+

RU2361970C2 - Wear resistant composite coating and method of its production - Google Patents

Wear resistant composite coating and method of its production Download PDF

Info

Publication number
RU2361970C2
RU2361970C2 RU2006145487/02A RU2006145487A RU2361970C2 RU 2361970 C2 RU2361970 C2 RU 2361970C2 RU 2006145487/02 A RU2006145487/02 A RU 2006145487/02A RU 2006145487 A RU2006145487 A RU 2006145487A RU 2361970 C2 RU2361970 C2 RU 2361970C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aluminum
coating
silicon
wear
inclusions
Prior art date
Application number
RU2006145487/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006145487A (en
Inventor
Михаил Михайлович Криштал (RU)
Михаил Михайлович Криштал
Михаил Олегович Рюмкин (RU)
Михаил Олегович Рюмкин
Николай Александрович Макаровец (RU)
Николай Александрович Макаровец
Валерий Владимирович Гаевский (RU)
Валерий Владимирович Гаевский
Василий Александрович БОЛЬШАКОВ (RU)
Василий Александрович Большаков
Original Assignee
ГОУ ВПО "Тольяттинский государственный университет"
ФГУП "Государственное научно-производственное предприятие "Сплав"
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 ГОУ ВПО "Тольяттинский государственный университет", ФГУП "Государственное научно-производственное предприятие "Сплав" filed Critical ГОУ ВПО "Тольяттинский государственный университет"
Priority to RU2006145487/02A priority Critical patent/RU2361970C2/en
Publication of RU2006145487A publication Critical patent/RU2006145487A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2361970C2 publication Critical patent/RU2361970C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: aluminium oxide coating for products with surface of aluminium alloys contains admixtures of high-silica phase, which have maximum linear size 0.1…10 of coating thickness; moreover admixtures at coating surface and/or having interface surface with aluminium base so that total bond area is not less than 80% of admixture area. Production method includes micro-arch oxide formation; to increase wear resistance particles of silica are introduced into surface layer of aluminium before micro-arc oxidisation.
EFFECT: resistance to wear.
3 cl, 1 tbl, 4 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к области получения износостойких покрытий и способам их получения на поверхности изделий, и может быть использовано для повышения эксплуатационных свойств поверхностей изделий из алюминиевых, в том числе алюминиево-кремниевых, сплавов.The invention relates to mechanical engineering, and in particular to the field of obtaining wear-resistant coatings and methods for their preparation on the surface of products, and can be used to improve the operational properties of surfaces of products made of aluminum, including aluminum-silicon alloys.

Известны износостойкие покрытия, в том числе и композиционные, получаемые различными способами на поверхности изделий из алюминиевых сплавов. Например, способами напыления или наплавки получают покрытия, которые состоят из сложных по структуре и составу компонентов, что обеспечивает высокие эксплуатационные свойства покрываемому изделию (см. патент РФ №2198066 «Способ восстановления изношенных деталей из алюминия и его сплавов»).Wear-resistant coatings are known, including composite, obtained by various methods on the surface of aluminum alloy products. For example, spraying or surfacing methods produce coatings that consist of components that are complex in structure and composition, which ensures high performance properties of the coated product (see RF patent No. 2198066 “Method for the restoration of worn parts from aluminum and its alloys”).

Одним из наиболее значимых недостатков таких покрытий и способов их получения является сложность обеспечения высокой прочности сцепления покрытия с металлом основы, вследствие чего высока вероятность отслаивания покрытия и нарушения его сплошности.One of the most significant drawbacks of such coatings and methods for their preparation is the difficulty of ensuring a high adhesion strength of the coating to the base metal, which makes it highly likely that the coating will peel and break its continuity.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому техническому решению является структура рабочей поверхности, получаемая на заэвтектическом алюминиево-кремниевом сплаве KS 284 (AlSi17Cu4Mg; коммерческие названия сплава Alusil (Kolbenschmidt) или Silumal (Mahle)) путем вытравливания «мягкой» алюминиевой основы с поверхности [Щурков В.Е. Повышение надежности цилиндропоршневой группы зарубежных автомобильных двигателей. - М.: ЦНИИТЭИавтопром, 1990. 48 с.; Хрулев А. Современные поршни // АБС. 1997. Ноябрь-декабрь. С.21-23] - прототип Покрытия.The closest in technical essence to the claimed technical solution is the structure of the working surface obtained on the hypereutectic aluminum-silicon alloy KS 284 (AlSi 17 Cu 4 Mg; commercial names of the alloy Alusil (Kolbenschmidt) or Silumal (Mahle)) by etching the "soft" aluminum base from the surface [Schurkov V.E. Improving the reliability of the cylinder-piston group of foreign automobile engines. - M.: TSNIITEIavtoprom, 1990.48 p .; Khrulev A. Modern pistons // ABS. 1997. November-December. S.21-23] - a prototype of the Coating.

