RU2660747C2 - Wear-resistant oxide coating of aluminium alloys - Google Patents
Wear-resistant oxide coating of aluminium alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2660747C2 RU2660747C2 RU2015137089A RU2015137089A RU2660747C2 RU 2660747 C2 RU2660747 C2 RU 2660747C2 RU 2015137089 A RU2015137089 A RU 2015137089A RU 2015137089 A RU2015137089 A RU 2015137089A RU 2660747 C2 RU2660747 C2 RU 2660747C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wear
- aluminum
- oxide
- coating
- oxide layer
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 39
- 238000007745 plasma electrolytic oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 7
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- SOBHUZYZLFQYFK-UHFFFAOYSA-K trisodium;hydroxy-[[phosphonatomethyl(phosphonomethyl)amino]methyl]phosphinate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].OP(O)(=O)CN(CP(O)([O-])=O)CP([O-])([O-])=O SOBHUZYZLFQYFK-UHFFFAOYSA-K 0.000 abstract 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 30
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 22
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002585 base Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 238000003991 Rietveld refinement Methods 0.000 description 1
- 241001503177 Rio Segundo hantavirus Species 0.000 description 1
- 229910000551 Silumin Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 238000007716 flux method Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для создания износостойких, теплостойких и коррозионно-стойких поверхностных слоев на алюминиевых сплавах.The invention relates to the field of electroplating and can be used to create wear-resistant, heat-resistant and corrosion-resistant surface layers on aluminum alloys.
Поверхностный слой на основе оксида базового материала для изделий из алюминиевого сплава отличается тем, что в матрице различных фаз оксида алюминия (α-Al2O3, γ-Al2O3, η-Al2O3, χ-Al2O3, δ-Al2O3, θ-Al2O3 и др.) содержатся включения таких фаз оксида кремния, как стишовита (stishovite), тридимита (tridymite), кристобалита (cristobalite), коэсита (coesite), общим содержанием от 1 до 40%.The surface layer based on the oxide of the base material for aluminum alloy products is characterized in that in the matrix of different phases of aluminum oxide (α-Al 2 O 3 , γ-Al 2 O 3 , η-Al 2 O 3 , χ-Al 2 O 3 , δ-Al 2 O 3 , θ-Al 2 O 3 , etc.) contain inclusions of such phases of silicon oxide as stishovite (stishovite), tridymite (tridymite), cristobalite (cristobalite), coesite (coesite), with a total content of 1 up to 40%.
Изобретение относится к машиностроению, а именно к области получения износостойких покрытий 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 on the surface of products, and can be used to improve the operational properties of the surfaces of products from 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.
Известны покрытия, формируемые на алюминиевых сплавах с помощью МДО, которые имеют высокую прочность сцепления с основой, твердость и износостойкость.Known coatings formed on aluminum alloys using MAO, which have high adhesion to the base, hardness and wear resistance.
Например, патент РФ №2453640 Тонкослойное керамическое покрытие, способ его получения, поверхность трения на основе тонкослойного керамического покрытия и способ ее получения.For example, RF patent No. 2453640 Thin-layer ceramic coating, method for producing it, friction surface based on thin-layer ceramic coating and method for its preparation.
Тонкослойное керамическое покрытие с поверхностью трения, образованной с возможностью впитывания смазки нитевидными кристаллами α-Al2O3, характеризующимися способностью к расслаиванию с образованием продольных трещин с поперечным размером ~1 нм и более вследствие продольных дефектов в кристаллической решетке, полученное следующим способом: микродуговое оксидирование детали, содержащей алюминий и включающей медь в количестве 3,5-10% с использованием катода из электролитически нерастворимого металла в анодно-катодном режиме при соотношении величин катодного и анодного токов Ic/Ia=1,0-1,15 в течение 90-240 мин последовательно в двух электролитах, при этом первый электролит представляет собой водный раствор щелочи с концентрацией 2-6 г/л с добавлением 2-5 г/л жидкого стекла и смеси порошков, состоящей из SiO2 и Al2O3 в соотношении 70% и 30% соответственно, дисперсностью 1-10 мкм и в концентрации 0,5-2,0 г/л, а второй электролит представляет собой водный раствор щелочи с концентрацией 1-3 г/л с добавлением 1-3 г/л жидкого стекла, а микродуговое оксидирование во втором электролите проводят с периодическими пульсациями анодного и катодного тока на 30-50% от постоянного режима тока для образования продольных дефектов кристаллической решетки нитевидных α-Al2O3.A thin-layer ceramic coating with a friction surface formed with the possibility of absorption of the lubricant by α-Al 2 O 3 whiskers characterized by the ability to delaminate with the formation of longitudinal cracks with a transverse size of ~ 1 nm or more due to longitudinal defects in the crystal lattice obtained by the following method: microarc oxidation parts containing aluminum and including copper in an amount of 3.5-10% using a cathode of electrolytically insoluble metal in the anode-cathode mode with the values of the cathodic and anodic currents Ic / Ia = 1.0-1.15 for 90-240 min in series in two electrolytes, while the first electrolyte is an aqueous alkali solution with a concentration of 2-6 g / l with the addition of 2-5 g / l of liquid glass and a mixture of powders consisting of SiO 2 and Al 2 O 3 in a ratio of 70% and 30%, respectively, with a dispersion of 1-10 μm and a concentration of 0.5-2.0 g / l, and the second electrolyte is an aqueous alkali solution with a concentration of 1-3 g / l with the addition of 1-3 g / l of liquid glass, and microarc oxidation in the second electrolyte is carried out periodically Skim pulsations anodic and cathodic current by 30-50% from a DC mode for the formation of lattice defects longitudinal filamentary α-Al 2 O 3.
