RU90440U1 - Композиционное алюминий-оксидное покрытие для защиты стали от коррозии и износа - Google Patents
Композиционное алюминий-оксидное покрытие для защиты стали от коррозии и износа Download PDFInfo
- Publication number
- RU90440U1 RU90440U1 RU2009135311/22U RU2009135311U RU90440U1 RU 90440 U1 RU90440 U1 RU 90440U1 RU 2009135311/22 U RU2009135311/22 U RU 2009135311/22U RU 2009135311 U RU2009135311 U RU 2009135311U RU 90440 U1 RU90440 U1 RU 90440U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminum
- steel
- corrosion
- wear
- oxide coating
- Prior art date
Links
Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
1. Композиционное алюминий-оксидное покрытие для защиты стали от коррозии и износа, получаемое алюминированием поверхности стали с последующим оксидированием, отличающееся тем, что на стальной основе слой алюминия сформирован плазменным напылением, а его последующее оксидирование выполнено микродуговым методом. ! 2. Композиционное покрытие по п.1, отличающееся тем, что пористость предварительно наносимого слоя алюминиевого составляет 5-10%. ! 3. Композиционное покрытие по п.1, отличающееся тем, что толщина непрооксидированного подслоя алюминия, прилегающего к поверхности стали, составляет 35-65 мкм.
Description
Полезная модель используется для защиты стали против коррозии, сульфидного растрескивания и износа и может быть применена в машиностроении для нефтяной, газовой и химической отраслей промышленности.
Известно применение тонкопленочного диэлектрика оксида алюминия в металл-диэлектрик-полупроводник устройствах (пат. RU 2129094, C01F 7/02, С23С 18/12. Способ получения тонкопленочного диэлектрика оксида алюминия в производстве металл-диэлектрик-полупроводник устройств. 1999. Саркаров Т.Э., Адамов А.П., Хаспулатов Х.А.). Диэлектрик формируется при температуре 180-400°С осаждением из газовой фазы за счет реакции между хлоридом алюминия, кислородом и окисью азота.
Недостатком известного покрытия является высокая трудоемкость и энергоемкость технологического процесса его формирования и чрезвычайно высокая агрессивность рабочей среды.
Ближайшим техническим решением к заявляемой полезной модели является защитное покрытие на стали (пат. RU 2241076, C25D 11/02. Способ электролитического нанесения покрытия на стальное изделие. 2004. Кусков В.Н., Кусков К.В.). На изделие наносится алюминиевая пленка толщиной 20-50 мкм в формамидном электролите с алюминиевым анодом, затем оно промывается в дистиллированной воде и подвергается микроразрядному оксидированию переменным током в щелочном электролите с электродом из коррозионно-стойкой стали.
Недостатками прототипа являются высокая плотность тока (до 45 А/дм2) при оксидировании, т.е. большая энергоемкость процесса, высокая токсичность компонентов электролита, из которого формировали алюминиевую пленку, а также недостаточно высокая прочность сцепления покрытия с основой.
Полезная модель направлена на увеличение срока службы стальных изделий за счет повышения коррозионной стойкости, стойкости против сульфидного растрескивания и износостойкости, а также прочности сцепления композиционного алюминий-оксидного покрытия со стальной основой.
Указанный технический результат достигается формированием плазменным напылением на стальной основе слоя алюминия пористостью 5-10%, который затем оксидируют микродуговым методом, оставляя непрооксидированным подслой алюминия, прилегающий к поверхности стали, толщиной 35-65 мкм.
На чертеже приведена структура двухслойного композиционного алюминий-оксидного покрытия: 1 - стальная подложка, 2 - промежуточный непрооксидированный подслой алюминия, 3 - оксидный керамикоподобный микродуговой слой, состоящий из композиции оксидов α-Al2O3 (корунд) и γ-Al2O3.
Сущность заявленной полезной модели поясняется следующим описанием.
Диапазон величины пористости предварительно наносимого алюминиевого покрытия 5-10% выбран из условия увеличения глубины и производительности последующего микродугового оксидирования. Пористость наносимого слоя алюминия регулируют изменением фракции напыляемого порошка и дистанции напыления. При пористости алюминиевого покрытия менее 5% поры, в основном, закрытые, поэтому глубина и производительность оксидирования практически такие же, как в случае компактного материала. При пористости более 10% появляются сквозные поры, что приводит в процессе оксидирования к пробою на сталь и, следовательно, резкому снижению прочности сцепления алюминия со стальной основой, коррозионной стойкости и стойкости к сульфидному растрескиванию.
