RU2487200C1 - Способ формирования износостойких покрытий на деталях из алюминиевых сплавов - Google Patents
Способ формирования износостойких покрытий на деталях из алюминиевых сплавов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2487200C1 RU2487200C1 RU2012118281/02A RU2012118281A RU2487200C1 RU 2487200 C1 RU2487200 C1 RU 2487200C1 RU 2012118281/02 A RU2012118281/02 A RU 2012118281/02A RU 2012118281 A RU2012118281 A RU 2012118281A RU 2487200 C1 RU2487200 C1 RU 2487200C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- parts
- wear
- mao
- coating
- layer
- Prior art date
Links
Landscapes
- Lubricants (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для создания износостойких покрытий на трущихся поверхностях подшипников и опор скольжения, направляющих и других деталей машин из алюминиевых сплавов, применяемых в машиностроительной, металлообрабатывающей, станкостроительной и других областях промышленности. Способ включает микродуговое оксидирование МДО при наложении положительных и отрицательных импульсов напряжения с частотой 50 Гц, при этом после МДО на поверхность рабочего упрочненного слоя покрытия наносят слой состава, содержащего 1 мас.ч. нанопорошка оксида меди и по 3 мас.ч. жидкого стекла и дистиллированной воды, высушивают деталь при температуре 20°С в течение 50-60 мин, после чего деталь повторно обрабатывают в режиме дугового электрофореза в силикатно-щелочном электролите, содержащем 1 г/л гидроксида калия и 2 г/л натриевого жидкого стекла при плотности тока 25-26 А/дм2 в течение 1-2 мин. Технический результат - снижение коэффициента трения покрытия, снижение приработочного износа подвижного соединения, а также повышение его нагрузочной способности и износостойкости. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области электрохимического нанесения антифрикционных покрытий на металлы и сплавы и может быть использовано для создания износостойких покрытий на трущихся поверхностях подшипников и опор скольжения, направляющих и других деталей машин из алюминиевых сплавов, применяемых в машиностроительной, металлообрабатывающей, станкостроительной и других областях промышленности.
Известно композиционное покрытие, имеющее наружный антифрикционный слой карбида хрома толщиной 5…50 мкм и основу из алюминиевого сплава, между которыми размещен слой оксидокерамики толщиной 50…300 мкм, и способ его изготовления, включающий формирование на основе из алюминиевого сплава слоя оксидокерамики с открытой пористостью анодно-катодным микродуговым оксидированием (МДО) и последующее нанесение антифрикционного слоя карбида хрома путем его осаждения в вакууме из паровой фазы при температуре 430…450°С [Патент РФ 2175686, С23С 28/00, опубл. в БИ №31, 2001 г.].
Однако нанесение слоя карбида хрома при температуре 430…450°С приводит к короблению деталей, имеющих сложную геометрическую форму, а использование при этом вакуума и специального оборудования существенно повышает себестоимость покрытия. Все перечисленное сужает возможность применения данного изобретения для повышения износостойкости деталей сложной формы из алюминиевых сплавов.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ нанесения покрытий на металлы и сплавы в режиме МДО при наложении положительных и отрицательных импульсов напряжения с частотой 50 Гц, при этом величина катодного тока изменяется в интервале 0,5…24 А/дм2, а величина анодного тока - в интервале 0,6…25 А/дм2 [Авторское свидетельство СССР 1200591, C25D 11/02, опубл. в БИ №13, 1989 - прототип].
Существенным недостатком данного способа является то, что покрытие, сформированное МДО, имеет высокий коэффициент трения при работе в режиме трения без смазочного материала или граничной смазки, характерного для пуска и остановки узла, а также при реверсивном и нестационарном режимах работы. Это приводит к тому, что деталь с покрытием вызывает повышенный износ ответной, зачастую дорогостоящей детали подвижного соединения при их взаимодействии, за счет чего происходит снижение его долговечности в целом.
Задачей изобретения является повышение долговечности подвижных соединений, имеющих детали с покрытием, сформированным по предлагаемой технологии.
Техническим результатом изобретения является снижение коэффициента трения покрытия, сформированного МДО, при граничной смазке или взаимодействии без смазочного материала, снижение приработочного износа подвижного соединения, а также повышение его нагрузочной способности и износостойкости.