Способ реализован для алюминиевого блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания. По данному способу после отливки и термообработки блока цилиндров цилиндры проходят предварительную и частичную расточку, предварительное и чистовое хонингование. После чистового хонингования шероховатость по Rz примерно равна 1-2 мкм. После этого внутренняя поверхность цилиндров подвергается электрохимическому травлению в электролите нитрида натрия при плотности тока 15 А/дм2. В результате на поверхности обнажаются кристаллы кремния, обладающие высокой износостойкостью. Между кристаллами образуются углубления до нескольких микрометров. Эти углубления на рабочей поверхности служат для удерживания масла. Таким образом, рабочая поверхность формируется на основе верхнего слоя обрабатываемой поверхности детали и представляет собой матрицу из чистого алюминия с укрепленными в ней частицами первичного кремния. При этом частицы первичного кремния выступают над поверхностью участков чистого алюминия (см. фиг.1), формируя особую структуру поверхности.The method is implemented for an aluminum cylinder block of an internal combustion engine. In this method, after casting and heat treatment of the cylinder block, the cylinders undergo preliminary and partial boring, preliminary and finish honing. After honing, the Rz roughness is approximately 1-2 microns. After that, the inner surface of the cylinders is subjected to electrochemical etching in the sodium nitride electrolyte at a current density of 15 A / dm 2 . As a result, silicon crystals with high wear resistance are exposed on the surface. Between the crystals, depressions are formed up to several micrometers. These recesses on the working surface are used to hold the oil. Thus, the working surface is formed on the basis of the upper layer of the workpiece surface to be treated and is a matrix of pure aluminum with primary silicon particles fixed in it. In this case, the particles of primary silicon protrude above the surface of the areas of pure aluminum (see Fig. 1), forming a special surface structure.

Поскольку сплавы с высоким содержанием кремния существенно дороже сплавов с низким содержанием кремния, проблема повышения эффективности способа решается местным насыщением поверхности кремнием [Eigenschaften nach Mass: Aluminium verdrangt Granguss // Masch. und Werkzeug. 1996. V.97, N 5. Pp.18-20 (Блоки цилиндров из алюминиевых сплавов); Robinson A. Cylinder walls are tough, light // Automative News. 1998. N 5769. Р.40]. Наиболее широкое промышленное применение нашел разработанный фирмой Kolbenschmidt способ Lokasil - прототип Способа.Since alloys with a high silicon content are significantly more expensive than alloys with a low silicon content, the problem of increasing the efficiency of the method is solved by local saturation of the surface with silicon [Eigenschaften nach Mass: Aluminum verdrangt Granguss // Masch. und Werkzeug. 1996. V.97, N 5. Pp. 18-20 (Cylinder blocks of aluminum alloys); Robinson A. Cylinder walls are tough, light // Automative News. 1998. N 5769. P.40]. The Lokasil method developed by Kolbenschmidt, the prototype of the Method, found the widest industrial application.

Способ Lokasil основан на том, что частицы кремния в нужных местах локально внедряются в матрицу дешевого доэвтектического алюминиевого сплава, изготовленного из вторичного алюминия. Получаемая при этом на поверхности изделия металломатричная композиция имеет свойства практически такие же, как заэвтектический силумин соответствующего состава. Внедрение частиц кремния проводится металлургическими методами при проведении отливки.The Lokasil method is based on the fact that silicon particles in the right places are locally embedded in the matrix of a cheap pre-eutectic aluminum alloy made of recycled aluminum. The metal matrix composition obtained on this surface has properties almost the same as the hypereutectic silumin of the corresponding composition. The introduction of silicon particles is carried out by metallurgical methods during the casting.