Основные недостатки - сложность формирования покрытия (2 электролита и регулировка источника тока), а также применение только на сплавах, содержащих от 3,5 до 10% меди, что ограничивает возможности изобретения, так как большое число алюминиевых сплавов не содержат медь в указанных концентрациях.The main disadvantages are the complexity of coating formation (2 electrolytes and adjustment of the current source), as well as the use only on alloys containing from 3.5 to 10% copper, which limits the possibilities of the invention, since a large number of aluminum alloys do not contain copper in the indicated concentrations.
Также известно тонкослойное керамическое покрытие и способ его получения (патент РФ №2086713).A thin-layer ceramic coating and a method for its preparation are also known (RF patent No. 2086713).
Тонкослойное керамическое покрытие, состоящее из α-Al2O3, расположенных в мелкокристаллической матрице γ-Al2O3 и муллита 3Al2O3 2SiO2, отличающееся тем, что по крайней мере часть кристаллов α-Al2O3 имеет нитевидную форму и свита в клубки. Обрабатывают материал в виде алюминийсодержащей металлической композиции, включающей медь в количестве 4-10%, являющейся одним электродом, в качестве второго электрода используют электрически нерастворимый металл.A thin-layer ceramic coating consisting of α-Al 2 O 3 located in a fine-crystalline matrix of γ-Al 2 O 3 and mullite 3Al 2 O 3 2SiO 2 , characterized in that at least part of the crystals of α-Al 2 O 3 has a filamentary shape and retinue in tangle. The material is treated in the form of an aluminum-containing metal composition comprising 4-10% copper, which is one electrode, and an electrically insoluble metal is used as the second electrode.
Основной недостаток - применение только на сплавах, содержащих от 4 до 10% меди, что ограничивает возможности изобретения, так как большое число алюминиевых сплавов не содержат медь в указанных концентрациях.The main disadvantage is the use only on alloys containing from 4 to 10% copper, which limits the possibilities of the invention, since a large number of aluminum alloys do not contain copper in the indicated concentrations.
Ближайшим прототипом является Износостойкое композиционное покрытие и способ его получения (патент РФ №2361970). Заявляемое покрытие отличается 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-Al2O3 и γ-Al2O3) и промежуточными неустойчивыми (η-Al2O3, χ-Al2O3, δ-Al2O3, θ-Al2O3 и др.) модификациями окиси алюминия. В результате решается техническая задача 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 closest prototype is a Wear-resistant composite coating and method for its preparation (RF patent No. 2361970). The inventive coating is characterized 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 , etc.) modifications of alumina. As a result, the technical problem of creating wear-resistant coatings of aluminum alloys using silicon particles that are present 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 is solved.
Основной недостаток - сложные мероприятия по созданию требуемой структуры сплава основы (включению частиц кремния) и наличие непрочных фаз оксида алюминия (γ-Al2O3, η-Al2O3, χ-Al2O3, δ-Al2O3, θ-Al2O3 и др.), что ведет к недостаточно высоким механическим свойствам.The main disadvantage is the complex measures to create the required structure of the base alloy (inclusion of silicon particles) and the presence of fragile phases of aluminum oxide (γ-Al 2 O 3 , η-Al 2 O 3 , χ-Al 2 O 3 , δ-Al 2 O 3 , θ-Al 2 O 3 , etc.), which leads to insufficiently high mechanical properties.
