной пленкой подвергают пропитке (Фиг. 2) в течение 10…13 мин, для чего изделие располагают на решетке 9 и погружают в ванну 8, заполненную суспензией 5 политетрафторэтилена Ф-4Д комнатной температуры. На ванну 8 посредством пьезокерамического преобразователя 7 накладывают ультразвуковые колебания частотой 22 кГц, вырабатываемые генератором 6.Next, a part 1 with an oxide film formed on its surface is subjected to impregnation (Fig. 2) for 10 ... 13 min, for which the product is placed on a grate 9 and immersed in a bath 8 filled with a suspension of polytetrafluoroethylene F-4D 5 at room temperature. On the bath 8 by means of a piezoceramic transducer 7 impose ultrasonic vibrations with a frequency of 22 kHz generated by the generator 6.

После пропитки политетрафторэтиленом Ф-4Д деталь последовательно подвергают сушке и термической обработке (Фиг. 3), для чего изделие 1 с оксидным покрытием 10, пропитанным политетрафторэтиленом Ф-4Д, размещают на керамической подложке 11, помещенной в муфельной печи 12 с нагревательными элементами 13. Сушку производят при температуре 40…50°С в течение 10…12 мин, обеспечивая тем самым удаление из покрытия излишков влаги, после увеличивают температуру до 290…300°С и в течение 60…62 мин производят термическую обработку для полимеризации политетрафторэтилена.After impregnation with polytetrafluoroethylene F-4D, the part is subsequently dried and heat treated (Fig. 3), for which the product 1 with an oxide coating 10 impregnated with polytetrafluoroethylene F-4D is placed on a ceramic substrate 11 placed in a muffle furnace 12 with heating elements 13. Drying is carried out at a temperature of 40 ... 50 ° C for 10 ... 12 minutes, thereby ensuring that excess moisture is removed from the coating, after which the temperature is increased to 290 ... 300 ° C and heat treatment is carried out for 60 ... 62 minutes to polymerize polytetrafluoro tylen.

Выбранные режимы микродугового оксидирования обеспечивают формирование равномерно проплавленного по всей поверхности покрытия: при уменьшении длительности процесса (менее 70 мин) и плотности тока (менее 7 А/дм2) уменьшается толщина покрытия и доля его непроплавленных участков, при увеличении плотности тока (более 7.5 А/дм2) и увеличении длительности процесса оксидирования (свыше 75 мин) увеличивается содержание материала основы в покрытии и количество дефектов. Выбранный тип электролита (щелочной на основе водных растворов гидроксида натрия и силиката натрия с концентрациями 3.5…4 и 11…12 г/л соответственно) для проведения процесса микродугового оксидирования позволит избежать: 1) интенсивного травления покрытия и материала основы, 2) наличия в покрытии элементов, входящих в состав электролита.The selected microarc oxidation modes ensure the formation of a uniformly melted coating over the entire surface of the coating: with a decrease in the duration of the process (less than 70 min) and current density (less than 7 A / dm 2 ), the thickness of the coating and the fraction of its non-melted sections decreases, with an increase in current density (more than 7.5 A / dm 2 ) and an increase in the duration of the oxidation process (over 75 min), the content of the base material in the coating and the number of defects increase. The selected type of electrolyte (alkaline based on aqueous solutions of sodium hydroxide and sodium silicate with concentrations of 3.5 ... 4 and 11 ... 12 g / l, respectively) for the microarc oxidation process will avoid: 1) intense etching of the coating and the base material, 2) the presence in the coating elements that make up the electrolyte.

Шлифовка поверхности детали со сформированным покрытием до параметра шероховатости Ra 0,8…1,6 позволяет снизить износ в процессе эксплуатации изделия. При шлифовке поверхности детали до параметра шероховатости более Ra=1.6 уменьшается износостойкость оксидного покрытия. Шлифовка до параметра шероховатости Ra менее 0,8 является экономически не целесообразной.Grinding the surface of a part with a formed coating to a roughness parameter R a 0.8 ... 1.6 allows to reduce wear during operation of the product. When grinding the surface of the part to a roughness parameter of more than R a = 1.6, the wear resistance of the oxide coating decreases. Grinding to a roughness parameter R a of less than 0.8 is not economically feasible.