Толщина непрооксидированного подслоя алюминия определена из следующих соображений. Минимальная толщина 35 мкм выбрана из условия обеспечения надежной защиты стальной основы от сульфидного растрескивания. Экспериментально установлено, что при толщине непрооксидированного подслоя более 35 мкм предел статической водородной усталости σн (максимальное напряжение, при котором стальные образцы не разрушаются в сероводородсодержащей среде в течение базового времени) превышает предел текучести стальной основы. Максимальная толщина непрооксидированного подслоя алюминия (65 мкм) ограничена, исходя из требования к повышению прочности сцепления композиционного алюминий-оксидного покрытия со стальной подложкой.
В процессе оксидирования за счет теплопередачи из зоны горения микродуговых разрядов (оксидный слой) происходит нагрев непрооксидированного подслоя. Экспериментально установлено, что, оставляя непрооксидированным подслой алюминия толщиной не более 65 мкм, обеспечивается прогрев стальной основы до температуры 450-500°С, превышающей температуру рекристаллизации стали. При этих температурах начинают активно протекать процессы взаимной диффузии железа из подложки и алюминия из непрооксидированного подслоя покрытия, а также происходит снятие остаточных напряжений, которые возникают в процессе формирования композиционного покрытия, что в итоге приводит к значительному (примерно в 2 раза) повышению прочности сцепления алюминий-оксидного покрытия со стальной основой. Кроме того, непрооксидированный подслой приблизительно наполовину проплавляется, в результате чего происходит уменьшение его пористости почти в 2 раза.
Пример осуществления технического решения. На предварительно отпескоструенную поверхность изделия из стали 45 наносят плазменным напылением слой алюминия толщиной 500 мкм, пористостью 5-10%. Использовался порошок алюминия фракции 30-75 мкм. Режимы напыления: напряжение 60 В, сила тока 450 А, плазмообразующий газ: 85% аргона и 15% азота, дистанция напыления 131-149 мм. После этого образцы с напыленным слоем алюминия оксидируют в щелочном водном электролите, содержащем 3 г/л гидроксида калия и 2 г/л алюмината натрия, при наложении чередующихся положительных и отрицательных импульсов напряжения с частотой 50 Гц (анодно-катодный режим) при плотности анодного и катодного токов 7,4 и 7 А/дм2, соответственно, и постоянно повышающемся напряжении от 300 до 710 В.
Свойства полученных двухслойных композиционных алюминий-оксидных покрытий следующие: микротвердость оксидированного слоя 23 ГПа, прочность сцепления покрытия со стальной основой 82-93 МПа, относительный (по сравнению с пределом текучести стальной основы) предел статической водородной усталости 1,05-1,06, ток коррозии 0,83 мкА/см2, абразивный износ 0,043 г/см2.
Полученное по описанной технологии композиционное алюминий-оксидное покрытие для защиты стали от коррозии и износа позволяет значительно упростить процесс предварительного формирования алюминиевого слоя на поверхности стали (плазменное напыление); обеспечить экологическую безопасность процесса, исключив токсичные компоненты из раствора электролита; снизить в несколько раз плотность тока при микродуговом оксидировании; повысить прочность сцепления покрытия с основой за счет подбора оптимальной толщины непрооксидированного подслоя алюминия, увеличить производительность и глубину последующего микродугового оксидирования путем подбора оптимальной пористости предварительного сформированного алюминиевого слоя; обеспечить надежную защиту стали против коррозии, сульфидного растрескивания и износа.
Claims (3)
1. Композиционное алюминий-оксидное покрытие для защиты стали от коррозии и износа, получаемое алюминированием поверхности стали с последующим оксидированием, отличающееся тем, что на стальной основе слой алюминия сформирован плазменным напылением, а его последующее оксидирование выполнено микродуговым методом.
