Способ наполнения анодных оксидных покрытий на алюминиевых сплавах

 

Изобретение относится к способам наполнения анодных оксидных покрытий на алюминиевых сплавах антифрикционным веществом, позволяющим получить антифрикционные и износостойкие покрытия. Предложен способ наполнения анодных оксидных покрытий на алюминиевых сплавах в водном коллоидном растворе частиц фторированного графита, стабилизированных поверхностно-активным веществом, отличающийся тем, что процесс наполнения проводят при комнатной температуре и постоянном перемешивании раствора в растворе, содержащем фторированный графит и синтанол АЛМ-10 при следующем соотношении компонентов, г/л: фторированный графит 20 - 50, синтанол АЛМ-10 2,0 - 5,0. Технический результат изобретения заключается в повышении износостойкости покрытий и улучшении стабильности процесса наполнения оксидных покрытий. 1 табл.

Изобретение относится к способам наполнения анодных оксидных покрытий на алюминиевых сплавах антифрикционным веществом, позволяющим получить антифрикционные и износостойкие покрытия.

Известен способ наполнения анодных оксидных покрытий на алюминиевых сплавах частицами графита из коллоидного раствора графита в изопропиловом спирте при комнатной температуре /патент Австралии N 404263, 1970 г./. Однако графит имеет хорошие антифрикционные свойства только на воздухе в присутствии влаги, а в условиях вакуума коэффициент трения при использовании графита в качестве твердой смазки резко возрастает.

Наиболее близким к изобретению является способ наполнения анодных оксидных покрытий на алюминиевых сплавах частицами фторированного графита из водного коллоидного раствора /авторское свидетельство СССР N 827615, 1981 г./, содержащего, г/л: Фторированный графит - 10 - 50 Синтанол ДС-10 - 0,5 - 1,5 при температуре 80 - 95^oC в течение 30 - 45 мин.

Получаемое таким образом покрытие имеет хорошие антифрикционные свойства как на воздухе, так и в вакууме.

Однако указанный способ имеет существенный недостаток. Процесс наполнения и, соответственно, антифрикционные и износостойкие характеристики получаемого покрытия, нестабильны. При повторном использовании раствора указанные характеристики покрытия постепенно /а иногда и резко/ ухудшаются. Причиной этой нестабильности является постепенная коагуляция коллоидных частиц фторированного графита в процессе работы раствора при повышенной температуре 80 - 95^oC. Образующиеся же более крупные частицы фторированного графита не могут попасть в поры аноидной оксидной пленки. При этом коллоидный раствор частично превращается в суспензию, в которой происходит седиментация, т.е. осаждение ее частиц на дно сосуда, что наблюдается визуально. Кроме того, при резком охлаждении горячего коллоидного раствора, которое возникает после загрузки в небольшой объем раствора нескольких холодных образцов, наблюдается полная коагуляция коллоидных частиц фторированного графита с выпадением осадка на дно сосуда. В этом случае раствор полностью разлагается.

Поставлена задача повысить стабильность процесса наполнения анодных оксидных пленок на алюминиевых сплавах и износостойкости получаемых покрытий.

Указанная задача решается тем, что в известном способе наполнения анодных оксидных покрытий на алюминиевых сплавах в водном коллоидном растворе частиц фторированного графита, стабилизированных поверхностно-активным веществом, согласно изобретению, процесс наполнения проводят в растворе, содержащем, г/л: Фторированный графит - 20 - 50 Синтанол АЛМ-10 - 2,0 - 5,0 при комнатной температуре и постоянном перемешивании раствора.

Так как коллоидные частицы фторированного графита стабилизируются за счет адсорбции на их поверхности поверхностно-активного вещества /синтанола/ при их совместном растирании, то основной причиной недостаточной стабильности коллоидного раствора является недостаточное содержание синтанола по отношению к фторированному графиту, которое составляет в известном способе от 1: 20 до 1:33. Опыты показали, что для достижения стабильности раствора и процесса наполнения указанное соотношение должно быть не менее, чем 1:10. Большее содержание синтанола уже ухудшает стабильность получаемых триботехнических характеристик покрытия. Причиной этого является мицеллообразование между молекулами синтанола, которое резко изменяет все свойства раствора и тоже приводит к процессу седиментации частиц фторированного графита.

