RU2741039C1 - Method of forming a wear-resistant self-profiling coating on working elements of a spiral expander made of aluminum alloy - Google Patents
Method of forming a wear-resistant self-profiling coating on working elements of a spiral expander made of aluminum alloy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2741039C1 RU2741039C1 RU2020130830A RU2020130830A RU2741039C1 RU 2741039 C1 RU2741039 C1 RU 2741039C1 RU 2020130830 A RU2020130830 A RU 2020130830A RU 2020130830 A RU2020130830 A RU 2020130830A RU 2741039 C1 RU2741039 C1 RU 2741039C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coating
- minutes
- spiral
- layer
- thickness
- Prior art date
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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, в частности к компрессоростроению, насосостроению, двигателестроению и предназначено для использования в спиральных детандерах (пневмодвигателях) для предотвращения выхлопа газа (пара) при нерасчетном режиме работы и повышения КПД, в том числе для повышения энергоэффективности предприятий агропромышленного комплекса путем утилизации тепла низкопотенциальных источников энергии (отходящих газов и пр.) с применением спиральных детандеров в составе энергоустановок, работающих по циклу Ренкина в качестве приводов электрогенераторов. The invention relates to mechanical engineering, in particular to compressor engineering, pump engineering, engine engineering and is intended for use in spiral expanders (pneumatic motors) to prevent gas (steam) exhaust during off-design operation and to increase efficiency, including to improve the energy efficiency of agricultural enterprises by heat recovery low-grade energy sources (waste gases, etc.) using spiral expanders as part of power plants operating according to the Rankine cycle as drives of electric generators.
Из уровня техники известна технология нанесения антикоррозийного покрытия на ротор безмасляного винтового компрессора (CN №1786476, опубл. 14.06.2006), которая включает в себя следующие этапы: From the prior art there is known the technology of applying an anti-corrosion coating to the rotor of an oil-free screw compressor (CN No. 1786476, publ. 06/14/2006), which includes the following steps:
• предварительную обработку исходного материала ротора и отжиг для снятия напряжений, термическую обработку заготовки ротора; • pre-treatment of the raw material of the rotor and annealing to relieve stress, heat treatment of the rotor blank;
• пескоструйную обработку металлической поверхности для улучшения сцепления с покрытием;• sandblasting the metal surface to improve adhesion to the coating;
• предварительное формирование антикоррозионного покрытия распылением политетрафторэтилена (PTFE);• preliminary formation of anti-corrosion coating by spraying polytetrafluoroethylene (PTFE);
• обработку спеканием и получение готового изделия.• processing by sintering and obtaining a finished product.
Толщина покрытия по изобретению однородна, а цвет черный. Ожидается, что ресурс работы безмасляного винтового компрессора с покрытием может достигать более 24000 часов. The thickness of the coating according to the invention is uniform and the color is black. The oil-free coated screw compressor is expected to last more than 24,000 hours.
Недостатками указанной технологии для спиральной конструкции является низкая стойкость к износу формируемого слоя полимера, его повышенная эластичность при достаточной толщине (от 10 до 60 мкм в соответствии с формулой изобретения), отсутствие упрочняющего воздействия покрытия на основу спиральных элементов, что важно в случае их изготовления из алюминиевого сплава с низкой собственной износоустойчивостью, а также вероятность снижения коррозионной стойкости после приработки покрытия. В самом деле, при высоких эксплуатационных давлениях эластичное полимерное покрытие не обеспечит герметичности контактов двух поверхностей вследствие собственной деформации и увеличении зазоров. Чтобы этого не происходило, требуется прикладывать существенную исходную нагрузку прижима (обеспечивать натяг), при которой покрытие может сминаться и увеличивать площадь своей поверхности (по типу раскатываемого блина), что приведет к его отслоению на отдельных участках поверхности. Также при высоком давлении между поверхностями спиралей полимерное покрытие может прокалываться острыми кромками рельефа поверхности металлической основы, обработанной перед нанесением полимера в соответствии с формулой пескоструйным методом специально для формирования шероховатого рельефа. Это приведет к точечным контактам рабочего тела с металлом основы и ухудшит устойчивость спирального элемента к коррозии. The disadvantages of this technology for a spiral structure are low wear resistance of the formed polymer layer, its increased elasticity with a sufficient thickness (from 10 to 60 microns in accordance with the claims), the absence of a strengthening effect of the coating on the base of spiral elements, which is important in the case of their manufacture from aluminum alloy with low intrinsic wear resistance, as well as the likelihood of a decrease in corrosion resistance after the coating is running in. Indeed, at high operating pressures, the elastic polymer coating will not ensure the tightness of the contacts of the two surfaces due to its own deformation and an increase in the gaps. To prevent this from happening, it is required to apply a significant initial pressure load (to provide an interference), at which the coating can wrinkle and increase its surface area (like a rolled pancake), which will lead to its delamination in certain areas of the surface. Also, at high pressure between the surfaces of the spirals, the polymer coating can be pierced by the sharp edges of the surface relief of the metal base, treated before applying the polymer in accordance with the formula by sandblasting specifically to form a rough relief. This will lead to point contacts of the working fluid with the base metal and worsen the resistance of the spiral element to corrosion.
