Спосіб зміцнення захисних покриттів на алюмінії та його сплавах

Спосіб зміцнення захисних покриттів на алюмінії та його сплавах, що включає мікродугову об робку поверхні виробів із подальшим нанесенням захисного покриття, який відрізняється тим, що мікродугову обробку проводять в режимах, які забезпечують перетворення поверхневого шару в кристалічні оксиди алюмінію з шорсткістю, яка дорівнює товщині захисного покриття при напрузі U=280-360 В, ЩІЛЬНОСТІ струму j=IO-3O А/дм2, у водному електроліті, що вміщує 1-2 г/л КОН і 6-12 г/л Na 2 SiO 3 Корисна модель відноситься до галузі нанесення органічних та неорганічних захисних покриттів на алюміній та його сплави і може бути використаний у багатьох галузях народного господарства для отримання декоративних та функціональних (зносостійких, корозійностійких, діелектричних та антипригарних) покриттів Для поліпшення споживчих характеристик та створення конкурентноздатної продукції застосовують всілякі захисні, декоративні та функціональні покриття [1-3] При цьому існують багато способів нанесення покриттів і зміцнення поверхонь, такі як нікелювання, хромування і т д Відзначимо, що суттєвим недоліком такого роду покриттів є вах [5] Сутність якого полягає в отриманні оксидної плівки, утвореної в результаті мікроплазмового оксидування із подальшим механічним натиранням порошкоподібного тефлону та відпалом утвореної плівки При цьому відзначається підвищення якості покриття за рахунок збільшення адгезії до основи Відзначимо, що режими підбирали таким чином, щоб формувався тонкий, щільний, рівномірний та суцільний шар у якості базисного під полімерну плівку Адгезія підвищувалася завдяки ультрадисперсності часток тефлону до 5мкм, співрозмірних із розмірами пор плівки Тефлон забивав пори, а при термічній обробці відбувалося оплавлення та формування на поверхні однорідного захисного шару Недоліками цього способу є необхідність суворого дотримання температури відпалу полімерної тефлонової плівки та параметрів електролізу, при порушенні яких адгезія погіршується У запропонованому електроліті якість МДО-покриттів дуже чутлива до напруги та ЩІЛЬНОСТІ струму Змінювання параметрів напруги в межах 0,ЗА/дм2, може суттєво змінити якість підшару та адгезію захисного покриття Крім цього, запропонований спосіб відноситься тільки до нанесення тефлонових покриттів Техніко-економічні переваги запропонованого способу порівняно з прототипом, полягають у тому, що він, по-перше, забезпечує вирішення цілого комплексу проблем, пов'язаних з експлуатаційними властивостями отриманих покриттів, оскільки дає змогу добитися не тільки високої адгезії покриття з основою, але й створити такі покриття, які низькі значення МІЦНОСТІ та ЗНОСОСТІЙКОСТІ отрима них покриттів (-1000HV), а також недостатня адгезія, що знижує строк служби даних виробів В якості захисних покриттів широко використовуються покриття із політетрафторетілену (ПТФЕ) для алюмінію та його сплавів Недоліком таких покриттів є низька МІЦНІСТЬ, яка погіршує експлуатаційні характеристики виробів Існують різні способи підвищення МІЦНОСТІ та ЗНОСОСТІЙКОСТІ захис них покриттів із ПТФЕ [4], які досягаються за рахунок введення різних наповнювачів, найбільш розповсюдженими є кокс, графітизований кокс, штучний графіт, дисульфід молібдену, склоподібне волокно, металеві порошки та інше Однак в даному випадку МІЦНІСТЬ отриманих покриттів не перевищує бОМПа Найбільш близьким до запропонованої корисної моделі по технічній сутності є спосіб отримання композиційних покриттів на алюмінії та його спла CM CO О) мають високу міцність та зносостійкість, а, отже, збільшують строк служби виробів, працюючих в умовах зносу. По-друге, використання запропонованої корисної моделі не погіршує антикорозійні та декоративні характеристики отриманих покриттів. Задачею запропонованої нами корисної моделі є розробка способу підвищення міцності та зносостійкості захисних покриттів (металевих та неметалевих) на алюмінії та його сплавах за рахунок армування цих покриттів твердими елементами рельєфу підшару, сформованого мікродуговою обробкою поверхні виробів, який складається з кристалічних оксидів алюмінію. Вирішення поставленої задачі досягається