2. Композиционное покрытие по п.1, отличающееся тем, что пористость предварительно наносимого слоя алюминиевого составляет 5-10%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009135311/22U RU90440U1 (ru) | 2009-09-23 | 2009-09-23 | Композиционное алюминий-оксидное покрытие для защиты стали от коррозии и износа |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009135311/22U RU90440U1 (ru) | 2009-09-23 | 2009-09-23 | Композиционное алюминий-оксидное покрытие для защиты стали от коррозии и износа |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU90440U1 true RU90440U1 (ru) | 2010-01-10 |
Family
ID=41644528
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009135311/22U RU90440U1 (ru) | 2009-09-23 | 2009-09-23 | Композиционное алюминий-оксидное покрытие для защиты стали от коррозии и износа |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU90440U1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016053070A1 (ru) * | 2014-10-03 | 2016-04-07 | Уаб "Вердиго" | Способ изготовления металлокерамического гибкого носителя с нанокристаллическим поверхностным слоем |
RU2678045C1 (ru) * | 2018-01-10 | 2019-01-22 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" имени И.В. Горынина Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ЦНИИ КМ "Прометей") | Способ получения керамоматричного покрытия на стали, работающего в высокотемпературных агрессивных средах |
RU2698160C2 (ru) * | 2016-06-29 | 2019-08-22 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Югорский государственный университет" | Способ формирования оксидного титанового покрытия на стальной поверхности |
-
2009
- 2009-09-23 RU RU2009135311/22U patent/RU90440U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016053070A1 (ru) * | 2014-10-03 | 2016-04-07 | Уаб "Вердиго" | Способ изготовления металлокерамического гибкого носителя с нанокристаллическим поверхностным слоем |
RU2698160C2 (ru) * | 2016-06-29 | 2019-08-22 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Югорский государственный университет" | Способ формирования оксидного титанового покрытия на стальной поверхности |
RU2678045C1 (ru) * | 2018-01-10 | 2019-01-22 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" имени И.В. Горынина Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ЦНИИ КМ "Прометей") | Способ получения керамоматричного покрытия на стали, работающего в высокотемпературных агрессивных средах |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU657248B2 (en) | Electrodes of improved service life | |
Famiyeh et al. | Plasma electrolytic oxidation coatings on aluminum alloys: microstructures, properties, and applications | |
CN103215614B (zh) | 一种含冷喷涂钽中间层的金属氧化物阳极的制备方法 | |
CN106637071B (zh) | 一种多段式包埋渗铝结合微弧氧化制备复合涂层的方法 | |
RU90440U1 (ru) | Композиционное алюминий-оксидное покрытие для защиты стали от коррозии и износа | |
CN108385148B (zh) | 半导体反应器及半导体反应器用金属母材的涂层形成方法 | |
Loghman et al. | Corrosion Behavior of PEO Coatings on 6061 Al Alloy: Effect of Sodium Fluoride Addition to Aluminate based Electrolyte. | |
CN104532320A (zh) | 一种铝、钛合金微弧陶瓷膜的制备方法 | |
CN104018208A (zh) | 阴极等离子电解沉积大面积弥散贵金属微粒热障涂层 | |
CN107119296A (zh) | 一种阳极活化钛合金电镀铜的方法 | |
Guo et al. | Growth characteristics and properties of micro-arc oxidation coatings on AlSi10Mg selective laser-melted components | |
Rakoch et al. | Microarc oxidation of light constructional alloys: Part 1. Main notions on the microarc oxidation of light constructional alloys | |
CN104947166A (zh) | 一种基于固溶时效预处理铝合金微弧氧化工艺方法 | |
Yerokhin et al. | Anodising of light alloys | |
CN100567583C (zh) | 镁合金表面直接电沉积锌镍合金的方法 | |
CN110318050A (zh) | 一种铝基/阳极氧化膜复合涂层及其制备方法和应用 | |
CN116005224A (zh) | 一种非阀金属表面防腐涂层的制备方法 | |
KR20050014211A (ko) | 알루미늄 합금으로 제조된 물품의 마이크로아크 산화 공정 | |
Xuejun et al. | Research progress of microarc oxidation for corrosion prevention of Mg-alloys | |
JP5629898B2 (ja) | 耐プラズマエロージョン性に優れるサーメット皮膜の形成方法とサーメット皮膜被覆部材 | |
Rakoch et al. | Black decorative anticorrosion coatings obtained on AA2024 alloy by plasma-electrolytic treatment and inhibition | |
KR101981672B1 (ko) | 부식방지 유압실린더의 제조방법 | |
Moon et al. | Effect of NaOH Concentration on the PEO Film Formation of AZ31 Magnesium Alloy in the Electrolyte Containing Carbonate and Silicate Ions | |
Pogrebnjak et al. | The structure and properties of Al 2 O 3 and Al coatings deposited by microarc oxidation on graphite substrates | |
KR20110138933A (ko) | 마그네슘 합금의 산화피막 형성방법 및 이로부터 제조된 산화피막을 가지는 부재 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20100924 |