CC BY
37
ЛИТЕРАТУРА
1. Kurze P. et all. Micro Arc/ Spark Anodizing - was ist das? Micro Arc/ Spark Anodizing - what is that? Galvanotechnik. 2003, no. 8, p. 1850 - 1863.
2. Мамаев А.И., Мамаева В.А. Сильноточные процессы в растворах электролитов.- Новосибирск.: Изд. СО РАН, 2005. 255 с.
3. Суминов И.В., Эпельфельд А.В., Людин В.Б. и др. Микродуговое оксидирование: Теория, технология, оборудование. М.: ЭКОМЕТ, 2005. 368 с.
4. Артемов И.И. Повышение долговечности шаровых опор легковых автомобилей / И.И. Артемов, А.А. Войнов // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2007. № 9. С. 43-50.
5. Артемов И.И., Уханов А.П. История техники. Автотракторостроение. Учебное пособие. Пенза, 2005.
6. Чубенко А.К., Мамаев А.И., Будницкая Ю.Ю., Дорофеева Т.И. Роль длительности токового импульса как фактор управления физико-механическими характеристиками анодно-оксидных покрытий на примере сплава алюминия Д16//Научно-технический вестник Поволжья. 2013. № 2. С.62-64.
УДК 544.653.22
Нуридинов О.Б. , Рамазанова Ж.М. , Ергалиев Д.С.
Евразийский Национальный университет им. Л.Н. Гумилева, Астана, Казахстан
ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ
Рассмотрены возможности получения покрытий, путем формирования оксидного покрытия различной пористости наалюминия и его сплавах плазменно--электролитическим способом. Полученные пористые оксидные покрытия могут быть наполнены металлом и полимерами с целью увеличения их функциональных характеристик. Ключевые слова:
плазменно-электролитический способ, пористость, коэффициент трения.
Введение
Алюминий и его сплавы находят широкое применение как конструкционный материал. Основные достоинства алюминия и его сплавов - это лёгкость, податливость штамповке, коррозионная стойкость, высокая теплопроводность, неядовитость его соединений. Алюминий и его сплавы являются основным сырьем в авиационной и авиакосмической промышленности, также они широко используются в пищевой промышленности, строительстве и в других отраслях народного хозяйства. При этом на изделия из алюминия и его сплавов требуется проводить нанесение покрытий.
Пленки, образующиеся при анодной обработке алюминия, обладают достаточной толщиной и рядом ценных свойств. Существуют несколько способом получения оксидных пленок на поверхности алюминия и его сплавах.
Одним из перспективных методов получения анодно-оксидных пленок, с различными физико-химическими и механическими свойствами, является плазменно-электролитический метод или метод микродугового оксидирования (МДО) [1,2]. МДО - это электрохимический процесс, протекающий при высокой напряженности электрического поля и сопровождающийся образованием микроплазмы и микрообластей с высоким давлением за счет образующихся газов, что в свою очередь, приводит к протеканию высокотемпературных химических превращений, транспорту вещества в дуге. Ранее было установлено, что при обработке поверхности микроплазменным воздействием на ней формируется покрытие с высокими физико-механическими, адгезионными свойствами, которые не разрушаются при появлении
критических механических локальных воздействий [3,4]. Сформированные оксидные покрытия в режиме МДО обладают различной пористостью. Введение в поры различных материалов позволяет получить композиционные покрытия с различными функциональными свойствами.
Материалы и методы
Для формирования покрытий методом МДО использовали образцы, выполненные из сплава Д-16, площадью 8 см2. Формирование оксидного покрытия осуществляли в растворе электролита, содержащие фосфаты, бораты, гидроксиды щелочных металлов. Также в раствор электролита вводили органические добавки. Электролит готовили на дистиллированной воде из реактивов марки «ч.д.а», «х.ч».
Процесс МДО вели с использованием импульсного анодно-катодного источника питания, который позволял получать биполярные импульсы напряжения прямоугольной трапецеидальной формы, и предусматривал плавную регулировку длительности каждого из них, а также амплитуды напряжения анодного и катодного импульсов.
Образцы перед нанесением оксидного покрытия методом МДО подвергались механической полировке и имели шероховатость Яа=0,09-0,1 мкм. Шероховатость покрытий измеряли профилометром портативным 2 96 модели. Пористость, форму, распределение пор по размерам анализировали путем обработки микрофотографий поверхности исследуемых образцов, полученных на растровом электронном микроскопе ISM-84 пользуясь методами планиметрии, секущих и точек, как отношение площади изображения пор к общей площади участка наблюдения [5].
х 2500
Рисунок 1 - Влияние соотношения анодной и катодной плотностей тока (ia/ik, А/дм2) на распределение
б)-50/133, в)-50/250
металла возникают локальные микроплазменные разряды. Под их воздействием происходит изменение структуры оксидной пленки. И, как правило, в местах искрения образуются поры. Форма пор может
и формы пор а) - 50/66
Обсуждение результатов
Пористость оксидных покрытий находится в зависимости от режимов формирования покрытия и природы электролита.
При прохождении электрического тока через границу раздела электрод-раствор на поверхности
быть различна. Наиболее простая форма пор округлая, и она меняется в зависимости от различных факторов процесса микроплазменной обработки.
В зависимости от режима процесса можно получать покрытия различной пористости [6]. Особенно на пористость оказывает влияние соотношение анодного и катодного плотностей токов. Ниже приведены микрофотографии серии образцов с оксидным покрытием, полученных при различных соотношениях плотностей тока. Пористость покрытия при этом меняется от 3,6 до 5,4 % в зависимости от соотношения анодного и катодного плотностей токов.
