CC BY
67
4. P. Gupta, G. Tenhundfeld, E.O. Daigle, D. Ryabkov, Surface & Coatings Technology 201 (2007) 8746-8760.
5. A.L. Yerokhin, X. Nie, A. Leyland, A. Matthews,
S.J. Dowey, Surface and Coatings Technology 122 (1999) 73-93.
6. Kai Wang, Bon-Heun Koo, Chan-Gyu Lee, Young-Joo Kim, Sung-Hun Lee, Eungsun Byon, Trans. Nonferrous Met. Soc. China 19(2009) 866-870.
УДК 621.81.004.67:621.785.5
A.B. Коломейченко, кандидат технических наук ФГОУ ВПО Орел гау
ИССЛЕДОВАНИЕ ТОПОГРАФИИ ПОВЕРХНОСТИ ПОКРЫТИЯ, СФОРМИРОВАННОГО МДО
Представлены результаты исследования топографии поверхности покрытия, сформированного микродуговым оксидированием (МДО), на сканирующем зондовом микроскопе в режиме атомно-силовой микроскопии. Ключевые слова: покрытие, МДО, сквозная пора,
топография.
Введение
Немаловажное значение среди других свойств покрытий занимает их пористость, которая образуется при горении микродуговых разрядов (МДР). Она включает в себя сквозную и замкнутую (тупиковую часть открытой пористости). Причём последняя образуется в результате термолиза компонентов электролита и оплавления МДР их продуктов (например, 8Ю2), в результате чего происходит частичное заполнение существующих сквозных пор. После перехода МДР в другое место пора, в которой он функционировал, превращается в канал с кратероподобным оплавленным устьем на внешней стороне покрытия (рис. 1) [1].
Рисунок 1 - РЭМ-фотография поры с внешней стороны покрытия, 10000х На пористость покрытий существенное влияние оказывают плотность тока, а также состав и температура электролита [2, 3, 4]. При температуре электролита 10...20°С сформированный упрочнённый слой имеет минимальную пористость, а при её увеличении до 50...60°С пористость существенно во'растает, главным обра'ом, 'а счёт растворения электролитом слабых мест в покрытии, в основном в
The work presents the topography research results of coating surface being formed by micro arc oxidation (MAO) on scanning probe microscope in the atomic force microscopy mode.
Key words: coating, micro arc oxidation (MAO), transverse pore, topography.
зонах замкнутых пор [1, 3]. Для химически инертных покрытий, сформированных МДО, основным
показателем их коррозионной стойкости и жаростойкости будет именно сквозная пористость. В связи с этим, для использования данных покрытий в качестве защитных от воздействия агрессивных сред остро встает вопрос их получения с минимально возможной сквозной пористостью при изготовлении и ремонте и'делий ра'личных отраслей машиностроения.
Мат ериалы и мет одика исследования
Для проведения исследований использовали сканирующий зондовый микроскоп Solver Next фирмы NT-MDT (рис. 2). Микроскоп позволяет проводить исследование топографии поверхности в режиме атомно-силовой микроскопии. Для работы с микроскопом исполь'уется программа Nova P9 фирмы NT-MDT. Исследования проводились в научно-исследовательском центре по
нанотехнологиям и наноматериалам в АПК ГНУ ГОСНИТИ Россельхозакадемии.
Зондовый датчик, применяемый в микроскопе при атомно-силовой микроскопии, состоит из
металлического чипа, закрепляемого в измерительной головке, кремниевого кантилевера и расположенного на нём кремниевого зонда (рис. 3). Отклонения кантилевера, возникающие за счёт взаимодействия 'онда с веществом, регистрируются ла'ерной системой, для чего он имеет зеркальное покрытие. Отклонения лазерного луча регистрируются диодом, сигнал которого 'а счёт обратной свя'и приводит к деформации пьезоэлементов. В микроскопе Solver Next зонд является неподвижным, а подвод и сканирование производятся пьезоэлементом, который перемещает образец. Исследования можно проводить контактным и полуконтактным методами.
