Композиционные оксидные покрытия

Ж.М. Рамазанова

Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева

Разработка новых керамических материалов и покрытий, обладающих высокой износостойкостью, механической прочностью с низкой шероховатостью и низким коэффициентом трения является одной из актуальных проблем науки и техники.

Микродуговое оксидирование (МДО) - это физико-химический процесс, протекающий при высокой напряженности электрического поля и сопровождающийся образованием микроплазмы и микрообластей с высоким давлением за счет образующихся газов, что в свою очередь, приводит к протеканию высокотемпературных химических превращений, транспорту вещества в дуге.

Ведение процесса МДО в режиме постоянного тока, а в импульсном режиме при больших длительностях импульса приводит к сильному разогреву приэлектродного слоя , что ведет к образованию оплавлений на поверхности образца , разрушению и отслаиванию покрытия , образованию покрытий с высокой шероховатостью . При малых значениях длительности импульсов (100-300) мкс и низкой температуре электролита ( не выше 30⁰ С) нет сильного разогрева приэлектродного слоя , так как микродуговые разряды возникают в течение короткого периода времени, а в интервале между ними тепло успевает отводиться в раствор [1-3]. Это способствует равномерному распределению плотности тока по поверхности образца, что ведет к получению равномерных по толщине покрытий, обладающих низкой шероховатостью.

Катодный импульс позволяет получить покрытие с определенной пористостью, которая может быть заполнена различными материалами, придающими покрытию функциональные свойства.

Введение в поры полимерного материала связывает твердые соединения во внешнем слое и увеличивает адгезию во внутреннем слое, увеличению износостойкости покрытия и уменьшению коэффициента трения.

Металлы в поры осаждали из растворов, содержащих соли этих металлов, под действием электрического тока или химическим осаждением. Осаждаемый металл способствует заращиванию микронеровностей оксидного слоя, благодаря чему снижается коэффициент трения и повышается электропроводность покрытия . Полученное металл-оксидное покрытие имеет следующие свойства: коэффициент трения 0,0734 , шероховатость Rа=0,74- 1,1мкм.

Разработаны три варианта нанесения покрытия (таблица 1).

Коэффициент трения и износостойкость оценивали на машине трения СМТ - 1.

Износ покрытия оценивали весовым методом на весах точностью до 0,0001 гр. Для сравнения в этих же условиях определяли износостойкость и коэффициент трения образца из сплава Д16 без покрытия (таблица 1).

Таблица 1

N партии	Уплотнение	Ктр.	Износ
1	Раствор фторопласта	0,06	32,0
2	Раствор полиамида	0,06	8,0
3	без уплотнения	1,2	7,0

Применение. В режиме МДО наносили покрытие на прядильные камеры пневмомеханических машин и другие трущиеся детали текстильного оборудования, выполненные из сплава Д 16 . Использовали импульсный источник питания "КОРУНД" с частотой следования импульсов напряжения прямоугольной формы 50 Гц, при соотношении амплитуд анодного и катодного тока 1,6-2,0, длительности импульсов 200 мкс , при температуре электролита 15-30⁰С и плотности активного анодного тока 160-240 А/дм². Процесс вели в щелочном электролите. Время образования покрытия 30-40 минут.

Полимер-оксидное покрытие предлагается использовать для упрочнения таких деталей как рапиры пневморапирных станков и мерные конуса, используемых в текстильной промышленности.

При эксплуатации прядильных камер с металл-керамическим покрытием статическое электричество, которое скапливается при прядении лавсано-вискозной нити.

Таким образом, для получения износостойких керамических покрытий с низкой шероховатостью методом микродугового оксидирования предлагается наносить покрытия в импульсном режиме с последующим уплотнением и без уплотнения в щелочном электролите. Покрытие полученное при этих условиях обладает шероховатостью (Ra = 0,3 мкм ) с коэффициентом трения (1, 2 - 0,06) и высокой износостойкостью (увеличение в 6-32 раз) и позволяет увеличить ресурс работы трущихся деталей текстильного оборудования в 2 раза.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Рамазанова Ж.М., Бутягин П.И., Мирошников Д.Г. Формирование функциональных полимерных покрытий на деталях оборудования нефтяной промышленности. Материалы научно-практ. конф. ²Химия и химическая технология на рубеже тысячелетий²,3-4 окт. Томск, Т.1, 2000 г.

2. Рамазанова Ж.М, Мамаев А.И., Получение износостойких, функциональных оксидных покрытий на сплавах алюминия методом микродугового оксидирования. Физика и химия обработки материалов, №2, 2002 г.

3. Рамазанова Ж.М, Мамаев А.И., Особенности нанесения керамических покрытий на малогабаритные детали из сплава алюминия методом микродугового оксидирования.5-ая Международная практическая конференция "Технология ремонта восстановления, упрочнения и обновления машин, механизмов, оборудования и металлоконструкций" С.-Петербург, 2003 г.