Чтобы исключить нестабильность коллоидного раствора фторированного графита за счет его нагрева или резкого охлаждения, процесс наполнения анодного оксидного покрытия проводят при комнатной температуре и постоянном перемешивании раствора при комнатной температуре и постоянном перемешивании раствора в течение 30 - 40 мин. Меньшее время выдержки приводит к недостаточной износостойкости получаемого покрытия, а большее - уже не увеличивает достигнутую износостойкость покрытия.

Синтанол ДС-10, указанный в прототипе, в настоящее время не выпускается промышленностью, поэтому вместо него взят синтанол АЛМ-10, тоже из класса оксиэтилированных первичных жирных спиртов.

Для экспериментальной проверки заявляемого способа были опробованы 8 различных вариантов, отличающихся составом раствора или режимом наполнения анодного оксидного покрытия. Образцы из алюминиевого сплава АМг6 в виде двух дисков диаметром 50 мм и шириной 10 и 12 мм, с шероховатостью Ra 2,5 мкм рабочей поверхности, надежно крепили к токоподводу из алюминиевой проволоки, обезжиривали и анодировали в стандартном электролите, содержащем 180 - 200 г/л серной кислоты, при температуре 22 - 23^oC, плотности тока 1,5 А/дм² в течение 45 мин. Далее образцы промывали холодной проточной водой в течение 10 мин, ополаскивали дистиллированной водой и погружали в коллоидный раствор фторированного графита. Раствор готовили тщательным растиранием расчетной смеси фторированного графита и синтанола АЛМ-10 в фарфоровой ступке с последующим растворением ее в дистиллированной воде. Время выдержки образцов в растворе при комнатной температуре составляло от 20 до 50 мин при непрерывном перемешивании раствора магнитной мешалкой. Затем образцы выдерживали несколько часов на воздухе, а потом сушили при температуре 100 - 120^oC в течение 1 ч.

Триботехнические испытания готовых образцов проводили на машине трения СМТ-1 в условиях сухого трения на воздухе по схеме "диск-диск"/т.е. пары трения алюминий-алюминий/ при нагрузке 400 H с 10% проскальзыванием дисков. Расчетная удельная нагрузка составляла 203 МПа, а скорость скольжения - 0,078 м/с. По трибограммам определяли начальный и минимальный /после притирки/ коэффициенты трения, а также ресурс работоспособности покрытия R по времени испытания до резкого возрастания момента трения и появления полоски задира на образцах. Значения R воспроизводились с точностью ± 20 мин. В нижеприведенной таблице даны среднеарифметические значения R для трех образцов, обработанных в одном растворе и по одному режиму.

Из таблицы следует, что известный способ не обеспечивает стабильной износостойкости получаемых покрытий, а предлагаемый способ /варианты 2 - 4 и 6 - 7/ обеспечивает требуемую износостойкость покрытия /R около 6 ч/ и через 25 сут после приготовления раствора. Варианты 1 и 5 показали недостаточную износостойкость покрытий из-за недостаточного содержания фторированного графита в растворе /вариант 1/ или недостаточного времени выдержки образцов в растворе /вариант 5/. Вариант 8 нецелесообразен, так как достигнутое значение R уже не увеличивается.

Таким образом, использование заявляемого изобретения позволяет повысить стабильность процесса наполнения коллоидными частицами фторированного графита анодных оксидных пленок на алюминиевых сплавах и, соответственно, стабильность износостойкости получаемых покрытий.

Формула изобретения

Способ наполнения анодных оксидных покрытий на алюминиевых сплавах в водном коллоидном растворе частиц фторированного графита, стабилизированных поверхностно-активным веществом, отличающийся тем, что процесс наполнения проводят в растворе, содержащем фторированный графит и синтанол АЛМ - 10 при следующем соотношении компонентов, г/л: Фторированный графит - 20 - 50 Синтанол АЛМ - 10 - 2,0 - 5,0
при комнатной температуре и постоянном перемешивании раствора.

РИСУНКИ

Рисунок 1