Известен безмасляный насос (WO № 2010116747, опубл. 14.10.2010), элементы которого изготовлены из алюминия или алюминиевого сплава, а поверхности деталей погружены в щелочной раствор и подвергнуты микродуговой обработке. Щелочной раствор для обработки представляет собой водный раствор одного или нескольких компонентов из ряда различных фосфатов натрия, силиката натрия, гидроксида калия, алюмината натрия с концентрацией от 0,1 до 5%. Приложенное напряжение при микродуговой обработке находится в диапазоне от 300 В до 600 В, а плотность тока составляет от 3,0 А/дм2 до 10 А/дм2. Температуру щелочного раствора устанавливают в диапазоне от 5°С до 90°С. Толщина оксидной пленки, сформированной на поверхности элемента в результате обработки, составляет величину от 12 до 15 мкм. Заявленный способ обработки поверхности для компонентов безмасляных насосов должен обеспечивать высокую устойчивость к коррозии и низкое выделение газа. Known oil-free pump (WO No. 2010116747, publ. 14.10.2010), the elements of which are made of aluminum or aluminum alloy, and the surfaces of the parts are immersed in an alkaline solution and subjected to micro-arc treatment. An alkaline solution for processing is an aqueous solution of one or more components from a number of different sodium phosphates, sodium silicate, potassium hydroxide, sodium aluminate with a concentration of 0.1 to 5%. The applied voltage during microarc treatment is in the range from 300 V to 600 V, and the current density is from 3.0 A / dm 2 to 10 A / dm 2 . The temperature of the alkaline solution is set in the range from 5 ° C to 90 ° C. The thickness of the oxide film formed on the surface of the element as a result of processing ranges from 12 to 15 μm. The claimed surface treatment method for oil-free pump components should provide high corrosion resistance and low gas evolution.
Недостатком предложенной обработки алюминиевых элементов насоса является высокая шероховатость и объемная пористость внешнего (технологического) слоя получаемого микродугового покрытия, применение которого на поверхностях рабочих спиралей без дополнительной обработки приведет к откалыванию наружных частиц покрытия, засорения расширительной камеры, снижению герметичности рабочих полостей и снижению эффективности работы тепловой машины.The disadvantage of the proposed treatment of aluminum pump elements is the high roughness and volumetric porosity of the outer (technological) layer of the obtained microarc coating, the use of which on the surfaces of the working spirals without additional processing will lead to the chipping of the outer particles of the coating, clogging of the expansion chamber, a decrease in the tightness of the working cavities and a decrease in the efficiency of the thermal cars.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому, принятым за прототип, является устройство сжатия и спиральный компрессор, использующий такое устройство сжатия (FR № 3025842, опубл. 2019.04.05). В соответствии с формулой изобретения устройство сжатия содержит две взаимодействующие спирали, подвижную и неподвижную, каждая из которых выполнена из сплава с удельной плотностью менее 5,0 г/см3, плоскую опору, выполненную из алюминиевого сплава и приспособленную для поддержания подвижной спирали в осевом направлении, отличающееся тем, что поверхность подвижной спирали, предназначенной для контакта с плоской опорой, а также ответная поверхность плоской опоры, имеют покрытие толщиной от 40 до 200 мкм с твердостью более 1100 HV, нанесенное с помощью процесса микродугового оксидирования. Неподвижная спираль имеет твердую анодную обработку поверхности и пропитана политетрафторэтиленом (PTFE), по меньшей мере, на поверхности, обращенной к движущейся спирали.The closest technical solution to the claimed one, taken as a prototype, is a compression device and a scroll compressor using such a compression device (FR No. 3025842, publ. 2019.04.05). In accordance with the claims, the compression device comprises two interacting spirals, movable and fixed, each of which is made of an alloy with a specific density of less than 5.0 g / cm 3 , a flat support made of an aluminum alloy and adapted to support the movable scroll in the axial direction characterized in that the surface of the movable spiral intended for contact with the flat support, as well as the counter surface of the flat support, have a coating with a thickness of 40 to 200 microns with a hardness of more than 1100 HV, applied using a micro-arc oxidation process. The stationary coil has a hard anodic surface treatment and is impregnated with polytetrafluoroethylene (PTFE) at least on the surface facing the moving coil.