Недостатком рабочего слоя, полученного по методу Lokasil или вытравливанием алюминия с поверхности сплава KS 284, является то, что выступающие частицы кремния под нагрузкой могут выкрашиваться, поскольку после вытравливания алюминия частицы кремния частично обнажаются. Контакт с поверхностью ответной детали будет производиться только по острым и твердым частицам кремния при высоком локальном давлении, что, с одной стороны, повышает износ ответной детали, а, с другой стороны, сокращает время выкрашивания частиц кремния из алюминиевой матрицы, может приводить к задиру. Эти недостатки требуют дополнительного применения дорогостоящих износостойких покрытий на ответных деталях.The disadvantage of the working layer obtained by the Lokasil method or by etching aluminum from the surface of the KS 284 alloy is that protruding silicon particles under stress can crumble, since after etching the aluminum particles are partially exposed. Contact with the surface of the counterpart will be made only on sharp and solid silicon particles at high local pressure, which, on the one hand, increases the wear of the counterpart, and, on the other hand, reduces the time of chipping silicon particles from the aluminum matrix, which can lead to scoring. These shortcomings require the additional use of expensive wear-resistant coatings on mating parts.

Например, для улучшения противозадирных свойств алюминиевого сплава KS 284 после вытравливания алюминия с рабочей поверхности блока цилиндров в паре с алюминиевым поршнем юбку последнего гальванически покрывают железом или мягким хромом, а для защиты от коррозии железный слой покрывают оловом. Это указывает на то, что сама по себе полученная по вышеописанной технологии поверхность алюминиевого блока все же не обеспечивает требуемую износостойкость. Понятно, что проведение дополнительных мероприятий по созданию особых поверхностей контактирующих с рабочей поверхностью алюминиевого блока деталей значительно повышает стоимость цилиндропоршневой группы в целом.For example, to improve the extreme pressure properties of the KS 284 aluminum alloy after etching the aluminum from the working surface of the cylinder block paired with an aluminum piston, the skirt of the latter is galvanically coated with iron or soft chrome, and to protect against corrosion, the iron layer is coated with tin. This indicates that the surface of the aluminum block obtained by the above technology alone does not provide the required wear resistance. It is clear that the implementation of additional measures to create special surfaces in contact with the working surface of the aluminum block of parts significantly increases the cost of the cylinder-piston group as a whole.

Раскрытие изобретения (описание технической сущности заявляемого технического решения)Disclosure of the invention (description of the technical nature of the claimed technical solution)

Заявляемое покрытие решает техническую задачу создания износостойких покрытий алюминиевых сплавов с использованием частиц кремния, имеющихся в составе обрабатываемых сплавов (в виде включений первичного кремния) или специально вводимых в поверхность алюминиевого сплава, не содержащего крупных включений первичного кремния.The inventive coating solves the technical problem of creating wear-resistant coatings of aluminum alloys using silicon particles contained in the processed alloys (in the form of inclusions of primary silicon) or specially introduced into the surface of an aluminum alloy that does not contain large inclusions of primary silicon.

Заявляемое покрытие отличается от прототипа тем, что пространство между включениями высококремнистой фазы (то есть включениями с содержанием кремния не меньше, чем в двуокиси кремния SiO2), выступающими над поверхностью чистого алюминия, заполнено различными устойчивыми (α-Аl2O3 и γ-Аl2O3) и промежуточными неустойчивыми (η-Аl2О3, χ-Аl2О3, δ-Аl2О3, θ-Аl2О3 и др.) модификациями окиси алюминия (см. фиг.2).The inventive coating differs from the prototype in that the space between the inclusions of the high-silicon phase (that is, inclusions with a silicon content not less than that of silicon dioxide SiO 2 ) protruding above the surface of pure aluminum is filled with various stable (α-Al 2 O 3 and γ- Al 2 O 3 ) and intermediate unstable (η-Al 2 O 3 , χ-Al 2 O 3 , δ-Al 2 O 3 , θ-Al 2 O 3 and others) modifications of aluminum oxide (see figure 2) .