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 теплостойких и коррозионно-стойких покрытий алюминиевых сплавов с использованием в составе покрытия высокопрочных фаз оксида кремния, образующихся в ходе микродугового оксидирования.The inventive coating solves the technical problem of creating wear-resistant heat-resistant and corrosion-resistant coatings of aluminum alloys using high-strength phases of silicon oxide formed in the course of microarc oxidation as part of the coating.
Заявляемое покрытие отличается от прототипа тем, что в оксидном слое, состоящем из различных устойчивых (α-Al2O3 и γ-Al2O3) и промежуточных неустойчивых (η-Al2O3, χ-Al2O3, δ-Al2O3, θ-Al2O3 и др.) модификаций окиси алюминия, распределены высокопрочные фазы диоксида кремния SiO2, такие как: стишовита (stishovite), тридимита (tridymite), кристобалита (cristobalite), коэсита (coesite), общим содержанием от 1 до 40% (таблица 1).The inventive coating differs from the prototype in that in the oxide layer consisting of 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 , etc.) modifications of aluminum oxide, high-strength phases of silicon dioxide SiO 2 are distributed, such as: stishovite (stishovite), tridymite (tridymite), cristobalite (cristobalite), coesite (coesite) , the total content of from 1 to 40% (table 1).
Для получения заявляемого покрытия можно использовать микродуговое оксидирование (МДО) с добавкой в электролит 0,5-10 г/л мелкодисперсного (до 1 мкм) порошка диоксида кремния SiO2.To obtain the inventive coating, you can use microarc oxidation (MAO) with the addition of 0.5-10 g / l finely dispersed (up to 1 μm) silicon dioxide SiO 2 powder in the electrolyte.
Технический результат изобретения - повышение износостойкости, микротвердости и теплоизоляционных свойств оксидного слоя по сравнению с аналогами, а также повышение однородности микрорельефа поверхности после МДО (снижение шероховатости поверхности покрытия).The technical result of the invention is to increase the wear resistance, microhardness and heat-insulating properties of the oxide layer in comparison with analogues, as well as increasing the uniformity of the surface microrelief after MAO (reducing the surface roughness of the coating).
Исследования оксидного слоя осуществляли по следующим методикам. Рентгеноструктурный анализ осуществляли на рентгеновском дифрактометре Shimadzu Maxima XRD-7000 с фильтрованным Cu-Kα излучением. Количественное содержание различных фазовых составляющих оксидного слоя уточняли но методу Ритвельда.The study of the oxide layer was carried out according to the following methods. X-ray diffraction analysis was carried out on a Shimadzu Maxima XRD-7000 X-ray diffractometer with filtered Cu-Kα radiation. The quantitative content of various phase components of the oxide layer was refined using the Rietveld method.
Структуру и морфологию поверхности оксидных слоев исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа Carl Zeiss Sigma 02-09 и конфокального лазерного микроскопа Olympus LEXT OLS4000.The structure and surface morphology of the oxide layers were studied using a Carl Zeiss Sigma 02-09 scanning electron microscope and an Olympus LEXT OLS4000 confocal laser microscope.
Микротвердость оценивали по Виккерсу (ГОСТ Р ИСО 6507-1-2007) с помощью микротвердомера Shimadzu HMV-2 при нагрузке 1 H (HV0,1).Microhardness was evaluated according to Vickers (GOST R ISO 6507-1-2007) using a Shimadzu HMV-2 microhardness meter at a load of 1 H (HV0.1).
Триботехнические свойства исследовали но схеме возвратно-поступательного движения индентора по плоскому образцу в режиме сухого трения, используя универсальный трибометр Nanovea TRB 50N с индентором типа шар из стали SCH12 (40Х24Н12СЛ) в соответствии с требованиями стандарта ASTM G133 - 95 Туре А.The tribotechnical properties were studied using the dry-friction indenter reciprocating pattern on a flat specimen using a universal Nanovea TRB 50N tribometer with a SCH12 steel indenter (40X24H12CL) in accordance with ASTM G133 - 95 Tour A.
Теплопроводность оксидного слоя определялась методом постоянного теплового потока.The thermal conductivity of the oxide layer was determined by the constant heat flux method.
Пример технического эффекта изобретения.An example of the technical effect of the invention.
