Способы увеличения твердости и износостойкости покрытий, формируемых на алюминиевых сплавах методом микродугового оксидирования

Метод микродугового оксидирования (МДО), является наиболее перспективным технологическим процессом формирования оксидных покрытий с высокими функциональными свойствами на поверхности легких металлов (Al, Mg, Ti) и сплавов на их основе. Процесс МДО включает образование большого числа короткоживущих плазменных микроразрядов, «перемещающихся» по всей поверхности рабочего электрода.

Высокая температура в микроразрядах позволяет получать на поверхности легких конструкционных сплавов высокотемпературные модификации оксида алюминия (α- , δ-Al2O3). Как зарубежные, так и Российские исследователи считают, что чем больше количества высокотемпературных модификаций оксида алюминия в покрытиях, тем больше их микротвердость и износостойкость.

Однако после МДО деформированных (АМг5; Д16; В95) и литейных (АЦ4Мг, Al‑7,6%Ca–0,3%Sc) алюминиевых сплавов, исследования фазового состава и микротвердости покрытий была установлена экстремальная зависимость последней от количества высокотемпературных модификаций оксида алюминия в них. При этом установлено, что: 1) существует критическая концентрация высокотемпературных модификаций оксида алюминия при превышении которой, в покрытиях происходит уменьшение их микротвердости (максимальное их количество не должно превышать 30%), очевидно, вследствие увеличения в них нано- и микротрещин, пор; 2) оксиды легирующих элементов алюминиевых сплавов могут являться стабилизаторами как низко- (например (оксиды меди), так и высокотемпературных модификаций оксида алюминия.

Исходя из вышеустановленного, нами предлагаются следующие способы получения твердых износостойких покрытий на алюминиевых сплавах: 1) предварительное анодирование с последующим заданным технологическим режимом проведения процесса МДО; 2) введение в электролит компонентов, после плазменно – электролитического преобразования которых в покрытия входят оксиды металлов, стабилизирующие при необходимости (для получения в покрытиях приблизительно 30% α- + δ-Al2O3) низко – или высокотемпературные модификации оксида алюминия.