Размеры включений по усредненным значениям измерений, производимых по фотографиям поперечных микрошлифов поверхности с заявляемым покрытием, составили 0,1…10 размеров толщины самого покрытия. Этот размер определяется характером металлургических процессов при кристаллизации и перекристаллизации материала детали и по этой причине может изменятся, например, путем дополнительной термообработки, что делает процесс получения покрытия управляемым.The dimensions of inclusions according to the average values of measurements made from photographs of transverse microsections of the surface with the claimed coating amounted to 0.1 ... 10 sizes of the thickness of the coating itself. This size is determined by the nature of the metallurgical processes during crystallization and recrystallization of the material of the part and, for this reason, can be changed, for example, by additional heat treatment, which makes the process of obtaining the coating controllable.

Если в техническом решении, принятом за прототип, частицы кремния могли быть сцеплены со слоем чистого алюминия по половине (50%) своей поверхности или менее так, что оставшаяся часть частицы будет выступать над поверхностью, то в заявляемом решении включения высококремнистой фазы закреплены не только в алюминиевой матрице, но и в матрице из окиси алюминия таким образом, что общая поверхность сцепления составляет не менее 80% площади включения. Это достигается за счет того, что окружающие указанные включения различные модификации окиси алюминия располагаются выше поверхности чистого алюминия и, заполняя промежутки между включениями, связывают их в единый силовой элемент, который имеет более высокие параметры сопротивления разрушению при износе.If in the technical solution adopted for the prototype, silicon particles could be adhered to a layer of pure aluminum at half (50%) of their surface or less so that the remaining part of the particle would protrude above the surface, then in the claimed solution, the inclusions of the high-silicon phase are fixed not only in aluminum matrix, but also in an aluminum oxide matrix so that the total adhesion surface is at least 80% of the inclusion area. This is achieved due to the fact that the various modifications of aluminum oxide surrounding these inclusions are located above the surface of pure aluminum and, filling the gaps between the inclusions, bind them into a single power element, which has higher parameters of fracture resistance during wear.

В случае наличия исходных достаточно крупных частиц кремния наибольший эффект достигается, когда не менее 5% включений высококремнистой фазы, расположенных в матрице из окиси алюминия, имеют одновременно свободную поверхность и поверхность раздела с алюминиевой основой.In the case of the presence of initial sufficiently large silicon particles, the greatest effect is achieved when at least 5% of the high-silicon phase inclusions located in the alumina matrix have both a free surface and an interface with an aluminum base.

Для получения заявлемого покрытия можно использовать микродуговое оксидирование (МДО) заэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов, содержащих частицы первичного кремния, при стандартных параметрах МДО, предварительно создавая необходимую для получения требуемой структуры покрытия исходную структуру обрабатываемого сплава. Активные пятна микродугового разряда существуют в основном на поверхности чистого алюминия, окисляя алюминий в микродуговом разряде до формирования различных модификаций окиси алюминия таким образом, что частицы кремния оказываются в матрице окиси алюминия. Высокая локальная температура может приводить к поверхностному окислению частиц кремния вплоть до формирования частиц двуокиси кремния. В итоге формируется слой, состоящий из матрицы из окиси алюминия с включениями высококремнистой фазы.To obtain the claimed coating, microarc oxidation (MAO) of hypereutectic aluminum-silicon alloys containing primary silicon particles can be used with standard MAO parameters, previously creating the initial structure of the alloy being processed necessary to obtain the desired coating structure. Active spots of the microarc discharge exist mainly on the surface of pure aluminum, oxidizing aluminum in the microarc discharge until various modifications of alumina are formed in such a way that the silicon particles are in the alumina matrix. High local temperature can lead to surface oxidation of silicon particles up to the formation of particles of silicon dioxide. As a result, a layer is formed consisting of a matrix of aluminum oxide with inclusions of a high-silicon phase.

