Порівняння методів поверхневого зміцнення деталей машин покриттями

Abstract

У статті проведено аналіз та порівняння найбільш поширених методів поверхневого зміцнення деталей машин покриттями. Відзначено, що шляхом використання захисних покриттів можна вирішувати низку науково-технічних проблем машинобудування, забезпечуючи комплексне раціональне використання властивостей основи деталі та властивостей матеріалу захисного покриття. Мета дослідження – провести аналіз і порівняння сучасних методів поверхневого зміцнення деталей машин металевими електрохімічними хромовими та оксидними покриттями і встановити тенденції їх розвитку. Для проведення досліджень технологій нанесення електрохімічних хромових покриттів на сталь та алюміній і формування оксидних покриттів на алюмінієвих литих та деформованих сплавах у режимі анодування та плазмоелектролітичного оксидування в електроліті застосували системний підхід і використали бібліографічний метод. Під час досліджень використовували електронні ресурси бібліографічних реферативних баз даних: Scopus, Web of Science, Google Scholar. Досліджено технологічні процеси нанесення металевих електрохімічних хромових покриттів на сталь, мідь та алюміній. Розглянуто процеси електролізу в спокійному та проточному електроліті на основі шестивалентного та тривалентного хрому за різних струмових режимів. Вивчено формування оксидних покриттів на алюмінієвих деформованих, литих сплавах та напилених алюмінієвих шарах, а також магнієвих сплавах. Встановлено, що тверде анодування забезпечує одержання оксидних покриттів меншої товщини порівняно з інноваційним методом – плазмоелектролітичним оксидуванням. Описано хімічні, електро- та плазмохімічні реакції під час утворення шарів оксидних покриттів. Проведено порівняння технологічних режимів нанесення та властивостей сформованих покриттів. Наукова новизна отриманих результатів дослідження полягає у застосуванні системного підходу до аналізу та порівняння сучасних методів формування металевих електрохімічних хромових та оксидних покриттів і визначенні перспектив їх подальшого вдосконалення. Практична значущість – обґрунтувано раціональний вибір металевих та оксидних покриттів для зміцнення деталей машин.

The article analyzes and compares the most common methods of surface hardening of machine parts with coatings. It is noted that by using protective coatings it is possible to solve a number of scientific and technical problems of mechanical engineering, providing a comprehensive rational use of the properties of the base of the part and the properties of the material of the protective coating. The purpose of the study is to analyze and compare modern methods of surface hardening of machine parts with metal electrochemical chrome and oxide coatings and to establish trends in their development. A systematic approach and bibliographic method have been used to study the technologies of electrochemical chromium coatings on steel and aluminum and the formation of oxide coatings on cast and deformed aluminum alloys in the anodizing mode and plasma electrolytic oxidation in the electrolyte. Electronic resources of bibliographic abstract databases, such as Scopus, Web of Science, Google Scholar, have been used in the research. Technological processes of application of metal electrochemical chrome coatings on steel, copper and aluminum have been studied. The processes of electrolysis in quiet and flowing electrolyte based on hexavalent and trivalent chromium under different current regimes are considered. The formation of oxide coatings on aluminum deformed, cast alloys and sprayed aluminum layers, as well as magnesium alloys has been studied. It is established that solid anodizing provides oxide coatings of smaller thickness compared to the innovative method - plasma electrolytic oxidation. Chemical, electro- and plasma-chemical reactions during the formation of oxide coating layers are described. The comparison of technological modes of drawing and properties of the formed coverings is carried out. The scientific novelty of the obtained research results is the application of a systematic approach to the analysis and comparison of modern methods of forming metal electrochemical chromium and oxide coatings and determination of the prospects for their further improvement. Practical significance - a rational choice of metal and oxide coatings to strengthen machine parts is justified.