Упрочнение стальных изделий микродуговым оксидированием с использованием алюминиевого подслоя, полученного холодным газодинамическим напылением

Abstract

Показана эффективность создания оксидокерамических покрытий на поверхности стальных изделий сочетанием предварительного холодного газодинамического напыления алюминиевого подслоя и последующего его микродугового оксидирования. Полученные газодинамические покрытия представляют собой композиционный материал, состоящий из алюминиевой матрицы и включений частиц корунда (~15 %), усвоенных из напыляемого порошка. Однородная с низкой (1–6 %) пористостью структура основы и равномерно распределенные в ней частицы корунда обеспечивают высокий уровень адгезии (до 122 МПа), твердости (до 1140 МПа) и критической деформации до разрушения (до 46 %) покрытия. Сформированные на алюминиевом подслое керамические покрытия толщиной до 180 мкм характеризуются однородной структурой основного слоя. Фазовый состав поверхностных слоев покрытий представлен g-Al2O3, высокопрочным a-Al2O3 оксидами и муллитом, содержание которых составляет 45, 40, 15 % соответственно. При удалении от поверхности вглубь покрытия отмечается значительный (до 80 %) рост содержания a-Al2O3 при одновременном снижении объемной доли g-Al2O3 и отсутствии муллита. Следствием этого является достаточно высокий (до 19 ГПа) уровень максимальных значений твердости в этих слоях покрытия, снижение коэффициента трения до значения 0,048 на стадии установившегося изнашивания при ограниченной подаче масла, отсутствие износа керамического покрытия при этих условиях испытания.