Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработанный способ МДО для получения износостойких и термостойких покрытий на титановых сплавах

ФИО: Давыдов Д.Н.

Направление: Материаловедение

Научный руководитель: д.х.н., проф. Ракоч Александр Григорьевич

Институт: Институт новых материалов и нанотехнологий

Кафедра: Кафедра Защиты металлов и технологии поверхности

Академическая группа: МКМ 14-1

Для увеличения твердости и износостойкости титановых сплавов пытаются использовать метод микродугового оксидирования (МДО). При этом процесс МДО проводят в щелочных электролитах, содержащих алюминат натрия. Однако, получение покрытий этим методом имеет ряд существенных недостатков: 1) высокие энергозатраты, так как для загорания плазменных микроразрядов на поверхности рабочего электрода требуется задавать высокие напряжения (амплитудное анодное напряжение до 750 В) или плотности тока (как правило от 10 до 30 А/дм2); 2) значительное изменение геометрии изделия (более 60 % от толщины покрытии); 3) высокая шероховатость (Ra не менее 8 мкм при толщине покрытий более 40 мкм) покрытий.

Покрытия, получаемые на поверхности титановых сплавов методом анодирования, не имеют указанных недостатков и затраты электроэнергии при проведении процесса анодирования значительно меньше, чем при их МДО. Вместе с тем, анодные аморфные покрытия являются высокопористыми, содержат большое количество воды (до 17%) и соединений, содержащих серу, что и является основной причиной их низкой микротвердости, износостойкости и жаростойкости.

Целью данной работы являлось разработать такие технологические условия МДО титановых сплавов, чтобы получать твердые, износостойкие, термостойкие, декоративные покрытия с низкой шероховатостью (менее 1 мкм) на них и практически без изменения геометрических размеров изделий. При этом процесс МДО проводить при низкой заданной плотности тока (до 3 А/дм2).

Первоначально процесс получения покрытий проводили в сернокислотном электролите, содержащем NaCl, температура которого была 40–50°С при заданной плотности выпрямленного анодного тока 3 А/дм2 (технологический режим, рекомендованный для анодирования титановых сплавов, которые при этих условиях находятся в активно-пассивном состоянии). Покрытие, как следовало ожидать, являлось белым аморфным и высокопористым. Его микротвердость не превышала 450 HV. Рост такого покрытия происходил не только за счет оксидирования титановых сплавов, но и за счет вхождения в него соединений, содержащих серу.

Вместе с тем уменьшив температуру электролита и осуществив отвод тепла от рабочего электрода, удалось зажечь на нем плазменные микроразряды вследствие значительного уменьшения пористости формируемого покрытия. При этом формируется кристаллическое коричневое покрытие, не содержащее воду и серосодержащее соединения. Такое покрытие термостойко, имеет низкую шероховатость, а изделие с таким покрытием практически не изменяет геометрические размеры. Последнее является особенно важным после получения износостойких покрытий на турбинных лопатках из титановых сплавов.