Page 3 - НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

1

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Алюміній і його сплави використовують практично у
всіх галузях для виготовлення сучасної техніки, зокрема як конструкційні
матеріали в космічних та авіаційних апаратах, в автомобільній промисловості,
залізничному і водному транспорті, машинобудуванні тощо. Проте їм властиві
низькі зносостійкість та трибологічні характеристики, що суттєво обмежує їх
ширше використання. У світі 30-40% виробленої енергії витрачається на
подолання тертя. Втрати розвинених держав від зношування в машинобудуванні
сягають 4…5% національного доходу, а витрати на ремонт і техобслуговування
машин часто в рази перевищують їх вартість.
Для підвищення фізико-механічних характеристик (зносостійкості та
трибологічних властивостей) конструкційних алюмінієвих сплавів та сталей
найчастіше використовують методи твердого анодування (ТА, Hard Anodic
Coatings) (P. Kwolek, M. Roshani, T. Aerts, A. Bozza), плазмоелектролітного
оксидування (ПЕО) (М. Д. Клапків, T. Lampke, A. López-Ortega, A. L.Yerokhin,
J. A. Curran) та газотермічного напилювання покриттів (М. М. Студент,
К. А. Ющенко, Ю. С. Борисов, В. Н. Коржик, J. R. Davis). Метод ТА технологічно
простий, відносно дешевий і досить поширений, але має суттєві недоліки, а саме:
низька твердість синтезованих шарів (≤ 500 HV), зносостійкість і малі товщини
(60…70 мкм). Окрім того відсутні достовірні дані щодо впливу технологічних
чинників процесу ТА на фізико-механічні характеристики анодованих шарів,
зокрема таких як наявність окисників в електроліті, імпульсів напруги впродовж
синтезу та їх термічної обробки. Метод ПЕО забезпечує високу твердість (≤ 2000
HV 0,3), абразивну зносостійкість, дещо більшу товщину (100…200 мкм)
синтезованих шарів та екологічність процесу. Однак немає інформації про вплив
елементів легування в електродугових покриттях на структуру, фазовий склад та
фізико-механічні характеристики синтезованих шарів. Обидва методи дають
змогу підвищити фізико-механічні характеристики нових деталей, проте, через
обмежену товщину синтезованих шарів вони непридатні для відновлення
зношених деталей. Метод електродугового напилювання (ЕДН) покриттів дає
змогу не лише зміцнювати нові деталі, але й відновлювати їх зношені поверхні.
Цей метод технологічно значно простіший та в 3…10 разів дешевший відносно
всіх інших газотермічних методів напилювання. Використання для напилювання
нових порошкових дротів (ПД) дає змогу наносити покриття товщиною 0,3…5 мм
з твердістю до 1200 HV 0,3. Однак малий асортимент електродних матеріалів
стримує ширше застосування цього методу в промисловості. Під час ЕДН на
сталеву основу в покриттях виникають значні залишкові напруження розтягу, що
релаксують шляхом виникнення в покриттях мікро- та макротріщин. Тому, брак
даних про когезійну міцність та рівень залишкових напружень у покриттях із ПД,
напилених на алюмінієві сплави, стримує розроблення технології відновлення
деталей з цих сплавів методом ЕДН.
Без урахування впливу вище перелічених чинників неможливо обґрунтувати
вибір електролітів та режимів ТА і ПЕО та компонентний склад шихти ПД для
створення покриттів з наперед заданими функціональними властивостями на