Недостатком устройства по прототипу является проведение обработки поверхности только одной из сопряженных спиралей. Вторая спираль обрабатывается с наружной стороны для обеспечения антифрикционного эффекта в месте контакта с плоской опорой. В результате чего изолированные полости формируются между анодированной и пропитанной PTFE поверхностью и исходной поверхностью необработанной алюминиевой спирали. Отсутствие обработки одной из спиралей снижает коррозионную стойкость расширительного узла в целом и ухудшает параметры фрикционной пары The disadvantage of the device according to the prototype is the surface treatment of only one of the conjugate spirals. The second spiral is machined from the outside to provide an anti-friction effect at the point of contact with the flat support. As a result, insulated cavities are formed between the anodized and PTFE-impregnated surface and the original surface of the untreated aluminum helix. The lack of processing of one of the spirals reduces the corrosion resistance of the expansion unit as a whole and worsens the parameters of the friction pair
Задачей предлагаемого технического решения является формирование композитного антифрикционного покрытия на поверхности неподвижной спирали и твердого износо- и коррозионностойкого покрытия на поверхности подвижной спирали детандера, изготовленных из алюминиевых сплавов и получение характеристик поверхностей сопряженных спиралей, обеспечивающих увеличение эксплуатационного ресурса камеры расширения спирального детандера.The objective of the proposed technical solution is the formation of a composite antifriction coating on the surface of the stationary scroll and a hard wear and corrosion-resistant coating on the surface of the movable expander scroll made of aluminum alloys and obtaining the characteristics of the surfaces of the mating spirals that provide an increase in the service life of the expansion chamber of the spiral expander.
Техническим результатом изобретения является снижение коэффициента трения сопряженных спиральных элементов на основе алюминиевого сплава, повышение их устойчивости к износу и антикоррозионных свойств.The technical result of the invention is to reduce the coefficient of friction of conjugate spiral elements based on an aluminum alloy, increase their resistance to wear and corrosion properties.
