N3 3-4
Известия ОрелГТУ
АВТОМОБИЛИ, СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ, СЕРВИС И РЕМОНТ
сплавы нашли самое широкое применение как конструкционный материал. От технического состояния
этих деталей во многом зависит надежность работы машины в целом.
Анализ износов деталей из алюминиевых сплавов показал следующее:
около 12.. .20 % деталей имеют размеры, не превышающие допустимые без ремонта;
около 60.. .65 % деталей имеют износ, не превышающий 0,2 мм;
около 15...25 % деталей имеет износ, превышающий 0,2 мм.
Существующие способы восстановления и упрочнения деталей из алюминиевых сплавов не
всегда обеспечивают долговечную работу восстановленных деталей, поэтому разработка новых
методов упрочнения и восстановления таких деталей является актуальной задачей.
В настоящее время предложен совершенно новый способ поверхностного упрочнения и восстановления
деталей из алюминиевых сплавов - микродуговое оксидирование (МДО). Способ
МДО располагает большими возможностями и позволяет формировать покрытия различного состава
и структуры, прочно сцепленные с основой и характеризующиеся высокой стойкостью к коррозии
и изнашиванию. Он позволяет наносить керамические покрытия на любые алюминиевые
сплавы.
К основным преимуществам МДО относятся: дешевизна и доступность химических реактивов;
получение многофункциональных покрытий заданного состава, структуры и толщины; нанесение
покрытий, однородных по качеству и толщине как на внешние, так и на внутренние поверхности
деталей любой формы; регулирование скорости процесса в широком диапазоне; экологичность
процесса, выражающаяся в отсутствии токсичных химических компонентов и специальных
очистных сооружений для отработанных электролитов.
Сущность МДО заключается в том, что на алюминиевую деталь, расположенную в электролитической
ванне, через специальный источник питания подается ток, приводящий к образованию
на поверхности детали микроплазменных разрядов, под воздействием которых поверхностный
слой детали перерабатывается в оксид алюминия. На поверхности детали образуется прочный слой
керамики толщиной до 300 мкм.
Свойства упрочняющих покрытий, сформированных способом МДО на алюминиевых сплавах,
зависят от химического состава сплава, концентрации электролита и режимов МДО. Это обуславливает
широкие возможности МДО в формировании состава, структуры и свойств покрытий.
При соответствующем выборе электролита и режимов МДО можно получать покрытия, обладающие
высокой твердостью, износостойкостью и прочным сцеплением с основой.
Как показывает анализ табл. 1, при работе в различных режимах МДО в случае упрочнения
химически чистого алюминия основными фазами сформированного слоя являются а-А1203 (до
70%) и 7-А2О3. Упрочненные слои медьсодержащих сплавов (Al-Cu, Al-Cu-Mg, Al-Cu-Si и др.)
аналогично сплаву А99 состоят в основном из а- и у-А1203. У магнийсодержащих сплавов (Al-Mg,
Al-Mg-Si, Al-Zn-Mg и др.) основными фазами упрочненного слоя являются у-А203 и А304. Содержание
а-А1203 мало или практически равно нулю. Упрочненные слои кремнийсодержащих сплавов
(Al-Si, Al-Si-Cu и др.) состоят в основном из муллита и а-А1203, соотношение которых в значительной
степени определяется количеством кремния как в оксидируемом сплаве, так и в электролите.
Проведенные дополнительные исследования фазового состава алюминиевых сплавов (АК4,
АЛ2, Д20 и др.) подтверждают сделанные выводы и позволяют отнести практически любой промышленный
алюминиевый сплав к одной из выделенных групп и тем самым прогнозировать фазовый
состав упрочненного слоя, формируемого в режиме МДО.
Следует отметить также, что покрытия, формируемые в режиме МДО, состоят из оксидных
фаз, имеющих кристаллическое строение. Фазовые превращения в них начинаются при температурах
порядка 1000 °С, благодаря чему обеспечивается их жаростойкость в пределах температур
плавления оксидируемых сплавов. Такие покрытия можно рассматривать как композиционный материал,
в котором а-А120з является упрочняющей фазой. Физико-механические свойства основных
оксидных фаз покрытий^формированных из щелочных электролитов, представлены в табл. 2.
Из табл. 2 видно, что микротвёрдость покрытий, сформированных из щелочного электролита
и содержащих в своём составе преимущественно а-А1203 может достигать значений 24 ГПа. Износостойкость
таких покрытий сравнима с материалами на основе карбида вольфрама и диффузионных
боридных покрытий.
116
Строительство.
Транспорт 2004
Стр.2