Поставленная задача и указанный технический результат достигаются за счет того, что в известном способе нанесения покрытий на металлы и сплавы, включающем микродуговое оксидирование при наложении положительных и отрицательных импульсов напряжения с частотой 50 Гц, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ после микродугового оксидирования на поверхность рабочего упрочненного слоя покрытия наносят состав, содержащий одну массовую часть нанопорошка оксида меди и по три массовых части жидкого стекла и дистиллированной воды, высушивают деталь при температуре 20°С в течение 50…60 мин, после чего деталь повторно обрабатывают в режиме дугового электрофореза в силикатно-щелочном электролите, содержащем 1 г/л гидроксида калия и 2 г/л натриевого жидкого стекла при плотности тока 25…26 А/дм2 в течение 1…2 мин.
Способ осуществляют следующим образом.
Вначале на рабочей поверхности детали из алюминиевого сплава анодно-катодным МДО при наложении положительных и отрицательных импульсов напряжения с частотой 50 Гц формируют покрытие. При этом используют силикатно-щелочной электролит на основе дистиллированной воды с добавлением 2 г/л гидроксида калия и 10 г/л натриевого жидкого стекла с модулем m=3. Режимы МДО: плотность катодного тока - 24 А/дм2, плотность анодного тока - 25 А/дм2, продолжительность оксидирования - 60…70 мин, температура электролита - 40°С.
Сформированное МДО покрытие состоит из двух основных слоев: рабочего упрочненного и верхнего рыхлого (технологического), который необходимо удалять, т.к. при трении он будет осыпаться и служить дополнительным абразивом. Для удаления верхнего рыхлого слоя целесообразно использовать эластичный абразивный инструмент, состоящий из лепестков шлифовальной шкурки, закрепленных между двумя дискам. Обработку ведут периферийной частью лепестков шкурки при вращении инструмента. Общая толщина покрытия, сформированного МДО, составляет 115…120 мкм, при этом толщина рабочего упрочненного слоя равна 60…65 мкм.
Затем на поверхность рабочего упрочненного слоя покрытия, сформированного МДО, наносят состав, состоящий из следующих компонентов (по массе): нанопорошок оксида меди (CuO) дисперсностью 100 Нм, ТУ 1791-003-36280340-2008 - одна часть, натриевое жидкое стекло Na2SiO3 с модулем m=3,2…3,5 - три части и дистиллированная вода - три части. Натриевое жидкое стекло служит в качестве связующего компонента, а дистиллированная вода - в качестве разбавителя. Толщина нанесенного состава должна составлять 60…80 мкм. После этого деталь высушивают при температуре 20°С в течение 50…60 мин.
После этого деталь с покрытием, сформированным МДО и имеющим на поверхности слой состава с нанопорошком оксида меди, повторно обрабатывают в режиме дугового электрофореза, используя силикатно-щелочной электролит, содержащий 1 г/л гидроксида калия и 2 г/л натриевого жидкого стекла, дистиллированная вода - остальное при плотности тока 25…26 А/дм2 в течение 1…2 мин.
Коэффициент трения покрытия, сформированного МДО, при граничной смазке или взаимодействии без смазочного материала определяли с использованием машины трения МТУ-01, ТУ 4271-001-29034600-2004. Приработочный износ подвижного соединения и его износостойкость оценивали по результатам сравнительных ускоренных испытаний на изнашивание. Испытания проводили в соответствии с ГОСТ 23.224 «Обеспечение износостойкости изделий. Методы оценки износостойкости восстановленных деталей». Нагрузочную способность подвижного соединения определяли на установке МТТ-3М, воспроизводящей схему трения при вращении контртела в виде диска относительно трех неподвижных цилиндрических образцов, взаимодействующих с контртелом торцевыми поверхностями.
Одним из основных компонентов состава, наносимого на поверхность рабочего упрочненного слоя покрытия, сформированного МДО, является нанопорошок CuO, обладающий высокими антифрикционными свойствами. При дуговом электрофорезе детали с покрытием и с нанесенным составом частицы нанопорошка CuO включаются (вплавляются) в состав покрытия в зонах пор в упрочненном слое. В результате коэффициент трения покрытия при граничной смазке или взаимодействии без смазочного материала, а также приработочный износ подвижного соединения существенно снижаются, а нагрузочная способность, износостойкость и долговечность подвижного соединения существенно увеличиваются (таблица).