Задача решается с помощью предлагаемого технического решения, включающего обработку двух взаимодействующих сопрягаемых спиралей, подвижной и неподвижной, каждая из которых изготовлена из алюминиевого сплава с покрытием, причем покрытие на поверхности обеих спиралей наносят с помощью микродугового оксидирования, которое проводят в водном щелочном электролите на основе гидроксида калия с содержанием в растворе 4 г/л и жидкого стекла 18 г/л при значении плотности синусоидального тока частотой 50 Гц 12 - 15 А/дм2, при температуре электролита 25±3°С и длительности формирования покрытия от 70 до 120 минут исходной толщиной в диапазоне 50-100 мкм. Затем проводят отмывку деталей от остатков электролита в проточной воде в течение 3 минут и сушку на воздухе при повышенной температуре в диапазоне 70 - 80°С в течение 60 минут. Внешний шероховатый пористый технологический слой покрытия на неподвижной спирали удаляют посредством шлифования на глубину, на которой остаточная объемная пористость сохраняется на уровне 1,5 - 3,0%, но не более 50% от исходной толщины покрытия, а на подвижной спирали покрытие удаляют до твердого корундового слоя на глубину, составляющую не менее 30% и не более 50% от исходной толщины покрытия. Микротвердость шлифованного микродугового покрытия должна составлять не менее 8 ГПа и шероховатость Ra не более 0,32 мкм, после чего покрытие на неподвижной спирали пропитывают не менее одного раза политетрафторэтиленом с применением разряжения до значения не более 0,2 бар, с последующей его сушкой при температуре 70 - 90°С в течение 60 минут и спеканием при температуре 300 - 310°С в течение 10 - 20 минут для получения композитного антифрикционного покрытия с толщиной формируемого сплошного слоя политетрафторэтилена на поверхности микродугового покрытия не менее 5 мкм.The problem is solved with the help of the proposed technical solution, including the processing of two interacting mating spirals, mobile and stationary, each of which is made of an aluminum alloy with a coating, and the coating on the surface of both spirals is applied using microarc oxidation, which is carried out in an aqueous alkaline electrolyte based on hydroxide potassium with a content of 4 g / l in the solution and 18 g / l of liquid glass at a sinusoidal current density with a frequency of 50 Hz 12 - 15 A / dm 2 , at an electrolyte temperature of 25 ± 3 ° C and a coating formation duration from 70 to 120 minutes of the initial thickness in the range of 50-100 microns. Then the parts are washed from the electrolyte residues in running water for 3 minutes and dried in air at an elevated temperature in the range of 70 - 80 ° C for 60 minutes. The external rough porous technological layer of the coating on the stationary spiral is removed by grinding to a depth at which the residual volumetric porosity remains at the level of 1.5 - 3.0%, but not more than 50% of the initial coating thickness, and on the moving spiral, the coating is removed to hard corundum layer to a depth of at least 30% and not more than 50% of the original coating thickness. The microhardness of the polished micro-arc coating should be at least 8 GPa and the roughness Ra not more than 0.32 μm, after which the coating on the stationary spiral is impregnated at least once with polytetrafluoroethylene using vacuum to a value of not more than 0.2 bar, followed by drying at a temperature 70 - 90 ° C for 60 minutes and sintering at a temperature of 300 - 310 ° C for 10 - 20 minutes to obtain a composite antifriction coating with a thickness of the formed continuous polytetrafluoroethylene layer on the surface of the microarc coating not less than 5 microns.
Отличительными признаками заявленного способа является то, что:Distinctive features of the claimed method are that:
- Используется формирование методом микродугового оксидирования оксидно-керамического покрытия, в состав которого входят γ- и α-фазы оксида алюминия и муллит; - The formation by the method of micro-arc oxidation of an oxide-ceramic coating is used, which includes γ- and α-phases of aluminum oxide and mullite;
- Контактная поверхность на неподвижной спирали подвергается шлифованию для снятия технологического слоя покрытия (верхнего пористого слоя) до уровня остаточной объемной пористости 1,5%…3,0%;- The contact surface on the stationary spiral is subjected to grinding to remove the technological layer of the coating (upper porous layer) to the level of residual volumetric porosity of 1.5% ... 3.0%;
- Контактная поверхность подвижной спирали подвергается шлифованию до вскрытия рабочего слоя покрытия, имеющего микротвердость не мене 8 ГПа, и получением уровня шероховатости Ra не более 0.32 мкм;- The contact surface of the movable spiral is subjected to grinding until the opening of the working layer of the coating, which has a microhardness not less than 8 GPa, and obtaining a roughness level Ra of not more than 0.32 μm;
- Проводится пропитка покрытия неподвижной спирали суспензией политетрафторэтилена для формирования антифрикционной пленки толщиной от 5 до 15 мкм;- The coating of the fixed spiral is impregnated with a polytetrafluoroethylene suspension to form an antifriction film with a thickness of 5 to 15 microns;
- Проводится сушка и сплавление композитного антифрикционного слоя на основе политетрафторэтилена при соответствующих температурах. - Drying and fusion of the composite antifriction layer based on polytetrafluoroethylene at appropriate temperatures.
