Введение 7
1 Литературно - патентный обзор 9
1.1 Патентное исследование 9
1.2 Предприятия и институты 13
1.3 Модельные представления о механизме формирования
МДО покрытий 16
1.4 Процессы происходящие при МДО 23
1.5 Основные технологические схемы МДО 27
2 Исследование принципов формирования структуры и свойств
композиционных материалов при воздействии микродуги в электролитах 35
2.1 Электролиты для формирования оксидной пленки на алюминии .... 35
3 Методы исследования свойств композиционных материалов 41
3.1 Определение толщины и пористости 41
3.2 Определение коррозионной стойкости покрытий 44
3.3 Исследование влияния параметров оксидирования на толщину и
пористость оксидных слоев 45
3.4 Определение коррозионной стойкости полученного покрытия 49
Заключение 52
Список используемой литературы 54
Приложение
Совершенствование промышленного производства, требует создание новых конструкционных материалов, но в тоже время регулируется результатами получения этих материалов. Образуемые в ходе естественного развития существующих конструкций, новые материалы дают простор для изобретения новых конструкторских решений и технологических процессов [1]. В настоящее время пути развития промышленности в основном завязаны на разработке и широком применении композиционных материалов в создаваемых сооружениях.
Композиты имеют широкий спектр отличительных свойств и характеристик относительно стандартных строительных материалов , и при различных компоновках этих параметров открываются огромный простор для модернизации уже имеющихся конструкций различного назначения, так и для создания новых сооружения и технологических процессов. Удачное применение большого потенциала замыслов композиционного материала, в частности, регулируется знаниями конструктора об этих возможностях, законах проектирования и принципах расчета [2].
Микродуговое оксидирование - один из многообещающих видов электрохимической обработки верхнего слоя металлических материалов, получаемых в ходе привычного анодирования. Микродуговое оксидирование дает возможность получать универсальные композиционные материалы с большим выбором характеристик, таких как износостойкость, коррозионная стойкость, термостойкость, электроизоляционные характеристики, декоративность и их уникальное сочетание [3].
Одной из наиболее актуальных задач науки и техники на данный момент является разработка технологий получения высококачественных покрытий для упрочнения и защиты металлических изделий, эксплуатируемых в агрессивных средах, а также являющихся экологически чистыми. Микродуговое оксидирование на данном этапе развития является одним из перспективных методов упрочнения деталей машин, с помощью которого можно получить многофункциональные керамические покрытия с разнообразным комплексом свойств, в том числе износостойкими, коррозионностойкими, теплостойкими, декоративными и электротехническими изоляторами высокой производительностью. Можно выделить определенные институты, а именно московский МАТИ и тольяттинский государственный институт. Суть процесса заключается в возникновении микродуговых разрядов на поверхности детали, в результате чего формируется высокопрочное износостойкое покрытие (МДО - покрытие) [4]. Данный метод покрытия материалов используется различными институтами и поддерживает портнерские отношения с такими предприятиями как: ЗАО «Лада-Флект», ЗАО «Суперавто и ООО «Мекапром ТСССА Р».
Особенностью выпускной квалификационной работы (ВКР) является попытка последовательно реализовать подход «от свойств материала к свойствам изделия, конструкции». Приведенные зависимости свойств композиционных материалов от технологических параметров их производства, а также характеристик материалов могут быть непосредственно использованы в расчетах
В выпускной квалификационной работе рассмотрен эффективный способ получения защитных покрытий микродуговым оксидированием. Данный метод является прогрессивным, т.к. позволяет получить покрытия с высоким комплексом физико-механических и эксплуатационных свойств. Выявлены основные преимущества и недостатки МДО. В рамках работы были рассмотрены различные электролиты, а именно сернокислый и силикатно-щелочной.
Исследования структуры оксидных слоев позволило установить взаимосвязь между временем обработки. толщиной и пористостью оксидного слоя. Установлено, что повышение времени оксидирования ведёт увеличения толщины получаемого слоя и увеличивает его пористость.
Выбрано технологическое оборудование для проведения коррозионных испытаний.
Исследования на толщину и пористость полученных оксидных слоев проводились на лабораторных установках университета. Результаты показали что селикатно щелочной электролит способствует быстрому росту оксидной пленки. За 40 обработки толщина выросла в 5 раз, а именно с 50 мкм до 340 мкм. Также по результатам эксперимента пористость слоя так же увеличилась в два с половиной раза, с 4 процентов до 10 процентов. В сравнении с серникослотным электролитом получаемый результат лучше почти в 5 раз по толщине слоя, в 2 раза по пористости и 3 раза быстрее протекает реакция.
На исследуемых образцах также проводились испытания на коррозионную стойкость. Они показали, что композиционный материал, полученный методом МДО, превосходит базовый образец почти в 3 раз по эффективному защиты от коррозии. Анодирование проигрывает из-за сквозной пористости покрытия что влечет за собой увеличение коррозионной стойкости всего лишь в 1.5 раза. Таким образом, МДО является менее энергозатратным и более эффективным, в плане защиты от коррозии, способом нанесения покрытий на сплав АД1. Рационально подобранные режимы микродугового оксидирования позволяет получить качественные стекловидные покрытия, которые находят применение в различных агрессивных отраслях, таких как нефте-газодобыча и переработка, трубопроводы.
Были проведены экспериментальные исследования на базе ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет». Полученные покрытия методом МДО исследованы на коррозионную стойкость, на толщину и качество полученного покрытия. Установлено, что при правильном подборе времени микродугового оксидирования получается функциональное и бездефектное стекловидное покрытие с заданными свойствами.