Выбранные режимы ультразвуковой очистки и последующей промывки дистиллированной водой обеспечивают эффективную очистку поверхности оксидного покрытия от минеральных и органических загрязнений. При уменьшении длительности процессов ультразвуковой очистки и промывки дистиллированной водой (менее 8 и 5 мин соответственно) снизится степень очистки поверхности от загрязнений. Увеличение длительности процессов ультразвуковой очистки и промывки дистиллированной водой экономически не целесообразно.The selected modes of ultrasonic cleaning and subsequent washing with distilled water ensure effective cleaning of the surface of the oxide coating from mineral and organic contaminants. With a decrease in the duration of the processes of ultrasonic cleaning and washing with distilled water (less than 8 and 5 minutes, respectively), the degree of surface cleaning from contaminants will decrease. The increase in the duration of the processes of ultrasonic cleaning and washing with distilled water is not economically feasible.

Выбранные режимы ультразвуковой пропитки обеспечивают равномерное заполнение поверхностных дефектов оксидного покрытия изделия суспензией политетрафторэтилена Ф-4Д. При уменьшении длительности ультразвуковой пропитки (менее 10 мин) открытые поры оксидного покрытия полностью не заполняются суспензией политетрафторэтилена Ф-4Д. При увеличении длительности ультразвуковой пропитки (более 13 мин) увеличивается неравномерность заполнения дефектов суспензией политетрафторэтилена Ф-4Д.The selected modes of ultrasonic treatment provide uniform filling of surface defects of the oxide coating of the product with a suspension of polytetrafluoroethylene F-4D. When reducing the duration of ultrasonic treatment (less than 10 min), the open pores of the oxide coating are not completely filled with a suspension of polytetrafluoroethylene F-4D. With an increase in the duration of ultrasonic treatment (more than 13 min), the non-uniformity of filling defects with a suspension of polytetrafluoroethylene F-4D increases.

Выбранные режимы сушки и термической обработки обеспечивают формирование равномерной по структуре полимерной пленки на поверхности оксидного покрытия изделия. При уменьшении или увеличении температуры и длительности сушки (40…50°С и 10…12 мин соответственно) и термической обработки (290…300°С и 60…62 мин соответственно) в структуре формируемой полимерной пленки появляются дефекты в виде пор, трещин, возможно отслаивание пленки от оксидного покрытия.The selected drying and heat treatment modes ensure the formation of a polymer film uniform in structure on the surface of the oxide coating of the product. With a decrease or increase in temperature and duration of drying (40 ... 50 ° С and 10 ... 12 min, respectively) and heat treatment (290 ... 300 ° С and 60 ... 62 min, respectively), defects in the form of pores, cracks appear in the structure of the formed polymer film, peeling of the film from the oxide coating is possible.

Пример выполнения способа получения износостойких покрытий на изделиях из алюминия и его сплавовAn example of a method for producing wear-resistant coatings on products from aluminum and its alloys

На подложке из алюминиевого сплава Д16 методом микродугового оксидирования продолжительностью 75 мин, в анодном-катодном режиме при постоянной плотности тока 7.5 А/дм2 и соотношении анодного и катодного токов 1.0:0.9 в щелочном электролите, на основе водных растворов гидроксида натрия и силиката натрия концентрацией 4 и 12 г/л соответственно, при комнатной температуре формировали оксидное покрытие. Перемешивание электролита осуществляли подачей воздуха в придонную область электролитической ванны (пример 12 табл. 1),,On a substrate of aluminum alloy D16 by the method of microarc oxidation lasting 75 minutes, in the anode-cathode mode at a constant current density of 7.5 A / dm 2 and the ratio of the anode and cathode currents 1.0: 0.9 in an alkaline electrolyte, based on aqueous solutions of sodium hydroxide and sodium silicate concentration 4 and 12 g / l, respectively, an oxide coating was formed at room temperature. Mixing of the electrolyte was carried out by supplying air to the bottom region of the electrolytic bath (example 12 table. 1) ,,