Однако для работы изделий из алюминиевых сплавов часто не требуется иметь высокое содержание кремния в объеме изделия. В этом случае, для снижения стоимости конечного изделия с заявляемым покрытием используется заявляемый способ, отличающийся тем, что для получения композиционного покрытия на основе окиси алюминия с включениями высококремнистой фазы в поверхностный слой алюминиевого сплава специально внедряют частицы кремния требуемого размера (например, как в способе Lokasil), а затем проводят окисление обрабатываемой поверхности, например, методом микродугового оксидирования.However, the operation of aluminum alloy products often does not require a high silicon content in the volume of the product. In this case, to reduce the cost of the final product with the claimed coating, the claimed method is used, characterized in that silicon particles of the required size are specially introduced into the surface layer of the aluminum alloy to obtain a composite coating based on alumina with a high-silicon phase (for example, as in the Lokasil method ), and then carry out the oxidation of the treated surface, for example, by the method of microarc oxidation.

Пример конкретного выполнения заявляемого технического решенияAn example of a specific implementation of the proposed technical solution

В экспериментах были использованы следующие заэвтектические Al-Si-сплавы: литейный - АК18 (производство АО «МОТОР ДЕТАЛЬ», г.Кострома) и гранулированный - 01379 (опытное производство ВИЛС г.Москва). Исходное состояние: АК18 - после термообработки по Т1 (старение при 210±10°С в течение 12 часов); 01379 - после спекания. Для получения требуемой структуры (необходимый размер частиц кремния) проводили дополнительную термообработку по Т6 по 2 режимам, отличающимся друг от друга температурой гомогенизирующего отжига перед закалкой - 490°C (для сплава 01379) и 520°С (для сплава АК18). Для краткости в дальнейшем температура гомогенизирующего отжига указывается в скобках после Т6: Т6 (490°С) и Т6 (520°С). При обоих режимах по Т6 после гомогенизирующего отжига длительностью 6 часов делали закалку в воду с температурой t>80°С и искусственное старение при 235+5°С в течение 4 часов.The following hypereutectic Al-Si alloys were used in the experiments: casting - AK18 (manufactured by MOTOR DETAL JSC, Kostroma) and granular - 01379 (pilot production of VILS in Moscow). Initial state: AK18 - after heat treatment according to T1 (aging at 210 ± 10 ° C for 12 hours); 01379 - after sintering. To obtain the required structure (the required size of silicon particles), an additional heat treatment was performed according to T6 in 2 modes, differing from each other by the temperature of homogenizing annealing before quenching - 490 ° C (for alloy 01379) and 520 ° C (for alloy AK18). For brevity, the temperature of homogenizing annealing is indicated in parentheses after T6: T6 (490 ° C) and T6 (520 ° C). In both T6 modes, after homogenizing annealing for 6 hours, water quenching was performed at a temperature of t> 80 ° С and artificial aging at 235 + 5 ° С for 4 hours.

После термообработки проводили шлифование поверхности для получения Rz 2,5. Затем проводили микродуговое оксидирование для получения оксидных слоев, состоящих из окиси алюминия с включениями высококремнистой фазы. Для этого алюминиевые образцы помещали в щелочной электролит, содержащий пирофосфат-ионы (Р4О7-4), и вели анодный процесс при постоянном напряжении до контролируемого прекращения пробоя оксидного слоя. Процесс МДО вели по двум режимам: 60 минут (основной режим) и 20 минут (сокращенное время МДО).After heat treatment, surface grinding was performed to obtain Rz 2.5. Then microarc oxidation was performed to obtain oxide layers consisting of alumina with inclusions of a high silicon phase. For this, aluminum samples were placed in an alkaline electrolyte containing pyrophosphate ions (P 4 O 7 -4 ), and the anode process was carried out at a constant voltage until the breakdown of the oxide layer was stopped. The MAO process was conducted in two modes: 60 minutes (main mode) and 20 minutes (reduced MAO time).