Корунд (α-фаза), входящий в состав микродугового покрытия, обладает низким коэффициентом трения и теплопроводностью, что повышает износостойкость пары трения, уменьшает отвод тепла и обеспечивает высокую теплостойкость. При этом он обладает большей твердостью по сравнению с γ-фазой оксида алюминия. С другой стороны, наличие γ-фазы позволяет в некоторой степени повысить стойкость покрытия к циклическим механическим и термическим нагрузкам. Муллит в свою очередь обладает низкой плотностью, высокой термической стабильностью и коррозионной стойкостью, низкой теплопроводностью, приемлемыми значениями прочностных характеристик.Corundum (α-phase), which is part of the microarc coating, has a low coefficient of friction and thermal conductivity, which increases the wear resistance of the friction pair, reduces heat dissipation and ensures high heat resistance. Moreover, it has a higher hardness compared to the γ-phase of aluminum oxide. On the other hand, the presence of the γ-phase makes it possible to somewhat increase the resistance of the coating to cyclic mechanical and thermal loads. Mullite, in turn, has a low density, high thermal stability and corrosion resistance, low thermal conductivity, and acceptable strength characteristics.
Проникновение и фиксация полимерного слоя в пористом покрытии благоприятно влияет на уровень адгезии полимерного слоя. Частичное удаление полимера после приработки покрытия не ухудшает коррозионной устойчивости покрытия, которая обеспечивается оксидно-керамическим микродуговым покрытием. Наличие полимера в порах предварительно сформированного пористого микродугового покрытия обеспечивает длительный антифрикционный эффект.Penetration and fixation of the polymer layer in the porous coating has a beneficial effect on the level of adhesion of the polymer layer. Partial removal of the polymer after the coating has run-in does not impair the corrosion resistance of the coating, which is provided by the oxide-ceramic micro-arc coating. The presence of polymer in the pores of a preformed porous microarc coating provides a long-term antifriction effect.
Изобретение поясняется фигурами, на которых:The invention is illustrated by figures in which:
Фиг. 1 – изображена зависимость амплитудных значений анодного и катодного напряжений в цепи «электролит покрытие подложка».FIG. 1 shows the dependence of the amplitude values of the anodic and cathodic voltages in the "electrolyte-coating-substrate" circuit.
Фиг. 2 – представлены микрофотографии покрытий до удаления технологического слоя, полученных при различной длительности обработки.FIG. 2 - photomicrographs of coatings before removal of the technological layer, obtained at different processing times, are presented.
Фиг. 3 – представлена микрофотография покрытия с антифрикционным слоем после трибологического исследования.FIG. 3 shows a micrograph of a coating with an antifriction layer after tribological examination.
Фиг. 4 – представлена микрофотография поперечного сечения покрытия с указанием границы исходного покрытия.FIG. 4 is a photomicrograph of a cross-section of the coating showing the boundary of the original coating.
Фиг. 5 – представлена микрофотография исходного покрытия.FIG. 5 is a micrograph of the original coating.
Фиг. 6 – представлена микрофотография твердого корундового слоя после удаления части покрытия.FIG. 6 shows a micrograph of a hard corundum layer after removing a part of the coating.
Пример реализации 1 (для неподвижной детали)Implementation example 1 (for a fixed part)
Микродуговое оксидно-керамическое покрытие на алюминиевом сплаве марки Д16Т получали следующим образом:A microarc oxide-ceramic coating on an aluminum alloy of D16T grade was obtained as follows:
- готовили щелочной электролит на основе гидроксида калия с массовой долей в растворе 4 г/л и жидкого стекла с массовой долей 18 г/л;- prepared an alkaline electrolyte based on potassium hydroxide with a mass fraction of 4 g / l in solution and water glass with a mass fraction of 18 g / l;
- проводили процесс микродугового оксидирования при среднем значении синусоидального тока частотой 50 Гц за период – 12 А/дм2, температуре электролита 25±3°С и длительности формирования покрытия 120 минут;- carried out the process of microarc oxidation at an average value of a sinusoidal current with a frequency of 50 Hz for a period of 12 A / dm 2 , an electrolyte temperature of 25 ± 3 ° C and a coating formation duration of 120 minutes;
- проводили отмывку деталей от остатков электролита в проточной воде в течение 3-х минут и сушку на воздухе при повышенной температуре в диапазоне +70ºС…+80°С в течение 60 минут.- parts were washed from electrolyte residues in running water for 3 minutes and air dried at elevated temperatures in the range of + 70 ° С ... + 80 ° С for 60 minutes.