После проведения процесса микродугового оксидирования производили последовательную механизированную шлифовку детали с использованием влагостойкой наждачной бумаги зернистостью от Р1000 до Р2000 (ISO-6344) до получения поверхности с параметром шероховатости Ra 1, 2. После чего деталь со сформированной на ее поверхности оксидной пленкой подвергали последовательно ультразвуковой очистке в 5% водном растворе Сульфонола-П и промывке дистиллированной водой в течение 8 и 5 мин соответственно. После проведения промывки деталь сушили на воздухе при комнатной температуре.After the microarc oxidation process, mechanized grinding of the part was carried out using moisture-resistant sandpaper with a grain size of P1000 to P2000 (ISO-6344) to obtain a surface with a roughness parameter of R a 1, 2. After that, the part with the oxide film formed on its surface was subjected to sequentially ultrasonic purification in a 5% aqueous solution of Sulfonol-P and washing with distilled water for 8 and 5 minutes, respectively. After washing, the part was dried in air at room temperature.

Далее деталь с оксидным покрытием пропитывали в ультразвуковой ванне УЗВ2-0,16/37 при частоте 22 кГц в течение 12 мин суспензией политетрафторэтилена Ф-4Д. Сушку и термическую обработку проводили в муфельной печи МП-2У при температурах 50° и 300°С в течение 12 и 62 мин соответственно.Next, the oxide-coated part was impregnated in an ultrasonic bath UZV2-0.16 / 37 at a frequency of 22 kHz for 12 min with a suspension of polytetrafluoroethylene F-4D. Drying and heat treatment were carried out in an MP-2U muffle furnace at temperatures of 50 ° and 300 ° C for 12 and 62 min, respectively.

Для подтверждения повышения износостойкости покрытий были проведены исследования относительной износостойкости покрытий согласноTo confirm the increase in the wear resistance of the coatings, studies were carried out on the relative wear resistance of the coatings according to

ГОСТ 23.208-79, сформированных предлагаемым способом (МДО+УЗ ПТФЭ) и образцов с покрытиями, полученными следующими методами: микродугового оксидирования (МДО) и микродугового оксидирования с последующими окунанием в суспензию и термической обработкой (МДО+О ПТФЭ).GOST 23.208-79, formed by the proposed method (MDO + US PTFE) and samples with coatings obtained by the following methods: microarc oxidation (MDO) and microarc oxidation, followed by dipping into a suspension and heat treatment (MDO + O PTFE).

Технологические режимы с результатами измерения износостойкости покрытий для различных примеров осуществления способа приведены в табл. 1.Technological modes with the results of measuring the wear resistance of coatings for various examples of the method are given in table. one.

Figure 00000001
Figure 00000001

Как показали результаты опытной проверки, предлагаемый способ получения покрытий на алюминиевом сплаве Д16 позволяет формировать покрытия с более высокими показателями износостойкости.As the results of a pilot test showed, the proposed method for producing coatings on aluminum alloy D16 allows you to form coatings with higher wear resistance.