При сканировании методом контактной топографии зонд сближается с образцом, в результате чего кантилевер отклоняется до заданного оператором значения за счет атомно-силового взаимодействия. При последующем движении зонда относительно образца за счёт неровности последнего угол отклонения кантилевера стремится измениться, но обратная свя'ь поддерживает его постоянным,
изменяя расстояние между измерительной головкой и образцом. Изменение данного расстояния принимается за высоту в каждой точке. При использовании полуконтактного метода
электрическими импульсами, подаваемыми на чип, создаются колебания кантилевера на резонансной частоте (порядка сотен кГц). При сканировании отслеживается изменение амплитуды колебаний за счёт контакта с веществом по аналогии с контактным методом.
Разрешение, достигаемое с помощью микроскопа Solver Next, равно радиусу острия используемого зонда. Для стандартных кремниевых зондов, которые использовались для исследований, оно равно 10 нм. Максимальный размер сканируемой области в плоскости - 100x100 мкм, максимальный диапазон по высоте - 10 мкм. Размеры исследуемого образца не превышали 20x20x7 мм при массе не более 20 г.
Рисунок 2 - Общий вид сканирующего зондового микроскопа Solver Next 2 1 3
Рисунок 3 - Изображение со встроенной видеокамеры микроскопа, 150х: 1 - покр+ітие; 2 - термореактивная пластмасса для заливки шлифов; 3 - алюминиевый сплав;
4 - кантилевер микроскопа; 5 - зондовый датчик микроскопа
Покрытие формировали в электролите следующего состава: КОН = 3 г/л, Ка28Ю3 = 10 г/л, остальное - дистиллированная вода. Режимы МДО:
плотность тока - 20 А/дм , продолжительность оксидирования - 2 ч., температура электролита -20°С, соотношение катодного и анодного токов - 1,0. Исследовалось как внешняя поверхность покрытия, так и поперечный шлиф+i, из которых изготавливались образцы необходимого размера. Для приготовления поперечных шлифов (рис. 4)
использовали высокоточный отрезной станок Minitom “Struerus”, автоматический электрогидравлический пресс CitoPress-1 “Struerus” и шлифовальнополировальный станок LaboPol-5 “Struerus” (рис. 5-7).
Рисунок 4 - Общий вид поперечных шлифов
Рисунок 5 - Общий вид высокоточного отрезного станка Minitom “Struerus”
Рисунок 6 - Общий вид автоматического электрогидравлического пресса CitoPress-1 “Struerus”
Рисунок 7 - Общий вид шлифовально-полировального станка ЬаЬоРо1-5 ‘^гиегш”
Результаты и их обсуждение
Исследования, проведенные в режиме атомносиловой микроскопии, показали, что рельеф внешней поверхности покрытия на плоскости 60 х 60 мкм и'меняется от 0 (самые тёмные места) до 3 мкм (самые светлые места). Это обусловлено как рельефом самой подложки, так и процессом формирования покрытия. Отдельные частицы, формирующие покрытие, имеют размеры от 0,5 до 2 мкм (рис. 8 и 10).
Рисунок 8 - Топография внешней поверхности покрытия на плоскости 60 х 60 мкм
Исследования на поперечных шлифах по'волили установить, что покрытие плотное. В нем имеются скво'ные и 'амкнутые поры, причем первые встречаются 'акупоренными на ра'ном удалении как от внешней, так и от внутренней сторон покрытия. Форма пор разнообразная, от изометричной до вытянутой. Размеры пор колеблются от 2 до 6 мкм (рис. 9 и 10).
Выводы
1. С использованием современного оборудования установлено, что рельеф внешней поверхности покрытия изменяется от 0 до 3 мкм. Отдельные частицы, формирующие покрытие, имеют размеры от 0,5 до 2 мкм. Форма пор разнообразная от изометричной до вытянутой. Размеры пор колеблются от 2 до 6 мкм.
2. При использовании указанных в статье состава электролита и режимов МДО сквозная пористость покрытий, сформированных на ра'личных алюминиевых сплавах, не превысит 4%. Это позволит обеспечить высокие 'ащитные свойства для и'делий ра'личных отраслей машиностроения, которые эксплуатируются в агрессивных средах.
Литература
1. Суминов, И. В. Микродуговое оксидирование
(теория, технология, оборудование) /
И. В. Суминов, А. В. Эпельфельд, В.Б. Людин [и др.]. - М.: ЭКОМЕТ, 2005. - 368 с.: ил.