тим, що вироби із алюмінію та його сплавів піддають мікродуговому оксидуванню в режимах, які забезпечують перетворення поверхневого шару в кристалічні оксиди алюмінію з шорсткістю, яка дорівнює товщині захисного покриття при напрузі U=280-360B, щільності струму і=10-30А/дм2, у водному електроліті, що вміщує 1-2г/л КОН і 6-12г/л Na2Si03, при кислотності рН=11,5-12,5 і електроопорі електроліту =(130-300)Омхсм. А потім наносять захисне покриття відомим способом і товщиною відповідно вимогам до виробів. В таблиці наведені режими оксидування та характеристики МДО-покриттів на алюмінієвих сплавах. Як бачимо з таблиці, в залежності від шорсткості, а саме від співвідношення між шорсткістю покриття та товщиною захисного покриття, вплив попередньої мікродугової обробки на властивості різноманітний. Відзначимо, що у всіх випадках маємо ефект підвищення зносостійкості до 10162 4 стирання. Однак максимальна ефективність спостерігається тоді, коли шорсткість сумірна з товщиною захисного покриття, що ми й радимо на практиці для підвищення строку служби виробів, які працюють на знос. Перетворений поверхневий шар, здобутий внаслідок мікродугового оксидування, має високу адгезію з основою, високу розвиненість поверхні та достатню міцність, тобто, він може бути використаним в якості підшару перед нанесенням антипригарних та захисно-декоративних покриттів. При цьому сам підшар (МДО-покриття) у зв'язку з його високою шорсткістю та міцністю, виявляється армуючею складовою захисного покриття, що суттєво підвищує його експлуатаційні характеристики. Таким чином, створюючи обумовлену шорсткість поверхні, ми не тільки забезпечуємо добру адгезію, але й зміцнюємо саме захисне покриття. Рентгенівський фазовий аналіз, проведений на рентгенівському дифрактометрі ДРОН-3 (Сг, К а - випромінювання) показав, що покриття має кристалічну будову та його основними фазами є різні модифікації окислів алюмінію: а -АІ2Оз, у АІ 2 О 3 і муліт (3Al20 3 x2Si0 2 ). їх міцність складає: а -АІ2О3-25000МПа, у-АІ 2 О 3 - ИОООМПа і муліт ЮОООМПа. В залежності від електричних параметрів МДО, тривалості процесу і складу електроліту, кількісне співвідношення може змінюватися і впливати на експлуатаційні характеристики захисних покриттів. Таблиця Властивості захисного покриття Сплав Режим МДО U, В j, А/дм2 Товщина h, мкм 320 320 20 30-40 ЗО 30-40 320 10 10-20 320 20 30-40 320 АЛ2 10-20 320 Д16 10 ЗО 30-40 Підшар Захисне покриття Відносна Характеристика підшару МатеріТовщина, мкм зносостійТвердість Шорсткість ал Фазовий склад кість HV, МПа Rz, мкм 1 15-20 без підшару а -АІ2О3 15-20 10 3-5 16000 у-АІ 2 О 3 а -АІ2О3 ПТФЕ 16000 15-20 15-20 35 у-АІ2Оз а -АІ2О3 15-20 20 16000 30-40 Y -AI 2 O 3 1 15-20 без підшару у-АІ2О3 15-20 5 11000 3-5 3AI 2 0 3 x2Si0 2 ПТФЕ у -АІ 2 Оз 11000 15-20 15-20 ЗО 3Al2O3x2SiO2 Y -AI 2 O 3 11000 15-20 30-40 10 3AI2O3x2SiO2 Таким чином, перевага запропонованого способу полягає у створенні за допомогою МДОобробки розвинутого рельєфу з шорсткістю, яка порівняна з товщиною захисного покриття та з високою міцністю, яка відповідає міцності кристалічних оксидів алюмінію - а -АІ2Оз і у -АІ2О3, що дозволяє значно підвищити міцність та зносостійкість покриття, при збереженні високої адгезії. Необхідно відзначити, що електроліт у запропонованому способі є екологічно безпечним, а в його склад входять дешеві та доступні складові, що є немало важливим фактором для використання його у промислових умовах. 10162 Джерела інформації: 1. Крыжановский В.К., Бурлов В.В. и др. Технические свойства полимерных материалов.: Уч. справ, пос - СПб., Изд-во «Профессия», 2003. 2. Курицына А.Д., Истомин И.П. и др. Композиционные материалы и покрытия на базе фторопласта - 4 для сухого трения в подшипниках скольжения. - НииМаш. С-!Х. «Новые материалы в машиностроении». - М..1971. Комп'ютерна верстка В Мацело 6 3. Лайнер В.И. Защитные покрытия металлов. - М.: Металлургия, 1974. 4. Трение, изнашивание и смазка. Справочник под ред. Крагельского И.В. - Книга 1. - М.: Машиностроение, -1978. 5. Патент Российской Федерации RU №2068037 СІ, wi.6C25D11/18, опубл.20.10.96, бюл. №29, 1996. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 4 2 , 01601