Claims (1)

Способ получения износостойких покрытий на изделиях из алюминия и его сплавов, характеризующийся тем, что изделие подвергают микродуговому оксидированию в анодно-катодном режиме при плотности тока 7-7,5 А/дм2 и соотношении анодного и катодного токов 1,0:0,9 в течение 70-75 мин в щелочном электролите, содержащем водные растворы гидроксида натрия и силиката натрия концентрацией 3,5-4 и 11,5-12 г/л соответственно, шлифуют до параметра шероховатости Ra 0,8-1,6, очищают от минеральных и органических загрязнений, пропитывают в ультразвуковой ванне в течение 10-13 мин суспензией политетрафторэтилена Ф-4Д, сушат и термически обрабатывают при температурах 40-50 и 290-300°С в течение 10-12 и 60-62 мин соответственно. A method of obtaining wear-resistant coatings on products from aluminum and its alloys, characterized in that the product is subjected to microarc oxidation in the anode-cathode mode at a current density of 7-7.5 A / dm 2 and the ratio of the anode and cathode currents of 1.0: 0.9 for 70-75 min in an alkaline electrolyte containing aqueous solutions of sodium hydroxide and sodium silicate with a concentration of 3.5-4 and 11.5-12 g / l, respectively, grind to a roughness parameter R a of 0.8-1.6, clean from mineral and organic contaminants, impregnated in an ultrasonic bath for 10 -13 min with a suspension of polytetrafluoroethylene F-4D, dried and thermally treated at temperatures of 40-50 and 290-300 ° C for 10-12 and 60-62 min, respectively.
RU2015128434/05A 2015-07-13 2015-07-13 Method of producing wear-resistant coatings on articles made from aluminium and alloys thereof RU2602903C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015128434/05A RU2602903C1 (en) 2015-07-13 2015-07-13 Method of producing wear-resistant coatings on articles made from aluminium and alloys thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015128434/05A RU2602903C1 (en) 2015-07-13 2015-07-13 Method of producing wear-resistant coatings on articles made from aluminium and alloys thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2602903C1 true RU2602903C1 (en) 2016-11-20

Family

ID=57760211

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015128434/05A RU2602903C1 (en) 2015-07-13 2015-07-13 Method of producing wear-resistant coatings on articles made from aluminium and alloys thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2602903C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2741039C1 (en) * 2020-09-18 2021-01-22 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") Method of forming a wear-resistant self-profiling coating on working elements of a spiral expander made of aluminum alloy
CN113186579A (en) * 2021-04-20 2021-07-30 北京科技大学 Titanium alloy oral cavity restoration body surface whitening self-cleaning coating and preparation method thereof
RU2787330C1 (en) * 2022-10-26 2023-01-09 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" Method for obtaining composite coatings on valve metals and their alloys

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2237758C1 (en) * 2003-11-04 2004-10-10 Орловский государственный технический университет Method of making heat-resistant insulating coats on articles made from aluminum alloys
RU2274537C1 (en) * 2004-11-29 2006-04-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) Method for restoration of worn resting planes of aluminum alloy heads of block of internal combustion engines
RU2466218C1 (en) * 2011-07-22 2012-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский Государственный Технический Университет (Новочеркасский Политехнический Институт) Method of micro arc obtaining of composite coating on aluminium and its alloys
RU2528285C1 (en) * 2013-06-10 2014-09-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук Method of anticorrosion processing of aluminium alloys
RU2534123C1 (en) * 2013-07-16 2014-11-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) Making of protective coatings on valve metals and their alloys

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2237758C1 (en) * 2003-11-04 2004-10-10 Орловский государственный технический университет Method of making heat-resistant insulating coats on articles made from aluminum alloys
RU2274537C1 (en) * 2004-11-29 2006-04-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) Method for restoration of worn resting planes of aluminum alloy heads of block of internal combustion engines
RU2466218C1 (en) * 2011-07-22 2012-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский Государственный Технический Университет (Новочеркасский Политехнический Институт) Method of micro arc obtaining of composite coating on aluminium and its alloys
RU2528285C1 (en) * 2013-06-10 2014-09-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук Method of anticorrosion processing of aluminium alloys
RU2534123C1 (en) * 2013-07-16 2014-11-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) Making of protective coatings on valve metals and their alloys