Таблица | ||
Показатели | Прототип | Предлагаемый способ |
1. Коэффициент трения покрытия, сформированного МДО, при граничной смазке или взаимодействии без смазочного материала | 0,3…0,6 | 0,1…0,15 |
2. Приработочный износ соединения, мг | 18 | 6 |
3. Нагрузочная способность соединения, МПа | 4,5 | 10,0 |
4. Износостойкость соединения, % | 100 | 150 |
5. Долговечность соединения, % | 100 | 140 |
Как видно из таблицы, предлагаемый способ формирования износостойких покрытий на деталях из алюминиевых сплавов позволяет в среднем в 3,5…4,0 раза снизить коэффициент трения покрытия, сформированного МДО, при граничной смазке или взаимодействии без смазочного материала и в 3,0 раза - приработочный износ подвижного соединения, а также в 2,2 раза увеличить его нагрузочную способность и на 50% - износостойкость. В результате долговечность подвижных соединений, имеющих детали с покрытием, сформированным по предлагаемой технологии, увеличивается не менее чем на 40%.
Claims (1)
- Способ формирования износостойких покрытий на деталях из алюминиевых сплавов, включающий микродуговое оксидирование при наложении положительных и отрицательных импульсов напряжения с частотой 50 Гц, отличающийся тем, что после микродугового оксидирования на поверхность рабочего упрочненного слоя покрытия наносят слой состава, содержащего одну массовую часть нанопорошка оксида меди и по три массовых части жидкого стекла и дистиллированной воды, высушивают деталь при температуре 20°С в течение 50-60 мин, после чего деталь повторно обрабатывают в режиме дугового электрофореза в силикатно-щелочном электролите, содержащем 1 г/л гидроксида калия и 2 г/л натриевого жидкого стекла, при плотности тока 25-26 А/дм2 в течение 1-2 мин.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012118281/02A RU2487200C1 (ru) | 2012-05-03 | 2012-05-03 | Способ формирования износостойких покрытий на деталях из алюминиевых сплавов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012118281/02A RU2487200C1 (ru) | 2012-05-03 | 2012-05-03 | Способ формирования износостойких покрытий на деталях из алюминиевых сплавов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2487200C1 true RU2487200C1 (ru) | 2013-07-10 |
Family
ID=48788258
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012118281/02A RU2487200C1 (ru) | 2012-05-03 | 2012-05-03 | Способ формирования износостойких покрытий на деталях из алюминиевых сплавов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2487200C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103668380A (zh) * | 2013-12-17 | 2014-03-26 | 清华大学 | 一种电化学加工用电极的双膜侧壁绝缘方法 |
CN108148549A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-06-12 | 咸阳师范学院 | 一种等离子氧化金属铝纤维增强摩擦材料及其制备方法 |
CN112251790A (zh) * | 2020-10-22 | 2021-01-22 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种稀土镁合金结构件表面复合膜层的制备方法 |
CN113981502A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-01-28 | 大连海事大学 | 一种铝合金表面耐蚀减摩复合涂层及其制备方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1200591A1 (ru) * | 1982-07-07 | 1989-04-07 | Институт Неорганической Химии Со Ан Ссср | Способ нанесени покрытий на металлы и сплавы |
EP0845547A1 (en) * | 1996-11-30 | 1998-06-03 | ROLLS-ROYCE plc | A thermal barrier coating for a superalloy article and a method of application thereof |
RU2175686C1 (ru) * | 2000-05-03 | 2001-11-10 | Институт надежности машин Национальной Академии Наук Беларуси | Композиционное покрытие и способ его изготовления |
RU2203170C2 (ru) * | 2000-11-30 | 2003-04-27 | Орловский государственный аграрный университет | Способ восстановления и упрочнения изношенных деталей из алюминия и его сплавов |
-
2012
- 2012-05-03 RU RU2012118281/02A patent/RU2487200C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1200591A1 (ru) * | 1982-07-07 | 1989-04-07 | Институт Неорганической Химии Со Ан Ссср | Способ нанесени покрытий на металлы и сплавы |