Как видно из рисунка 1 увеличение катодной составляющей импульса тока приводит к равномерному распределению пор и образованию пор округлой формы. При прохождении катодного импульса тока происходит подщелачивание приэлектродного слоя по катодной реакции
2Н20+ 2 в =И2+20И-
Увеличение рН электролита в порах приводит при микпроплазменном процессе к изменению геометрических размеров пор [7-9]. Также гидроксиды ионов металла под воздействием искровых пробоев гидролизуются и под воздействием высокой температуры превращается в оксиды, способствующие за-ращиванию поры и возникновению искрового разряда в «слабых» местах, тем самым обеспечивая получение однородного оксидного покрытия по толщине
по всей поверхности образца. При этом наблюдается равномерный характер распределения искровых разрядов по поверхности образца.
Для получения многофункциональных покрытий, а также уменьшения коэффициента трения в поры можно вводить полимерные и металлические материалы.
Для введения в поры металлического материала с целью уменьшения коэффициента трения можно использовать медь. Осаждение меди можно производить как химическим, так и электрохимическим методами. В качестве электролита можно использовать раствор, содержащий сульфат меди, ацетат натрия, уксусную кислоту для доведения рН раствора до 5 и 5,6, при химическом методе осаждения.
Для получения оксидно-полимерного покрытия в поры вводится полимерный материал из растворов, а также методом электростатического напыления. В качестве полимера может быть использованы полиамид, фторопласт марки Ф-32М, эпоксидная смола.
Выводы
Таким образом, методом микродугового оксидирования можно получать покрытия с различной пористостью. С целью получения покрытия с различными функциональными свойствами можно в поры вводить различные материалы: металл, полимер.
ЛИТЕРАТУРА
1. Суминов И.В., Эпельфельд А.В., Людин В.Б. и др. Микродуговое оксидирование: Теория, технология, оборудование. М.: ЭКОМЕТ, 2005. - 368 с.
2. Yerokhin A. L., Nie X., LeylandA., Matthews А., Plasma electrolysis for surface engineering// Surface and Coatings Technology, - 1999.- 122.- С. 73-93.
3. Рамазанова Ж.М., Мамаев А.И. Получение износостойких, функциональных оксидных покрытий на сплавах алюминия методом микродугового оксидирования. Физика и химия обработки материалов. 2002, №2, с.67-69.
4. Мамаев А.И., Мамаева В.А. Сильноточные процессы в растворах электролитов.- Новосибирск.: Изд. СО РАН, 2005.-255 с.
5. Салтыков С.А. Стереометрическая металлография, М.: Металлургия, 1970, 375 с.
6. Будницкая Ю.Ю., Мамаев А.И., Мамаева В.А., Выборнова С.Н. Исследование влияния режимов формирования анодно-оксидных покрытий на их пористость. Перспективные материалы. 2002, №3, с.48-55.
7. Артемов И.И. Эксплуатационные материалы. Учебник для студентов вузов. Пенза, Изд.ПГУ. - 2006.
8. Евстифеев A.A. Модели минимизации направленного ущерба транспортной системы при отсутствии информации / A.A. Евстифеев, Н.А. Северцев // Вопросы теории безопасности и устойчивости систем. 2009. № 11. С. 137-145.
9. Ракоч А.Г., Дуб А.В., Бардин И.В. и др. К вопросу о влиянии комбинированных режимов на предельную толщину микродуговых покрытий // Коррозия: материалы, защита. - 2009. - № 11. - С. 3236
УДК 544.653.22
Головяшкин А.А., Головяшкин А.Н., Мартынов А.В.
ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия
ИНФРАКРАСНЫЕ ДЕТЕКТОРЫ: ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ПИРОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Известно много диэлектрических материалов, которые обладают электрической поляризацией при отсутствии внешнего электрического поля. К таким материалам относят и пироэлектрики. Пироэлек-трики можно выделить из огромной массы обычных диэлектриков по симметричному признаку: их симметрия должна быть достаточно низкой, чтобы в кристалле осталось хотя бы одно направление, которое не меняет знака под действием поля.
Наличие полярной оси в кристалле находит свое отражение в его определенной асимметрии в расположении атомов (ионов) в кристаллической решетке - несовпадении центров тяжести положительных и отрицательных зарядов в элементарной ячейке. Существование такой спонтанной электрической поляризации приводит к появлению связанного электрического поверхностного заряда на гранях кристалла и обусловленного ими электрического поля.
Пироэлектрические материалы по особенностям своей микроструктуры разделяются на ряд групп.
Основными из них являются пироэлектрические: а) кристаллы, б) керамика, в) полимеры, г) стеклокерамика, д) композиты, е) толстые и тонкие пленки[1].
Использование параэлектриков основано на том, что происходящий в них пироэлектрический эффект
позволяет преобразовывать изменение температуры пироэлектрика, в электрические сигналы.
Активные элементы на основе пироэлектриков используются в пироэлектрических приемниках излучений, пироэлектрических преобразователях изображения, тепловизионных системах, пироэлектрических видиконах, пироэлектрических генераторах рентгеновского и нейтронного излучения, пироэлектрических преобразователях энергии, пироэлектрических датчиках ударных волн [2].
Из всего разнообразия устройств всех меньше продвинулись в модернизации пироэлектрические преобразователи энергии. Это связано с тем, что они имеют КПД гораздо ниже, чем у других термоэлектрических преобразователей (например, чем у термоэлектрических модулей на основе соединений теллурида висмута (Bi2Teз) [3]).
Из этого следует, что очень важно производить исследования в данной сфере для развития отечественной промышленности и науки. Один из путей развития пироэлектрических устройств - поиск и внедрение новых материалов для активных элементов детекторов.
Выбор пироэлектрического материала для конкретного вида устройств осуществляется с помощью анализа параметров пироэлектрического качества. Проведя этот анализ можно прогнозировать в каком