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2741039C1 (en) * 2020-09-18 2021-01-22 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") Method of forming a wear-resistant self-profiling coating on working elements of a spiral expander made of aluminum alloy
CN113186579A (en) * 2021-04-20 2021-07-30 北京科技大学 Titanium alloy oral cavity restoration body surface whitening self-cleaning coating and preparation method thereof
CN113186579B (en) * 2021-04-20 2024-02-27 北京科技大学 Titanium alloy oral cavity restoration surface whitening self-cleaning coating and preparation method thereof
RU2787330C1 (en) * 2022-10-26 2023-01-09 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" Method for obtaining composite coatings on valve metals and their alloys
RU2803794C1 (en) * 2023-02-22 2023-09-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный технологический университет" Method for obtaining decorative coatings on products from valve metal alloys

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bahramian et al. An investigation of the characteristics of Al2O3/TiO2 PEO nanocomposite coating
Atapour et al. The wear characteristics of CeO2 containing nanocomposite coating made by aluminate-based PEO on AM 50 magnesium alloy
Wu et al. Effects of additives on corrosion and wear resistance of micro-arc oxidation coatings on TiAl alloy
Tsai et al. Corrosion passivation of magnesium alloy with the duplex coatings of plasma electrolytic oxidation and tetrafluoroethylene-based polymers
CN105624764A (en) Preparation method for micro-arc oxidation of ceramic membrane on magnesium alloy
CN108187990A (en) The preparation method of titanium or titanium alloy surface self-lubricating wear-resistant coating containing graphene/molybdenum disulfide
RU2543580C1 (en) Method of obtaining protective coatings on magnesium alloys
RU2602903C1 (en) Method of producing wear-resistant coatings on articles made from aluminium and alloys thereof
CN105154951A (en) Method for preparing nano SiO2 containing coating on surface of cast aluminium alloy through micro-arc oxidation
Sourani et al. Corrosion and tribocorrosion behavior of ZrO2-Al2O3 composite coatings developed by plasma electrolytic oxidation for load-bearing implants
Dai et al. Anti-corrosion and wear properties of plasma electrolytic oxidation coating formed on high Si content Al alloy by sectionalized oxidation mode
Shamsi et al. Effect of potassium permanganate on corrosion and wear properties of ceramic coatings manufactured on CP-aluminum by plasma electrolytic oxidation
CN101333673B (en) Electrolytic solution for preparing nano ceramic coatings by micro-arc oxidation
RU2569259C1 (en) Method for obtaining protective polymer-containing coatings on metals and alloys
RU2567776C1 (en) Method for producing protective superhydrophobic coatings on aluminium alloys
Yang et al. Effect of electrolyte composition on corrosion behavior and tribological performance of plasma electrolytic oxidized TC4 alloy
CN112538647B (en) Method for preparing aluminum oxide-based ceramic coating by electrolyzing liquid phase plasma on surface of stainless steel
CN113174553A (en) Method for improving corrosion resistance of magnesium alloy by combining electron beam remelting and micro-arc oxidation
KR101208768B1 (en) A method for manufacturing ceramic coating layer for improving corrosion resistance of metal and a thing having a ceramic coating layer thereof
RU2704344C1 (en) Method of forming composite coatings on magnesium
Toulabifard et al. Synergistic effect of W incorporation and pulsed current mode on wear and tribocorrosion resistance of coatings grown by plasma electrolytic oxidation on 7075 Al alloy
Yi et al. Morphology and growth of porous anodic oxide films on Ti-10V-2Fe-3Al in neutral tartrate solution
KR101765005B1 (en) Preparing method of aluminium alloy hybrid oxide coating layers
RU2724236C9 (en) Method of protecting cathode blocks of aluminum electrolysis cells with burned anodes, a protective composition and a coating
CN106435683A (en) Electrolyte for preparing wear-resistant ceramic coating through micro-arc oxidation of aluminium alloy and treatment method of electrolyte

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180714