Удаление технологического слоя покрытия проводили с применением абразивного инструмента на основе карбида кремния.Removal of the technological coating layer was carried out using an abrasive tool based on silicon carbide.
Полимерную пропитку для получения антифрикционного покрытия осуществляли следующим образом:Polymer impregnation to obtain an antifriction coating was carried out as follows:
- нанесение полимерного покрытия окунанием в суспензию под вакуумом с давлением ~0,2 бар, толщина каждого слоя покрытия не превышала 8-10 мкм;- application of a polymer coating by dipping into a suspension under vacuum with a pressure of ~ 0.2 bar, the thickness of each coating layer did not exceed 8-10 microns;
- сушка на воздухе при температуре 70°С в течение 60 минут;- drying in air at a temperature of 70 ° C for 60 minutes;
- повтор окунания и сушки для увеличения толщины слоя при тех же параметрах;- repetition of dipping and drying to increase the layer thickness with the same parameters;
- сплавление полимера при температуре 300°С в течение 20 мин.- fusion of the polymer at a temperature of 300 ° C for 20 minutes.
Толщина нанесенного в 3 этапа антифрикционного покрытия составила ~30 мкм.The thickness of the antifriction coating applied in 3 stages was ~ 30 μm.
Процесс протекания микродугового оксидирования деталей характеризуется типичной зависимостью амплитудных значений анодного и катодного напряжений в цепи «электролит-покрытие-подложка» (длительность 70 минут), представленной на Фиг.1.The process of microarc oxidation of parts is characterized by a typical dependence of the amplitude values of the anodic and cathodic voltages in the "electrolyte-coating-substrate" circuit (
На Фиг. 2 представлены микрофотографии покрытий до удаления технологического слоя, полученных при различной длительности обработки - 70, 90 и 120 минут. Поры во всех покрытиях распределены однородно по всей площади. С увеличением длительности обработки шероховатость покрытия увеличивается, пористость уменьшается.FIG. 2 shows micrographs of coatings before the removal of the technological layer, obtained at different processing times - 70, 90 and 120 minutes. The pores in all coatings are uniformly distributed over the entire area. With an increase in the duration of processing, the roughness of the coating increases, the porosity decreases.
Результаты трибологических испытаний покрытий с антифрикционным слоем, нанесённым на керамическое микродуговое покрытие, приведены в таблице 1.The results of tribological tests of coatings with an antifriction layer applied to a ceramic microarc coating are shown in Table 1.
Таблица 1Table 1
На Фиг. 3 представлена микрофотография покрытия с антифрикционным слоем после трибологического исследования. Видно, что поры оксидного слоя заполнены фторопластом. В результате нагружения контртело доходит до корундового слоя, который обладает высокой твердостью и обеспечивает износостойкость материала, при этом политетрафторэтилен, находящийся в порах (светлые участки), обуславливает высокие антифрикционные характеристики полученного композита.FIG. 3 shows a micrograph of a coating with an antifriction layer after tribological examination. It is seen that the pores of the oxide layer are filled with fluoroplastic. As a result of loading, the counterbody reaches the corundum layer, which has a high hardness and ensures the wear resistance of the material, while the polytetrafluoroethylene located in the pores (light areas) determines the high antifriction characteristics of the resulting composite.
