Формування багатофункціональних покриттів на вентильних металах методом мікродугового оксидування: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня д-ра техн. наук : 05.02.01 – Матеріалознавство

Abstract

Дисертація присвячена вирішенню важливої науково-прикладна проблема створення науково-технологічних основ формування багатофункціональних покриттів на вентильних металах та сплавах на їх основі методом мікродугового оксидування. Досліджені умови направленої зміни фізико-хімічних властивостей поверхневих шарів алюмінієвих, титанових і магнієвих сплавів шляхом перетворення поверхні в керамікоподібні оксидні покриття методом мікродугового оксидування (МДО). Запропоновано шляхи підвищення експлуатаційних характеристик сплавів шляхом оптимізації технологічних параметрів, що визначало процес формування покриття , його фазово-структурний стан і властивості. Визначено основні технологічні параметри, які визначають товщину і властивості покриттів – склад електроліту, густина струму, тривалість обробки, хімічний склад оброблюваного сплаву. З’ясовано вплив фазового стану на корозійну стійкість МДО-покриттів на алюмінієвих та магнієвих сплавах. Отримані результати дозволили формувати покриття з заданими властивостями.

The dissertation is devoted to solving an important scientific and applied problem of creating scientific and technological foundations for the formation of multifunctional coatings on valve metals and alloys based on them by the method of microarc oxidation. The technology of forming ceramic-like oxide coatings on aluminum, magnesium and titanium alloys in alkaline-silicate electrolyte has been developed. This technology allows to obtain in the anode-cathode mode coatings with a thickness of 250 - 300 μm, which have high adhesion to the base. The mechanism of polymorphic transformation γ-А12О3 → α- А12О3 is offered. The analysis of the phase composition and structural characteristics of the phases established the mechanism of transformation, which is associated with the stabilization and destabilization of the γ- А12О3 phase. To achieve high hardness, you should choose those alloying elements that affect the destabilization of γ- А12О3, which provides the formation of the phase α- А12О3 (corundum). Optimized conditions for electrolysis of magnesium alloys, which provided a significant increase in protective properties and hardness. The presence of MgA12O4 spinel in the coating along with MgO increases the protective properties by increasing the specific volume of the coating. Optimized conditions for electrolysis of titanium alloys in order to form coatings with high hardness. The formation of the coating, which contains aluminum titanate A12TiO5 and mullite 3 А12О3·2SiO2 provides high hardness (12000 MPa), which reduces the coefficient of dry friction to f = 0.01. Technological parameters of MDO-process are established, which significantly influence the kinetics of thickness formation, phase-structural state and properties of coatings. Such parameters are: electrolyte composition, current density, processing time and chemical composition of the processed material. The results can be used in the development and creation of catalysts for the system "Pt-MDOcoating" on titanium and aluminum alloys. High surface development of coatings and phase composition (γ- А12О3 or TiO2) is an effective carrier for the active component. According to the results of the purification coefficient from nitrogen oxides is ˃ 90%. The correlation between the phase-structural composition of the coatings and the properties (hardness, corrosion resistance, antifriction, porosity, electrical properties) of different alloys under different electrolysis conditions is established. This allows you to get a coating with the specified properties.