2. Батищев, А.Н. Свойства покрытий, сформированных микродуговым оксидированием /
A. Н. Батищев, А. В. Ферябков, А. Л. Севостьянов // Изв. Орл. гос. техн. ун-та. Сер. Строительство. Транспорт. - Орёл, 2004. - № 1-2. - С. 67-69.
3. Коломейченко, А. В. Влияние режима МДО на плотность покрытий / А.В. Коломейченко, Н.С. Чернышов // Ремонт, восстановление, модернизация. - 2006. - №7. - С.12-14.
4. Новиков, А. Н. Пористость МДО-покрытий на восстановленных поверхностях деталей и' алюминиевых сплавов / А. Н. Новиков,
B. В. Жуков // Ремонт, восстановление, модернизация. - 2005. - № 6. - С. 7-9
Рисунок 9 - Профиль внешней поверхности покрытия на дистанции 10 мкм в зоне единичной поры
Вестник
ОрелГАу
№2(29)
апрель
2011
Теоретический и научно-практический журнал. Основан в 2005 году
Учредитель и издатель: Федеральное государственное образовательное учреждение выгалего профессионального образования «Орловский государственный аграрный Университет»____________________________________________
Редакционный совет: Парахин Н.В. (председатель) Амелин А.В. (зам. председателя) Астахов С.М.
Белкин Б.Л.
Блажнов А.А.
Буяров В.С.
Гуляева Т.И.
Гурин А.Г.
Дегтярев М.Г.
Зотиков В.И.
Иващук О.А.
Козлов А.С.
Кузнецов Ю.А.
Лобков В.Т.
Лысенко Н.Н.
Ляшук Р.Н.
Мамаев А.В.
Масалов В.Н.
Новикова Н.Е.
Павловская Н.Е.
Попова О.В.
Прока Н.И.
Савкин В.И.
Степанова Л.П.
Плыгун С.А. (ответств. секретарь) Ермакова Н.Л. (редактор)
Адрес редакции: 302019, г. Орел, ул. Генерала Родина, 69. Тел.: +7 (4862) 45-40-37 Факс: +7 (4862) 45-40-64 E-mail: nichо[email protected] Сайт журнала: http://ej.orelsau.ru Свидетельство о регистрации ПИ №ФС77-21514 от 11.07. 2005 г.
Технический редактор Мосина А.И. Сдано в набор 14.04.2011 Подписано в печать 28.04.2011 Формат 60x84/8. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс.
Объём 18 усл. печ. л.
Тираж 300 экз. Издательство Орел ГАУ, 302028, г. Орел, бульвар Побед+i, 19. Лицензия ЛР№021325 от 23.02.1999 г.
Журнал рекомендован ВАК Минобрнауки России для публикаций научных работ, отражающих основное научное содержание кандидатских и докторских диссертаций
Содержание номера
Научное обеспечение развития растениеводства
Парахин Н.В. Устойчивость растениеводства как главный фактор развития АПК................... 2
Новикова Н.Е., Зотиков В.И., Фенин Д.М. Механизм+i антиоксидантной защиты при адаптации
генотипов гороха (Pisum sativum l.) к неблагоприятным абиотическим факторам среды........... 5
Янова A.A., Кондыков И.В., Иконников А.В., Чекалин Е.И., Амелин А.В., Державина Н.М. Архитектоника растений современных сортов чечевицы в связи с устойчивостью их агроценозов к
полеганию................................................................................... 9
Павловская Н.Е., Сидоренко В.С., Костромичёва Е.В. Супероксиддисмутазная активность как
тест-система для выявления физиологического действия гордецина.............................. 12
Титов В.Н., Мамонов А.Н. Перспективы использования различных видов донника и фацелии в
качестве фитомелиорантов в условиях Саратовской области..................................... 15
Научное обеспечение развития животноводства Балакирев H.A. Задачи отрасли клеточного пушного звероводства России по выходу из кризиса.... 18 Шилов А.И., Шилов O.A. Производство молока и молочных продуктов от коров разных генотипов. 20 Мосягин В.В., Максимов В.И., Федорова Е.Ю. Возрастная динамика АТФазной активности цитоплазматических мембран эритроцитов цыплят-бройлеров кроссов «Бройлер-6» и «ISA» при
скармливании пептидной кормовой добавки и сукцината......................................... 25
Масалов В.Н., Сеин Д.О., Ильючик А.К. Возрастные изменения морфологической структуры
аденогипофиза у свиней...................................................................... 30
Лещуков К.А., Мамаев А.В. Как получить качественную свинину для переработки?................ 32
Рациональное природопользование и мониторинг природно-техногенной среды
Степанова Л.П., Мышкин А.И., Коренькова Е.А., Моисеева М.Н. Экологическая оценка влияния
сельскохозяйственного производства на интенсивность загрязнения окружающей среды............36
Бессонова Е.А. Эколого-экономическая эффективность внедрения адаптивно-ландшафтного
