Фрикційні властивості МДО–покриттів на алюмінієвих сплавах

Abstract

Досліджені фрикційні характеристики покриттів на алюмінієвому сплаві Д16, які сформовані методом мікродугового оксидування (МДО) в лужно-силікатному електроліті при катодно-анодному режимі. Досліджена структура та морфологія робочого шару поверхні МДО МДО–покриття, який працює в парах тертя з чавуном, сталлю та МДО–покриттям в умовах змащування дизельною оливою та водою. Показана користь від наявної пористості робочого шару МДО МДО–покриття, яка складає 5–10% та сприяє утримуванню мастила в зоні тертя. Вивчено фазовий склад, твердість покриттів та визначено коефіцієнт тертя ковзання на машині тертя СМЦ-2 за схемою «диск–колодка» при використанні в якості мастила води і дизельної оливи; навантаження змінювалось від 0,2 до 2 кН, номінальний тиск від 1 до 11 МПа. Встановлено, що МДО МДО–покриття має кристалічну будову, фазовий склад – високотемпературні модифікації окислу алюмінію (α- Аl₂О₃ і γ- Аl₂О₃), твердість – 18000 – 20000 МПа. Встановлено, що коефіцієнт тертя ковзання пари сірий чавун – МДО–покриття, сталь – МДО–покриття та МДО по МДО знижується до значення 0,01 - 0,013 в умовах мастила. Виявлено, що в парі МДО–покриття – МДО–покриття антифрикційні властивості проявляються в умовах змащування як оливою, так і водою. Низький коефіцієнт тертя для пари покриття-покриття у випадку змащування водою пояснюється високими гідрофільними властивостями оксидних контактуючих поверхонь, що дозволяє рекомендувати їх до використання у підшипниках ковзання (вкладишах) гідротурбін. Зроблено висновок щодо причин, які обумовлюють низький коефіцієнт тертя досліджуваних зразків.

Aluminum alloys are widely used in mechanical engineering due to their physical and mechanical properties. However, their low wear resistance and burr resistance limit their use in friction nodes. In this regard, parts made of aluminum alloys operating under conditions of sliding friction require surface strengthening, which determines the friction wear parameters. Research works in this direction allow increasing the reliability and service life of friction nodes. Ensuring the compatibility of friction pairs allows reducing the coefficient of friction and, as a result, to increase wear resistance. One of the effective methods of forming wear-resistant coatings on aluminum alloys is the method of micro-arc oxidation (MAO). The use of microarc discharges as highly concentrated energy sources to create conditions for high-temperature electrotechnical processes and phase transformations in the surface layer makes it possible to form structures based on high-temperature oxides on the surface of metals, which provides qualitatively new surface properties: high hardness, wear resistance, corrosion resistance in various environments. However, the use of oxide coatings in bearings is mainly due to their high wear resistance and corrosion.