После МДО на поперечных шлифах исследовали микроструктуру, измеряли толщину покрытия и твердость основы и самого оксидного слоя. Основной объем исследований выполняли на сканирующем электронном микроскопе LEO 1455 VP фирмы «ZEISS» (Германия) с блоком рентгеновского энергетического спектрометра INCA Energy-300 с применением методики построения карт распределения химических элементов в плоскости шлифа. Измерения твердости по Виккерсу проводили на установке Micromet-II (Германия). Для оксидных слоев определяли HV0.1 (проводили по 5-10 измерений для каждого варианта).After MAO, the microstructure was studied on transverse sections, and the coating thickness and hardness of the base and the oxide layer itself were measured. The bulk of the research was performed on a LEO 1455 VP scanning electron microscope (ZEISS, Germany) with an INCA Energy-300 X-ray energy spectrometer unit using a method for constructing maps of the distribution of chemical elements in the thin section plane. Vickers hardness was measured using a Micromet-II apparatus (Germany). For oxide layers, HV 0.1 was determined (5–10 measurements were performed for each variant).

Возможность выявления химической неоднородности в МДО-покрытии методом рентгеноспектрального микроанализа обусловлена необходимой локальностью метода исследования и характерными размерами элементов структуры исходного материала. Так, включения первичного кремния и толщина оксидных слоев при МДО имеют размер порядка 5-50 мкм, а локальность метода рентгеноспектрального микроанализа - 1 мкм.The possibility of detecting chemical heterogeneity in an MAO coating by X-ray microanalysis is due to the necessary locality of the research method and the characteristic sizes of the structural elements of the source material. Thus, inclusions of primary silicon and the thickness of oxide layers during MAO have a size of the order of 5-50 μm, and the locality of the X-ray microanalysis method is 1 μm.

Исследования проводили на сплаве АК18 после термообработки по Т6 (520°С) и МДО при времени обработки 20 минут (для такого режима термообработки характерен наибольший размер кристаллов кремния, который при заданном режиме оксидирования соответствует толщине покрытия).The studies were carried out on AK18 alloy after heat treatment according to T6 (520 ° C) and MAO at a treatment time of 20 minutes (for such a heat treatment mode, the largest size of silicon crystals, which for a given oxidation mode corresponds to the coating thickness).

В качестве второго объекта был выбран сплав 01379 после Т6 (490°С) и МДО в течение 20 мин. Для этого варианта размер кристаллов кремния достигал нижней границы толщины покрытия. Сплав 01379 представляет интерес по причине наиболее равномерного распределения кремния и наименьшего разброса частиц кремния по размерам.Alloy 01379 after T6 (490 ° C) and MAO for 20 min was chosen as the second object. For this option, the size of the silicon crystals reached the lower boundary of the coating thickness. Alloy 01379 is of interest because of the most uniform distribution of silicon and the smallest dispersion of silicon particles in size.

Результаты исследований методами световой и сканирующей электронной микроскопии и рентгеноспектрального микроанализа основной и переходной зон между металлом основы и оксидным слоем представлены на фиг.3, фиг.4.The research results by light and scanning electron microscopy and X-ray microanalysis of the main and transition zones between the base metal and the oxide layer are presented in figure 3, figure 4.

Основные структурные элементы сплава АК18: α-раствор алюминия с эвтектическим кремнием, первичные кристаллы кремния, интерметаллиды. Особенность сплава 01379 - равномерное распределение мелкозернистого кремния, невозможность разделить его на кремний эвтектики и первичные кристаллы кремния.The main structural elements of the AK18 alloy: α-aluminum solution with eutectic silicon, primary silicon crystals, intermetallic compounds. The feature of 01379 alloy is the uniform distribution of fine-grained silicon, the inability to separate it into eutectic silicon and primary silicon crystals.

Были проведены оценочные износные испытания, результаты которых представлены в таблице 1 в сравнении с данными для чугуна Ch190.Estimated wear tests were carried out, the results of which are presented in table 1 in comparison with the data for cast iron Ch190.

Триботехнические испытания проводили по схеме возвратно-поступательного движения. Для испытаний изготавливали образцы двух типов:Tribotechnical tests were carried out according to the reciprocating motion scheme. For testing, samples of two types were made:

- плоские образцы 25×9×2,5 (мм3) из алюминиевого сплава с МДО-покрытием (перед испытанием образцы подвергали обработке на шлифовальной бумаге);- flat samples 25 × 9 × 2.5 (mm 3 ) from an aluminum alloy with an MAO coating (before testing, the samples were processed on sanding paper);

- контробразцы - сегменты серийного поршневого кольца.- counter samples - segments of a serial piston ring.