земледелия.................................................................................. 41
Иванов Н.И. Предложения по природоохранным мероприятиям на землях сельскохозяйственного
назначения Центрального федерального округа................................................. 44
Селезнев К.А., Лысенко Н.Н., Лобков В.Т., Плыгун С.А. Особенности формирования химического состава подземных вод Орловской области........................................ 48
Инженерно-технические решения в апк Яровой В.Г., Сергеев Н.В., Шипик Л.Ю. Оптимальное соотношение мощности двигателя и массы
сельскохозяйственного трактора.............................................................. 61
Михайлов М.Р., Жосан А.А. К вопросу планирования сезонной наработки зерноуборочных
комбайнов в зависимости от срока их эксплуатации............................................ 63
Пас тухов А.Г., Тимашов Е.П. Перспективные стенды для ресурсных испытаний карданных
передач..................................................................................... 66
Баранов Ю.Н., Загородних А.Н., Копылов С.А. Логико-графический анализ возникновения опасностей столкновения транспортных средств при визуальном отражении процесса их
торможения.................................................................................. 70
Котельников В.Я., Жилина К.В., Мотин Д.В., Поветкин И.В., Котельников А.В. Статистическая
динамика энергосберегающего рабочего органа для шелушения зерна............................. 74
Искендеров Э.Б. К вопросу интенсификации основной обработки почвы в земледелии.............. 78
Калашникова Н.В., Булавинцев Р.А., Кашеварников В.Ю. Устройство для установки глубины
заделки семян............................................................................... 81
Шарупич В.П., Шарупич Т.С., Коломыцев Е.В. Влияние дополнительного искусственного облучения на фенологические, биометрические и продукционные показатели томата сорта «Пламя»
при выращивании методом многоярусной узкостеллажной гидропоники............................. 84
Горшков Ю.Г., Старикова Н.А. Оптимизация функционирования воротных проёмов
производственных сельскохозяйственных помещений за счёт инженерных решений.................. 89
Лялякин В.П. Восстановление деталей - важный резерв экономии ресурсов....................... 95
Косенко А.В., Казански В.А., Кузнецов Ю.А. Влияние модуля силиката на технологические
свойства ПЭО покрытий....................................................................... 97
Коломейченко А.В. Исследование топографии поверхности покрытия, сформированного МДО......... 101
Стребков С.В., Казаринов А.В., Тит ов С.И. Компоненты базовой основы трибологически
активных присадок........................................................................... 104
Астахов С.М., Беликов Р.П. Состояние и пути повышения эффективности функционирования
распределительных сетей в агропромышленном комплексе........................................ 106
Жосан А.А., Ревякин М.М. Топология построения систем самодиагностики: вариативность и
оптимальность............................................................................... 109
Суров Л.Д., Фомин И.Н. Контроль изменений состояния головного выключателя в линии
кольцевой сети.............................................................................. 112
Сорокин Н.С. Блок подсоединения датчика системы распознавания аварийных ситуаций в
распределительных сетях 6-35 кВ............................................................. 118
Чернышов В.А., Чернышова Л.А. Самоидентификация замыканий на землю в сетях с
изолированной нейтралью посредством спутниковой системы навигации........................... 120
Глушак Н.В., Грищенков А.И. Инновационный процесс: эволюция, эффективность, проблематика 123 Шкрабак В.С., Баранов Ю.Н., Загородних А.Н. Обеспечение безопасных перевозок в
агропромышленном комплексе.................................................................. 129
Яковлева Е.В., Полехина Е.В. Проблемы безопасности труда в сельском хозяйстве............... 132
Карпович Э.В. Опыт применения программированных пособий для подготовки высококвалифицированных агроинженерных кадров............................................. 134
© ФГОУ ВПО Орел ГАУ, 2011
