CC BY
31УДК 620.197
ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА ПОРИСТОСТЬ МДО-ПОКРЫТИЙ
Т. В. Трушкина, А. В. Гирн, Д. В. Раводина, Р. В. Алякрецкий
ОАО «Красноярский машиностроительный завод» Российская Федерация, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 29 Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: [email protected]
Основной характеристикой покрытий, обеспечивающей их коррозионную стойкость, будет являться минимальная сквозная пористость упрочненного слоя, таким образом, целью работы является получение оксидных покрытий с минимальной сквозной пористостью. Представлены результаты проведенных исследований морфологии поверхности и коррозионных испытаний. Выявлено, что характер пористости оксидного покрытия зависит от плотности и соотношения токов, установлены технологические режимы обработки, при которых образуется покрытие с минимальной пористостью.
Ключевые слова: МДО-покрытие, пористость, коррозионная стойкость.
INFLUENCE OF TECHNOLOGICAL PARAMETERS ON THE POROSITY OF THE MAO COATING
T. V. Trushkina, A. V. Girne, D. V. Ravodina, R. V. Alyakretsky
JSC "Krasnoyarsk Machine-Building Plant" 29, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russian Federation Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russian Federation E-mail: [email protected]
The main characteristics of the coating, which provides corrosion resistance, will be a minimum through-porosity of the hardened layer, so the aim is to obtain oxide coatings with minimal porosity through. The results of studies of the surface morphology and corrosion tests are presented. It is revealed that the nature of the porosity of the oxide coating depends on the density and the ratio of the currents, technological processing modes which can be used to form a coating with minimum porosity are stated.
Keywords: MAO coatingporosity, corrosion resistance.
При проектировании и изготовлении деталей и узлов летательных аппаратов (ЛА), эксплуатируемых в экстремальных условиях, всегда встает вопрос о выборе оптимальных конструкторско-технологических решений для обеспечения требуемых технических характеристик. Процессы изготовления узлов и деталей ЛА связаны с широким использованием покрытий самого различного назначения. Покрытия, наносимые на рабочие поверхности деталей, определяют тактико-технические и эксплуатационные характеристики конструкций ЛА [1]. Для защиты алюминиевых деталей и сборочных единиц от воздействия агрессивных сред на их поверхности гальваническим методом формируют покрытия в виде оксидных пленок, которые не в полной мере обеспечивают коррозионную защиту изделия в условиях длительного хранения. Кроме того, существенными недостатками гальванических методов являются сложная специальная предварительная обработка поверхности детали, трудоемкость процесса, агрессивность и неэкологичность электролитов, а также неблагоприятные условия труда, связанные с выделением большого количества вредных для организма человека паров, газов.
В связи с этим возникает необходимость применения новых методов нанесения защитных покрытий, таких как микродуговое оксидирование (МДО). МДО является весьма сложным и многофакторным процессом. В процессе формирования МДО-покрытия большую роль играют плазмохимические и термические процессы [2]. На поверхности металла формируется покрытие, включающее оксид алюминия и поверхностные комплексы, образующиеся в результате взаимодействия с силанольными группами. Основу наружного рыхлого (технологического) слоя МДО-покрытия составляет муллит (3А12О3^Ю2), который представлен в виде игольчатых кристаллов-двойников, встречаются также отдельные глобулы из а- и у-А1203 [3]. Такие кристаллы муллита присущи только приповерхностной зоне, в основном и переходном слоях МДО-покрытия муллит находится в мелкокристаллическом состоянии. Наружный слой характеризуется высокой шероховатостью, в большинстве случаев детали с МДО-покрытием необходимо подвергать финишной механической обработке. Рабочий слой в основном состоит из фаз у-А1203 и а-А1203, которые образуются в результате высоких
Решетневские чтения. 2014
температур в канале и обусловливают высокую микротвердость, износо- и коррозионную стойкость покрытия.
Одним из достоинств МДО-покрытий является их химическая инертность по отношению к большинству агрессивных сред. Однако в результате проникновения этих сред через сквозные поры оксидного покрытия коррозионному разрушению подвергается металлическая основа - алюминиевый сплав. В связи с этим основной характеристикой покрытий, обеспечивающей их коррозионную стойкость, будет являться минимальная сквозная пористость упрочненного слоя.
Таким образом, целью работы является получение оксидных покрытий с минимальной сквозной пористостью. Экспериментальные исследования были проведены на алюминиевом сплаве АМг-6, который широко применяется в машиностроении при производстве летательных и космических аппаратов. Для изготовления образцов был использован листовой прокат толщиной 1 мм, из которого были изготовлены образцы размером 100^100 мм. Формирование покрытий производилось на установке ИАТ-Т в силикатно-щелочном электролите, содержащем КОН (4 г/л) и Ка28Ю3 (10 г/л). В процессе обработки менялись следующие технологические параметры: плотность тока в диапазоне от 10 до 30 А/дм2; соотношение катодной и анодной токовых составляющих (0,6-1,2); время обработки фиксированное и составляет 60 минут.
На полученных образцах были проведены исследования морфологии поверхности и проведены коррозионные испытания. Исследования электронной
ТМ3000.2227 2013-12-12 13:56 AL х2.0к 30 ит ТМЗООО_2166 2013-12-10 13:59 AL х2.0к 30иш
а б
микроскопии проводили на низковакуумном сканирующем электронном микроскопе ТМ-3000 (Hitachi). Результаты морфологических исследований приведены на рис. 1.
