Дослідження структури та властивостей захисних покриттів на алюмінієвих сплавах

Abstract

У роботі проведені дослідження властивостей алюмінієвих сплавів після нанесення на них захисних покриттів методом електроіскрового легування. В наш час досить широкого застосування набули алюмінієві сплави, однак, алюміній і його сплави володіють недостатньою зносостійкістю. Для цього застосовують методи модифікації поверхні, які формують на поверхні сплавів захисний шар. Перспективним напрямком модифікації поверхні алюмінієвих сплавів є електроіскрове легування (ЕІЛ). Істотними перевагами електроіскрового легування є: висока адгезія покриття з основою, можливість локальної обробки поверхні, відсутність необхідності в попередній підготовці поверхні і екологічність процесу. Тому актуальним є дослідження особливостей формування на алюмінієвих сплавах захисних шарів, що володіють достатньою суцільністю та зносостійкістю. В роботі показано, що при низькій енергії імпульсів J < 0,8 Дж покриття на алюмінієвому сплаві Д1 з приростом шару не утворюються через сильний знос матеріалу з зразка (катода), поверхня зразка тільки модифікується. Приріст шару відбувається при підвищенні енергії імпульсів до J > 0,8 Дж. Крім того, в покритті виявлені мікро - та нанонитки з оксидів олова, що утворюються в результаті дії електромагнітних сил. Показано, що мікро - та нанонитки переносяться на поверхню зразка, утворюючи покриття зі зміненими властивостями. Отримані мікро - та нанонитки грають роль «арматури», що зв'язує покриття в шар і сприяє його збільшенню, що дає можливість використання таких покриттів для відновлення зношених деталей.

У роботі проведені дослідження властивостей алюмінієвих сплавів після нанесення на них захисних покриттів методом електроіскрового легування. В наш час досить широкого застосування набули алюмінієві сплави, однак, алюміній і його сплави володіють недостатньою зносостійкістю. Для цього застосовують методи модифікації поверхні, які формують на поверхні сплавів захисний шар. Перспективним напрямком модифікації поверхні алюмінієвих сплавів є електроіскрове легування (ЕІЛ). Істотними перевагами електроіскрового легування є: висока адгезія покриття з основою, можливість локальної обробки поверхні, відсутність необхідності в попередній підготовці поверхні і екологічність процесу. Тому актуальним є дослідження особливостей формування на алюмінієвих сплавах захисних шарів, що володіють достатньою суцільністю та зносостійкістю. В роботі показано, що при низькій енергії імпульсів J < 0,8 Дж покриття на алюмінієвому сплаві Д1 з приростом шару не утворюються через сильний знос матеріалу з зразка (катода), поверхня зразка тільки модифікується. Приріст шару відбувається при підвищенні енергії імпульсів до J > 0,8 Дж. Крім того, в покритті виявлені мікро - та нанонитки з оксидів олова, що утворюються в результаті дії електромагнітних сил. Показано, що мікро - та нанонитки переносяться на поверхню зразка, утворюючи покриття зі зміненими властивостями. Отримані мікро - та нанонитки грають роль «арматури», що зв'язує покриття в шар і сприяє його збільшенню, що дає можливість використання таких покриттів для відновлення зношених деталей.

The study of the properties of aluminum alloys after the application of protective coatings by electrospark alloying. Nowadays, aluminum alloys are widely used, however, aluminum and its alloys have insufficient wear resistance. To do this, use surface modification methods that form a protective layer on the surface of the alloys. A promising direction of surface modification of aluminum alloys is electrospark alloying (EIL). Significant advantages of electrospark alloying are: high adhesion of a covering with a basis, possibility of local processing of a surface, absence of need for preliminary preparation of a surface and environmental friendliness of process. Therefore, it is important to study the peculiarities of the formation of protective alloys on aluminum alloys, which have sufficient continuity and wear resistance. It is shown that at low pulse energy J <0.8 J coatings on aluminum alloy D1 with layer increment are not formed due to strong wear of the material from the sample (cathode), the surface of the sample is only modified. The increase of the layer occurs when the pulse energy increases to J> 0.8 J. In addition, micro - and nanowires of tin oxides formed as a result of electromagnetic forces are detected in the coating. It is shown that micro - and nanowires are transferred to the surface of the sample, forming a coating with altered properties. The obtained micro - and nanowires play the role of "reinforcement", which binds the coating to the layer and contributes to its increase, which allows the use of such coatings to restore worn parts.