Полученные результаты испытаний на износ (Таблица 1) указывают на то, что износные свойства исследованных материалов пары трения, по крайней мере, не хуже, чем износные свойства чугуна. Причем износ контробразца для исследованных пар трения не превышает (с учетом доверительных интервалов) износа контробразца в паре с чугуном Ch190. Отметим, что износ оксидного слоя на сплаве 01379 меньше, чем на сплаве АК18. Этот результат хорошо согласуется с тем, что покрытие на сплаве 01379 более твердое (см. Таблицу 1), а сам оксидируемый материал содержит большее количество более равномерно распределенных частиц кремния (см. фиг.3 и фиг.4).The obtained results of wear tests (Table 1) indicate that the wear properties of the investigated materials of the friction pair are at least no worse than the wear properties of cast iron. Moreover, the counter-sample wear for the studied friction pairs does not exceed (taking into account confidence intervals) the wear of the counter-sample paired with Ch190 cast iron. Note that the wear of the oxide layer on alloy 01379 is less than on alloy AK18. This result is in good agreement with the fact that the coating on alloy 01379 is harder (see Table 1), and the oxidized material itself contains a larger amount of more evenly distributed silicon particles (see Fig. 3 and Fig. 4).

Для моделирования способа получения заявляемого покрытия на поверхности алюминиевого сплава с низким содержанием кремния в поверхность сплава АМг5 внедряли частицы кремния путем газопламенного напыления. Затем частицы со слабой адгезией к поверхности сплава удаляли металлической щеткой. После этого проводили МДО по описанному выше режиму.To simulate the method of obtaining the inventive coating on the surface of an aluminum alloy with a low silicon content, silicon particles were introduced into the surface of the AMg5 alloy by flame spraying. Then, particles with poor adhesion to the alloy surface were removed with a wire brush. After that, MAO was performed according to the regime described above.

Figure 00000001
Figure 00000001

Claims (3)

1. Износостойкое композиционное покрытие на основе окиси алюминия для изделий с поверхностью из алюминиевых сплавов, отличающееся тем, что матрица из окиси алюминия содержит включения высококремнистой фазы, которые имеют максимальные линейные размеры 0,1…10 толщин покрытия, причем включения, выходящие на поверхность покрытия и/или имеющие поверхность раздела с алюминиевой основой, закрыты с боковых сторон материалом матрицы из окиси алюминия таким образом, что общая поверхность сцепления составляет не менее 80% площади включений.1. Wear-resistant composite coating based on alumina for products with a surface of aluminum alloys, characterized in that the matrix of alumina contains inclusions of a high-silicon phase, which have a maximum linear dimension of 0.1 ... 10 coating thicknesses, and inclusions overlooking the coating surface and / or having an interface with an aluminum base, are closed on the sides by an alumina matrix material so that the total adhesion surface is at least 80% of the inclusion area. 2. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что не менее 5% включений высококремнистой фазы имеют одновременно свободную поверхность и поверхность раздела с алюминиевой основой.2. The coating according to claim 1, characterized in that at least 5% of the inclusions of the high-silicon phase have both a free surface and an interface with an aluminum base. 3. Способ получения износостойкого композиционного покрытия на основе окиси алюминия для изделий с поверхностью из алюминиевых сплавов, включающий микродуговое оксидирование, отличающийся тем, что для получения покрытия по п.1 перед микродуговым оксидированием в поверхностный слой алюминиевого сплава внедряют частицы кремния. 3. A method of obtaining a wear-resistant composite coating based on aluminum oxide for products with a surface of aluminum alloys, including microarc oxidation, characterized in that to obtain the coating according to claim 1, silicon particles are introduced into the surface layer of the aluminum alloy before microarc oxidation.
RU2006145487/02A 2006-12-20 2006-12-20 Wear resistant composite coating and method of its production RU2361970C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006145487/02A RU2361970C2 (en) 2006-12-20 2006-12-20 Wear resistant composite coating and method of its production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006145487/02A RU2361970C2 (en) 2006-12-20 2006-12-20 Wear resistant composite coating and method of its production