Пример реализации 2 (для подвижной спирали)Implementation example 2 (for a movable spiral)
Микродуговое оксидно-керамическое покрытие на алюминиевом сплаве марки Д16Т получали следующим образом:A microarc oxide-ceramic coating on an aluminum alloy of D16T grade was obtained as follows:
- готовили щелочной электролит на основе гидроксида калия с массовой долей в растворе 4 г/л и жидкого стекла с массовой долей 18 г/л;- prepared an alkaline electrolyte based on potassium hydroxide with a mass fraction of 4 g / l in solution and water glass with a mass fraction of 18 g / l;
- проводили процесс микродугового оксидирования при среднем значении синусоидального тока частотой 50 Гц за период – 15 А/дм2, температуре электролита 25±3°С и длительности формирования покрытия 70 минут;- the process of microarc oxidation was carried out with an average value of a sinusoidal current with a frequency of 50 Hz for a period of 15 A / dm 2 , an electrolyte temperature of 25 ± 3 ° C and a coating formation duration of 70 minutes;
- проводили отмывку деталей от остатков электролита в проточной воде в течение 3-х минут и сушку на воздухе при повышенной температуре в диапазоне +70ºС…+80°С в течение 60 минут.- parts were washed from electrolyte residues in running water for 3 minutes and air dried at elevated temperatures in the range of + 70 ° С ... + 80 ° С for 60 minutes.
Удаление покрытия до твердого корундового слоя проводили с применением абразивного инструмента на основе карбида кремния на среднюю глубину 40 мкм, что составило около 45% от исходной толщины покрытия. На Фиг. 4 представлена микрофотография поперечного сечения покрытия с указанием границы исходного покрытия с толщиной H, и границы сохраняемого прочного корундового слоя покрытия с толщиной h.Removal of the coating to a hard corundum layer was carried out using an abrasive tool based on silicon carbide to an average depth of 40 μm, which was about 45% of the initial coating thickness. FIG. 4 shows a micrograph of the cross-section of the coating showing the boundary of the initial coating with a thickness H, and the boundary of the preserved durable corundum layer of the coating with a thickness of h.
На Фиг. 5 представлены микрофотографии исходного покрытия и на Фиг. 6 микрофотографии твердого корундового слоя после удаления части покрытия. После удаления части покрытия шероховатость поверхности составила не выше Ra 0,32. Остаточная пористость корундового слоя в основном связана с наличием трещин из-за возникновения тепловых деформаций в процессе оксидирования.FIG. 5 are photomicrographs of the original coating and FIG. 6 photomicrographs of the hard corundum layer after removing part of the coating. After removing part of the coating, the surface roughness was not higher than Ra 0.32. The residual porosity of the corundum layer is mainly associated with the presence of cracks due to the occurrence of thermal deformations during the oxidation process.
Результаты измерения микротвердости подтвердили ее высокие значения для корундового слоя шлифованного покрытия, соответствующие средней величине 9,5 ГПа.The results of measuring the microhardness confirmed its high values for the corundum layer of the polished coating, corresponding to an average value of 9.5 GPa.
Использование предлагаемого способа позволяет формировать износостойкое самоприрабатывающееся покрытие на рабочих элементах камеры расширения спирального детандера из алюминиевого сплава для чего они дополнительно проходят поверхностную обработку с целью повышения устойчивости к износу и коррозии, для обеспечения более качественного сопряжения.The use of the proposed method makes it possible to form a wear-resistant self-wearing coating on the working elements of the expansion chamber of the spiral expander made of aluminum alloy, for which they additionally undergo surface treatment in order to increase resistance to wear and corrosion, to ensure better mating.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020130830A RU2741039C1 (en) | 2020-09-18 | 2020-09-18 | Method of forming a wear-resistant self-profiling coating on working elements of a spiral expander made of aluminum alloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020130830A RU2741039C1 (en) | 2020-09-18 | 2020-09-18 | Method of forming a wear-resistant self-profiling coating on working elements of a spiral expander made of aluminum alloy |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2741039C1 true RU2741039C1 (en) | 2021-01-22 |
Family
ID=74213331
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020130830A RU2741039C1 (en) | 2020-09-18 | 2020-09-18 | Method of forming a wear-resistant self-profiling coating on working elements of a spiral expander made of aluminum alloy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2741039C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2569259C1 (en) * | 2014-08-14 | 2015-11-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Method for obtaining protective polymer-containing coatings on metals and alloys |