Оксидные слои на сплавах АК6М2 и АК9Пч, сформированные МДО и содержащие в своем составе не менее 50% α-фазы оксида алюминия Al2O3 (корунда) и высокопрочные фазы диоксида кремния SiO2, такие как: стишовита (stishovite), тридимита (tridymite), кристобалита (cristobalite), коэсита (coesite), показали улучшенные характеристики по сравнению с прототипом. Так, в структуре оксидного слоя снижается количество микротрещии, пор и других внутренних дефектов (фиг. 1 и 2), а также становится более однородной поверхность получаемого покрытия (таблица 2).Oxide layers on AK6M2 and AK9Pch alloys formed by MAO and containing at least 50% α-phase aluminum oxide Al 2 O 3 (corundum) and high-strength phases of silicon dioxide SiO 2 , such as stishovite (stishovite), tridymite (tridymite ), cristobalite (cristobalite), coesite (coesite), showed improved performance compared to the prototype. So, in the structure of the oxide layer, the number of microcracks, pores and other internal defects decreases (Figs. 1 and 2), and the surface of the resulting coating becomes more uniform (table 2).
Микротвердость предлагаемого оксидного слоя увеличена на 30-35% по сравнению с прототипом (таблица 3)The microhardness of the proposed oxide layer is increased by 30-35% compared with the prototype (table 3)
Также предлагаемый оксидный слой обладает существенно более высокой износостойкостью по сравнению с прототипом. При испытаниях износ образца оксидного слоя уменьшился при модифицировании электролита с 19,3⋅10-6 г/(м⋅Н) до 5,7⋅10-6 г/(м⋅Н), то есть более чем в три раза (фиг 3, а). Линейная интенсивность изнашивания уменьшилась более чем в 3 раза - с 14,2 мкм/м до 4 мкм/м (фиг. 3, б). При этом наблюдается снижение износа индентора примерно в 5-7 раз.Also, the proposed oxide layer has a significantly higher wear resistance compared to the prototype. During testing, the wear of the oxide layer sample decreased during the modification of the electrolyte from 19.3 × 10 -6 g / (m⋅N) to 5.7 × 10 -6 g / (m⋅N), i.e. more than three times (Fig. 3a). The linear wear rate decreased by more than 3 times - from 14.2 μm / m to 4 μm / m (Fig. 3, b). In this case, a decrease in the indenter wear by about 5–7 times is observed.
Теплоизоляционные свойства предлагаемого оксидного слоя существенно выше, чем у прототипа: коэффициент теплопроводности покрытия уменьшился более чем в 5 раз по сравнению с прототипом.The thermal insulation properties of the proposed oxide layer is significantly higher than that of the prototype: the coefficient of thermal conductivity of the coating decreased by more than 5 times compared with the prototype.
Краткое описание графических материаловA brief description of the graphic materials
Фиг. 1. Макроструктура оксидного слоя на алюминиево-кремниевом сплаве АК6М2:FIG. 1. The macrostructure of the oxide layer on an aluminum-silicon alloy AK6M2:
а - синтезированный по способу прототипа;a - synthesized by the prototype method;
б - предлагаемое изобретение.b - the invention.
Фиг. 2. Макроструктура оксидного слоя на алюминиево-кремниевом сплаве АК9пч:FIG. 2. The macrostructure of the oxide layer on an aluminum alloy AK9pch:
а - синтезированный по способу прототипа;a - synthesized by the prototype method;
б - предлагаемое изобретение.b - the invention.