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006145487A RU2006145487A (en) 2008-06-27
RU2361970C2 true RU2361970C2 (en) 2009-07-20

Family

ID=39679649

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006145487/02A RU2361970C2 (en) 2006-12-20 2006-12-20 Wear resistant composite coating and method of its production

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2361970C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2660747C2 (en) * 2015-08-31 2018-07-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" (ТГУ) Wear-resistant oxide coating of aluminium alloys

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2251596C2 (en) * 2000-12-19 2005-05-10 Ооо "Торсэт" Method for coating articles of aluminum silicon-containing alloys

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2251596C2 (en) * 2000-12-19 2005-05-10 Ооо "Торсэт" Method for coating articles of aluminum silicon-containing alloys

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Щурков В.Е. Повышение надежности цилиндропоршневой группы зарубежных автомобильных двигателей. - М.: ЦНИИТЭИавтопром, 1990, с.48. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2660747C2 (en) * 2015-08-31 2018-07-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" (ТГУ) Wear-resistant oxide coating of aluminium alloys

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006145487A (en) 2008-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xie et al. Wear and corrosion resistant coatings on surface of cast A356 aluminum alloy by plasma electrolytic oxidation in moderately concentrated aluminate electrolytes
Li et al. Plasma Electrolytic Oxidation Coatings on Lightweight
JP3113643B2 (en) Engine with aluminum piston and aluminum bore resistant to wear and scuffing
Fernández-López et al. High performance tribological coatings on a secondary cast Al–Si alloy generated by Plasma Electrolytic Oxidation
Li et al. Preparation and properties of micro-arc oxidation self-lubricating composite coatings containing paraffin
JP2007308757A (en) Magnesium or magnesium alloy member
Alves et al. Enhanced tribological performance of cylinder liners made of cast aluminum alloy with high silicon content through plasma electrolytic oxidation
Fan et al. Investigation on the effect and growth mechanism of two-stage MAO coating
Liu et al. Local electrochemical corrosion performance of nano-SiC/MAO composite coating on 6061-Al alloy
CN111979569B (en) Thermal barrier coatings, coated parts and methods of manufacturing coated parts
FR2877018A1 (en) Manufacture of a coating on a metal substrate, notably of aluminium, by micro arc oxidation to produce a wearing surface for aviation applications such as turbojet engine components
JP2023086759A (en) Manufacturing method of piston for internal combustion engine
RU2361970C2 (en) Wear resistant composite coating and method of its production
JP6557176B2 (en) Piston for internal combustion engine and manufacturing method thereof
CN112760689B (en) Micro-arc oxidation layer on surface of aluminum alloy piston and preparation method thereof
RU2390587C2 (en) Procedure for strengthening seats of valves of internal combustion engines out of aluminium alloy
RU2263164C1 (en) Method of application of protective coatings based on aluminum and its alloys
Aliramezani et al. Effects of pulse current mode on plasma electrolytic oxidation of 7075 Al in KMnO4 containing solution
Zhang et al. Preparation and tribological properties of thin oxide coatings on an Al383/SiO2 metallic matrix composite
Kiseleva et al. Effect of Microstructure of Al-Si-alloy on the Quality of the Layer Formed with Micro-Arc Oxidation Method
RU2694441C1 (en) Method of producing thick-layer heat-shielding coatings by microarc oxidation on high-silicon aluminum alloy
Lorenzetti et al. Anodizing by Electrochemical Oxidation (ECO) of the Laser Powder Bed Fusion-processed A357 aluminium alloy: microstructural characterization and dry sliding behaviour
JPH10237693A (en) Sliding member made of aluminum alloy and cylinder made of aluminum alloy
Zhang et al. Wear protection of Al383/SiO2 metal matrix composites by plasma electrolytic oxidation (PEO) process
CN107345309B (en) A kind of preparation method of high silicon aluminum alloy plasma electrolytic oxidation ceramic coating

Legal Events

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

Effective date: 20141221

点击 这是indexloc提供的php浏览器服务,不要输入任何密码和下载