| RU2602903C1 (en) * | 2015-07-13 | 2016-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Method of producing wear-resistant coatings on articles made from aluminium and alloys thereof |
| RU2614917C1 (en) * | 2016-02-09 | 2017-03-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Method for protective composite coatings production on magnesium alloy |
| FR3025842B1 (en) * | 2014-09-17 | 2019-04-05 | Liebherr-Aerospace Toulouse Sas | COMPRESSION DEVICE AND SPIRAL COMPRESSOR USING SUCH A COMPRESSION DEVICE |
-
2020
- 2020-09-18 RU RU2020130830A patent/RU2741039C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2569259C1 (en) * | 2014-08-14 | 2015-11-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Method for obtaining protective polymer-containing coatings on metals and alloys |
| FR3025842B1 (en) * | 2014-09-17 | 2019-04-05 | Liebherr-Aerospace Toulouse Sas | COMPRESSION DEVICE AND SPIRAL COMPRESSOR USING SUCH A COMPRESSION DEVICE |
| RU2602903C1 (en) * | 2015-07-13 | 2016-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Method of producing wear-resistant coatings on articles made from aluminium and alloys thereof |
| RU2614917C1 (en) * | 2016-02-09 | 2017-03-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Method for protective composite coatings production on magnesium alloy |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hussein et al. | A study of the interactive effects of hybrid current modes on the tribological properties of a PEO (plasma electrolytic oxidation) coated AM60B Mg-alloy | |
| Li et al. | Plasma electrolytic oxidation coatings on lightweight metals | |
| Pezzato et al. | Tribological and corrosion behavior of PEO coatings with graphite nanoparticles on AZ91 and AZ80 magnesium alloys | |
| Wu et al. | Tribological properties of dimple-textured titanium alloys under dry sliding contact | |
| Mashtalyar et al. | Composite coatings formed on Ti by PEO and fluoropolymer treatment | |
| AU747068B2 (en) | Method for producing hard protection coatings on articles made of aluminium alloys | |
| CN104480511B (en) | A kind of titanium alloy surface complex abrasion-proof friction coat and preparation method thereof | |
| CN106762631B (en) | A kind of scroll compressor thermomechanical components and its manufacturing method and scroll compressor | |
| CN101307477B (en) | Method for preparing high-wear-resistant antifriction self-lubricating composite membrane layer on surface of aluminum alloy | |
| CN103103597B (en) | A kind of titanium alloy self-lubricating composite membrane and preparation method thereof | |
| CN107281544A (en) | A kind of wear-resisting composite coating of titanium or titanium alloy surface self-lubricating and preparation method thereof | |
| CN108187990A (en) | The preparation method of titanium or titanium alloy surface self-lubricating wear-resistant coating containing graphene/molybdenum disulfide | |
| CN107937955A (en) | A kind of method of aluminum alloy surface wearability under raising DRY SLIDING | |
| Shen et al. | Fretting wear behaviors of acrylonitrile-butadiene rubber (NBR) against diamond-like carbon and graphene coatings | |
| RU2741039C1 (en) | Method of forming a wear-resistant self-profiling coating on working elements of a spiral expander made of aluminum alloy | |
| CN113737243B (en) | Method for preparing wear-resistant coating on valve metal surface through micro-arc oxidation/hydrothermal treatment | |
| WO2020006981A1 (en) | G-m low-temperature refrigerator rotary valve and preparation method therefor | |
| CN105648499A (en) | Titanium alloy surface gradient antifriction and antiwear coating layer and preparation method thereof | |
| CN206503710U (en) | A kind of scroll compressor thermomechanical components and scroll compressor | |
| Albdeiri et al. | Analysis of physical and mechanical properties of galvanicplasma wear-resistant coatings | |
| Cheng et al. | Formation of ceramic coatings on non-valve metal low carbon steel using micro-arc oxidation technology | |
| RU2237758C1 (en) | Method of making heat-resistant insulating coats on articles made from aluminum alloys | |
| Sergeyev et al. | Analysis of physical and mechanical properties of Galvanic-plasma wear-resistant coatings | |
| Fan et al. | Growth mechanism and performance of MAO-AO composite coating obtained by two-stage process. | |
| CN114717507B (en) | Low-temperature ion nitriding method for synchronously improving wear resistance and fatigue resistance of titanium alloy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210426 Effective date: 20210426 |