Фиг. 3 - Приведенный износ (а) и линейная интенсивность изнашивания (б) в паре трения «оксидный-слой - сталь SCH12», где
Фиг. 4 - Теплопроводность оксидных слоев на силуминах АК6М2 и АК9пч при температуре 100°C;
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015137089A RU2660747C2 (en) | 2015-08-31 | 2015-08-31 | Wear-resistant oxide coating of aluminium alloys |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015137089A RU2660747C2 (en) | 2015-08-31 | 2015-08-31 | Wear-resistant oxide coating of aluminium alloys |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015137089A RU2015137089A (en) | 2017-03-06 |
| RU2660747C2 true RU2660747C2 (en) | 2018-07-09 |
Family
ID=58454157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015137089A RU2660747C2 (en) | 2015-08-31 | 2015-08-31 | Wear-resistant oxide coating of aluminium alloys |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2660747C2 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2086713C1 (en) * | 1995-07-11 | 1997-08-10 | Федорова Людмила Петровна | Thin-layer ceramic coating and method of manufacturing thereof |
| US20080220262A1 (en) * | 2005-07-26 | 2008-09-11 | Astrium Sas | Coating for External Device for Thermo-Optical Control of Space Vehicles, Method for Forming Same by Micro-Arcs in Ionized Environment, and Device Coated with Same |
| RU2361970C2 (en) * | 2006-12-20 | 2009-07-20 | ГОУ ВПО "Тольяттинский государственный университет" | Wear resistant composite coating and method of its production |
-
2015
- 2015-08-31 RU RU2015137089A patent/RU2660747C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2086713C1 (en) * | 1995-07-11 | 1997-08-10 | Федорова Людмила Петровна | Thin-layer ceramic coating and method of manufacturing thereof |
| US20080220262A1 (en) * | 2005-07-26 | 2008-09-11 | Astrium Sas | Coating for External Device for Thermo-Optical Control of Space Vehicles, Method for Forming Same by Micro-Arcs in Ionized Environment, and Device Coated with Same |
| RU2361970C2 (en) * | 2006-12-20 | 2009-07-20 | ГОУ ВПО "Тольяттинский государственный университет" | Wear resistant composite coating and method of its production |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015137089A (en) | 2017-03-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Vatan et al. | Structural, tribological and electrochemical behavior of SiC nanocomposite oxide coatings fabricated by plasma electrolytic oxidation (PEO) on AZ31 magnesium alloy | |
| Xi et al. | Improved corrosion and wear resistance of micro-arc oxidation coatings on the 2024 aluminum alloy by incorporation of quasi-two-dimensional sericite microplates | |
| Yu et al. | An improvement of the wear and corrosion resistances of AZ31 magnesium alloy by plasma electrolytic oxidation in a silicate–hexametaphosphate electrolyte with the suspension of SiC nanoparticles | |
| Tang et al. | Influence of K2TiF6 in electrolyte on characteristics of the microarc oxidation coating on aluminum alloy | |
| Vakili-Azghandi et al. | Effects of Al 2 O 3 nano-particles on corrosion performance of plasma electrolytic oxidation coatings formed on 6061 aluminum alloy | |
| Li et al. | Preparation and properties of micro-arc oxidation self-lubricating composite coatings containing paraffin | |
| Di et al. | Microstructure and properties of rare earth CeO2-doped TiO2 nanostructured composite coatings through micro-arc oxidation | |
| Tang et al. | Influence of titania sol in the electrolyte on characteristics of the microarc oxidation coating formed on 2A70 aluminum alloy | |
| Akbari et al. | Electrochemically-induced TiO2 incorporation for enhancing corrosion and tribocorrosion resistance of PEO coating on 7075 Al alloy | |
| Yang et al. | Influence of electrolyte composition on microstructure and properties of coatings formed on pure Ti substrate by micro arc oxidation | |
| Wang et al. | Ceramic coatings by microarc oxidation of Ti and Al alloys | |
| Peitao et al. | Tribological and corrosion resistance properties of graphite composite coating on AZ31 Mg alloy surface produced by plasma electrolytic oxidation | |
| Sharifi et al. | Tribological properties of PEO nanocomposite coatings on titanium formed in electrolyte containing ketoconazole | |
| Markov et al. | Formation of wear-and corrosion-resistant coatings by the microarc oxidation of aluminum | |
| Huang et al. | Influence of surface micro grooving pretreatment on MAO process of aluminum alloy | |
| KR101214400B1 (en) | Plasma electrolytic oxidation coating method for aluminum metal and aluminum metal-oxide | |
| Li et al. | Enhanced tribological behavior of anodic films containing SiC and PTFE nanoparticles on Ti6Al4V alloy | |
| Dai et al. | Influence of duty cycle on fatigue life of AA2024 with thin coating fabricated by micro-arc oxidation | |
| Fernández-López et al. | High performance tribological coatings on a secondary cast Al–Si alloy generated by Plasma Electrolytic Oxidation | |
| Fernández-López et al. | Corrosion and tribocorrosion protection of novel PEO coatings on a secondary cast Al-Si alloy: Influence of polishing and sol-gel sealing | |
| Li et al. | Effect of SiC nanoparticle concentration on the properties of oxide films formed on Ti–10V–2Fe–3Al alloy | |
| RU2660747C2 (en) | Wear-resistant oxide coating of aluminium alloys | |
| Krishtal et al. | Effect of nanosize SiO2 particles added into electrolyte on the composition and morphology of oxide layers formed in alloy AK6M2 under microarc oxidizing | |
| RU2263164C1 (en) | Method of application of protective coatings based on aluminum and its alloys | |
| RU2570869C1 (en) | Method of producing of black wear-resistant anti-corrosion coating on aluminium and aluminium based alloys by method of microarc oxydation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190901 |