На электронно-микроскопических изображениях видны поры, диаметр которых достигает 3-5 мкм (рис. 1). С увеличением соотношения катодной и анодной составляющих по току идет изменение структуры морфологии поверхности с уменьшением размера пор. Также наблюдаются внутренние поры, диаметр которых составляет 0.1-0.2 мкм. На рис. 2 представлена микрофотография поверхности поперечного шлифа с МДО-покрытием.
На поперечных шлифах образцов можно наблюдать границу раздела фаз верхнего пористого очень рыхлого слоя и глубже - плотного менее пористого твердого слоя. На микрофотографии (рис. 2, б) наблюдается тенденция к снижению рельефности, снижению пористости получаемого покрытия.
Исследования показали что, характер пористости оксидного покрытия зависит от плотности и соотношения токов, установлено, что минимальная пористость покрытий получена при следующих режимах: плотность тока - 15 А/дм2, напряжение до 520 В, 1к/1а = 0,8 и время обработки - 60 мин. Это можно объяснить тем, что осаждение оксида происходит и внутри пор, что приводит к уменьшению их диаметра и постепенному зарастанию. Процесс зарастания пор ведет к снижению значения объёмной пористости до 8-10 %.
ТМЭООО_2169 2013-12-10 14:08 A L х2.0к 30 um ТЮ(Ю0_2215 2013-12-12 12:03 AL х2.0к 30 ит
в г
Рис. 1. Морфология поверхности МДО покрытия х2000 при соотношении катодной и анодной токовых составляющих: а - 1к/1а = 0,6; б - 1к/1а = 0,8; в - 1к/1а = 0,1; г - 1к/1а = 1,2
а б в г
Рис. 2. Микрофотография поперечного шлифа с МДО покрытием х200 при соотношении катодной и анодной токовых составляющих: а - 1к/1а = 0,6; б - 1к/1а = 0,8; в - 1к/1а = 0,1; г - 1к/1а = 1,2
Библиографические ссылки
1. Михеев А. Е., Колмыков В. А. Повышение эксплуатационных характеристик поверхностей элементов конструкций летательных аппаратов. Автоматизация процессов обработки. М. : МАКС, 2002. 224 с.
2. Суминов И. В., Эпельфельд А. В., Людин В. Б. [и др.]. Микродуговое оксидирование: теория, технология, оборудование. М. : Экомет, 2005. 368 с.
3. Михеев А. Е., Трушкина Т. В., Гирн А. В., Ива-сев С. С. Химические процессы при микродуговом оксидировании // Вестник СибГАУ. Красноярск, 2013. № 2(48). С. 212-216.
References
1. Miheev A. E., Kolmykov V. A. Povyshenie ekspluatacionnyh harakteristik poverhnostei elementov konstrukcii letatelnyh apparatov. Avtomatizaciya processov obrabotki. M. : MAKS, 2002. 224 s.
2. Suminov I. V., Epelfeld A. V., Lyudin V. B. [i dr.]. Mikrodugovoe oksidirovanie: teoriya, tehnologiya, oborudovanie. M. : Ecomet, 2005. 368 s.
3. Miheev A. E., Trushkina T. V., Girn A. B., Ivasev S. S. Himicheskie process pri mikrodugovom oksidirovanii // Vestnik SibGAU. 2013. № 2(48), р. 212-216.
© Трушкина Т. В., Гирн А. В., Раводина Д. В., Алякрецкий Р. В., 2014
УДК 629.021
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТРЕБУЕМОГО КЛАССА ЧИСТОТЫ ВОЗДУХА ВНУТРИ ТРАНСПОРТНЫХ КОНТЕЙНЕРОВ В ПРОЦЕССЕ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ И ХРАНЕНИЯ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
А. В. Цайтлер, С. Н. Лозовенко, А. И. Антипьев, Е. Н. Головенкин
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52
E-mail: [email protected]
Рассмотрены варианты конструктивного исполнения и особенности средств обеспечения требуемого класса чистоты воздуха внутри транспортных контейнеров в процессе транспортирования и хранения космических аппаратов.
Ключевые слова: космический аппарат, транспортный контейнер, адсорбция, наддув.
PROVIDING THE DEMANDED AIR CLEANLINESS CLASS INSIDE THE TRANSPORT CONTAINER DURING TRANSPORTATION AND STORAGE OF THE SPACECRAFT
A. V. Tsaytler, S. N. Lozovenko, A. I. Antipyev, E. N. Golovenkin
JSC "Information Satellite Systems" named after academician M. F. Reshetnev" 52, Lenin str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: [email protected]
Versions of the embodiment and features of the means providing the required air cleanliness class inside the transport container during transportation and storage of the spacecraft are described.
Keywords: spacecraft, transport container, adsorption, pressurizing.
В настоящее время специализированные транспортные контейнеры в процессе транспортирования и временного хранения космических аппаратов (КА) должны обеспечивать (в общем случае) следующие параметры внутреннего микроклимата [1]:
- температура воздуха 5.. .35 °С;
- относительная влажность не более 55 % при температуре 20 °С;
- чистота воздуха, соответствующая классу чистоты 8 ИСО по ГОСТ ИСО 14644-1-2002.
Указанные требования обусловлены необходимостью сокращения материально-временных затрат при
подготовке КА к запуску и обеспечения требуемого срока активного существования (САС) КА.
Контейнеры представляют собой герметичную конструкцию, оборудованную вспомогательными системами обеспечения требуемых параметров температуры, влажности и чистоты внутренней воздушной среды.
Плоскости разъемов элементов контейнера выполняют максимально герметично с возможностью многократного открытия/ закрытия. Например, в [2] представлено исполнение стыка крышки и основания в виде паза типа «ласточкин хвост» (рис. 1) с установ-