EP0845547A1 (en) * | 1996-11-30 | 1998-06-03 | ROLLS-ROYCE plc | A thermal barrier coating for a superalloy article and a method of application thereof |
RU2175686C1 (ru) * | 2000-05-03 | 2001-11-10 | Институт надежности машин Национальной Академии Наук Беларуси | Композиционное покрытие и способ его изготовления |
RU2203170C2 (ru) * | 2000-11-30 | 2003-04-27 | Орловский государственный аграрный университет | Способ восстановления и упрочнения изношенных деталей из алюминия и его сплавов |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103668380A (zh) * | 2013-12-17 | 2014-03-26 | 清华大学 | 一种电化学加工用电极的双膜侧壁绝缘方法 |
CN103668380B (zh) * | 2013-12-17 | 2016-05-18 | 清华大学 | 一种电化学加工用电极的双膜侧壁绝缘方法 |
CN108148549A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-06-12 | 咸阳师范学院 | 一种等离子氧化金属铝纤维增强摩擦材料及其制备方法 |
CN108148549B (zh) * | 2017-12-28 | 2020-06-12 | 咸阳师范学院 | 一种等离子氧化金属铝纤维增强摩擦材料及其制备方法 |
CN112251790A (zh) * | 2020-10-22 | 2021-01-22 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种稀土镁合金结构件表面复合膜层的制备方法 |
CN112251790B (zh) * | 2020-10-22 | 2021-12-24 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种稀土镁合金结构件表面复合膜层的制备方法 |
CN113981502A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-01-28 | 大连海事大学 | 一种铝合金表面耐蚀减摩复合涂层及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Li et al. | Plasma electrolytic oxidation coatings on lightweight metals | |
Polat et al. | Influence of sodium silicate concentration on structural and tribological properties of microarc oxidation coatings on 2017A aluminum alloy substrate | |
Martini et al. | PEO layers obtained from mixed aluminate–phosphate baths on Ti–6Al–4V: Dry sliding behaviour and influence of a PTFE topcoat | |
Fei et al. | Study on the tribological performance of ceramic coatings on titanium alloy surfaces obtained through microarc oxidation | |
Zhang et al. | Warm negative incremental forming of magnesium alloy AZ31 Sheet: New lubricating method | |
CN104480511B (zh) | 一种钛合金表面复合耐磨减摩涂层及其制备方法 | |
Podgornik et al. | Application of hard coatings for blanking and piercing tools | |
Tian et al. | Structure and antiwear behavior of micro-arc oxidized coatings on aluminum alloy | |
RU2487200C1 (ru) | Способ формирования износостойких покрытий на деталях из алюминиевых сплавов | |
Chen et al. | Synthesis of anodizing composite films containing superfine Al2O3 and PTFE particles on Al alloys | |
Treviño et al. | Wear of an aluminium alloy coated by plasma electrolytic oxidation | |
EP1231299B1 (en) | Light alloy-based composite protective multifunction coating | |
Arun et al. | Synthesis of electric discharge alloyed nickel–tungsten coating on tool steel and its tribological studies | |
Cao et al. | The friction and wear behavior of Cu/Cu-MoS2 self-lubricating coating prepared by electrospark deposition | |
WO2012145750A2 (en) | Electroplated lubricant-hard-ductile nanocomposite coatings and their applications | |
Kara et al. | The effect of TiN, TiAlN, CrAlN, and TiAlN/TiSiN coatings on the wear properties of AISI H13 steel at room temperature | |
CN105780081A (zh) | 制备微弧氧化陶瓷复合涂层的电解液 | |
CN110214238A (zh) | 缓冲器以及滑动部件的制造方法 | |
Nasiri Vatan et al. | Investigation of tribological behavior of ceramic–graphene composite coating produced by plasma electrolytic oxidation | |
Antipas | Augmentation of wear-protective coatings for non-ferrous alloys by the addition of Cr and Ni elements | |
Nguyen et al. | Study of the formation of the alloyed surface layer during plasma heating of mixtures of Cu-Sn/CrXCY alloys | |
Liu et al. | Influence of ceramic coating pores on the Tribological performance of PEO–PTFE composite coatings on the Ta–12W alloy | |
CN104384836A (zh) | 无油压缩机陶瓷气缸内表面处理方法 | |
JP2008144281A (ja) | 軽量合金を基礎とする保護用多機能複合被膜 | |
JP2017190473A (ja) | 摺動部材、摺動部材の製造方法及び摺動部材を製造するためのめっき液 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140504 |