Wpływ metody odlewania stopów aluminium i parametrów anodowania na strukturę i grubość warstwy anodowej 1

Podobne dokumenty
Wpływ metody odlewania stopów aluminium i parametrów anodowania na struktur i grubo warstwy anodowej*

Laboratorium Ochrony przed Korozją. Ćw. 9: ANODOWE OKSYDOWANIEALUMINIUM

Laboratorium Ochrony przed Korozją. GALWANOTECHNIKA II Ćw. 6: ANODOWE OKSYDOWANIE ALUMINIUM

OK Autrod 1070 (OK Autrod 18.01)*

OK Autrod 1070 (OK Autrod 18.01)*

WPŁYW DODATKÓW STOPOWYCH NA WŁASNOŚCI STOPU ALUMINIUM KRZEM O NADEUTEKTYCZNYM SKŁADZIE

ĆWICZENIE Nr 2/N. 9. Stopy aluminium z litem: budowa strukturalna, właściwości, zastosowania.

ZUŻYCIE ŚCIERNE STOPU AK7 PO OBRÓBCE MODYFIKATOREM HOMOGENICZNYM

Ćwiczenie 1: Wyznaczanie warunków odporności, korozji i pasywności metali

KOROZYJNO - EROZYJNE ZACHOWANIE STALIWA Cr-Ni W ŚRODOWISKU SOLANKI

43 edycja SIM Paulina Koszla

PL B1. Politechnika Świętokrzyska,Kielce,PL BUP 10/08. Wojciech Depczyński,Jasło,PL Norbert Radek,Górno,PL

PODSTAWY OBLICZEŃ CHEMICZNYCH.. - należy podać schemat obliczeń (skąd się biorą konkretne podstawienia do wzorów?)

LABORATORIUM SPEKTRALNEJ ANALIZY CHEMICZNEJ (L-6)

ZASTOSOWANIE OCHŁADZALNIKA W CELU ROZDROBNIENIA STRUKTURY W ODLEWIE BIMETALICZNYM

WPŁYW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA WYBRANE WŁASNOŚCI STALIWA CHROMOWEGO ODPORNEGO NA ŚCIERANIE

INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ PŁ LABORATORIUM TECHNOLOGII POWŁOK OCHRONNYCH ĆWICZENIE 1 POWŁOKI KONWERSYJNE-TECHNOLOGIE NANOSZENIA

ODPORNOŚĆ STALIWA NA ZUŻYCIE EROZYJNE CZĘŚĆ II. ANALIZA WYNIKÓW BADAŃ

ĆWICZENIE Nr 8. Laboratorium InŜynierii Materiałowej. Opracowali: dr inŝ. Krzysztof Pałka dr Hanna Stupnicka

QUALANOD SPECIFICATIONS UPDATE SHEET No. 16 Edition Page 1/1

Politechnika Politechnika Koszalińska

BADANIA WTRĄCEŃ TLENKOWYCH W BRĄZIE KRZEMOWYM CUSI3ZN3MNFE METODĄ MIKROANALIZY RENTGENOWSKIEJ

ANALIZA KRZEPNIĘCIA I BADANIA MIKROSTRUKTURY PODEUTEKTYCZNYCH STOPÓW UKŁADU Al-Si

O naszej konkurencyjności decydują: wysokie parametry jakościowe produktów, rzetelna obsługa, terminowość realizacji zamówień.

Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 342

ĆWICZENIE Nr 8. Laboratorium Inżynierii Materiałowej. Opracowali: dr inż. Krzysztof Pałka dr Hanna Stupnicka

ZNACZENIE POWŁOKI W INŻYNIERII POWIERZCHNI

Techniki wytwarzania - odlewnictwo

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAKŁAD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA

Recykling złomu obiegowego odlewniczych stopów magnezu poprzez zastosowanie innowacyjnej metody endomodyfikacji

ROZKŁAD TWARDOŚCI I MIKROTWARDOŚCI OSNOWY ŻELIWA CHROMOWEGO ODPORNEGO NA ŚCIERANIE NA PRZEKROJU MODELOWEGO ODLEWU

PL B1. W.C. Heraeus GmbH,Hanau,DE ,DE, Martin Weigert,Hanau,DE Josef Heindel,Hainburg,DE Uwe Konietzka,Gieselbach,DE

PL B1. POLITECHNIKA ŁÓDZKA, Łódź, PL

WyŜsza Szkoła InŜynierii Dentystycznej im. prof. Meissnera

METALE LEKKIE W KONSTRUKCJACH SPRZĘTU SPECJALNEGO - STOPY MAGNEZU

INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ PŁ LABORATORIUM TECHNOLOGII POWŁOK OCHRONNYCH ĆWICZENIE 2

WPŁYW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA MIKROSTRUKTURĘ SILUMINÓW

Wyższa Szkoła Inżynierii Dentystycznej w Ustroniu

Politechnika Gdańska. Wydział Chemiczny. Katedra Elektrochemii, Korozji i Inżynierii Materiałowej. Materiały Konstrukcyjne

Najnowsze rozwiązania stosowane w konstrukcji wirówek odwadniających flotokoncentrat i ich wpływ na osiągane parametry technologiczne

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

ĆWICZENIE NR 9. Zakład Budownictwa Ogólnego. Stal - pomiar twardości metali metodą Brinella

WPŁYW RODZAJU MASY OSŁANIAJĄCEJ NA STRUKTURĘ, WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE I ODLEWNICZE STOPU Remanium CSe

BADANIA WARSTW FE NANOSZONYCH Z ELEKTROLITU NA BAZIE ACETONU

POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA

MECHANIKA KOROZJI DWUFAZOWEGO STOPU TYTANU W ŚRODOWISKU HCl. CORROSION OF TWO PHASE TI ALLOY IN HCl ENVIRONMENT

PL B1. Uniwersytet Śląski w Katowicach,Katowice,PL BUP 20/05. Andrzej Posmyk,Katowice,PL WUP 11/09 RZECZPOSPOLITA POLSKA

ANALIZA ZJAWISKA NIECIĄGŁOŚCI TWORZENIA MIKROWIÓRÓW W PROCESIE WYGŁADZANIA FOLIAMI ŚCIERNYMI

Procedura uzyskiwania i odnawiania licencji SEASIDE

KLASYFIKACJI I BUDOWY STATKÓW MORSKICH

Blachy i druty z metali szlachetnych

Wykaz norm będących w zakresie działalności Komitetu Technicznego KT 301 ds. Odlewnictwa aktualizacja na dzień

Wiktor WODECKI. Wydział Odlewnictwa. Akademia Górniczo-Hutnicza, ul.reymonta 23, Kraków

ŻELIWNE ŁOŻYSKA ŚLIZGOWE ODPORNE NA ZUŻYCIE ŚCIERNE

ĆWICZENIE Nr 5/N. Laboratorium Materiały Metaliczne II. niskotopliwych. Akceptował: Kierownik Katedry prof. dr hab. inż. A.

CHARAKTERYSTYKA ZMIAN STRUKTURALNYCH W WARSTWIE POŁĄCZENIA SPAJANYCH WYBUCHOWO BIMETALI

ODPORNO NA KOROZJ WIELOSKŁADNIKOWYCH STOPÓW NA OSNOWIE Al-Mg

Logistyka I stopień (I stopień / II stopień) Ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

Badania elektrochemiczne. Analiza krzywych potencjodynamicznych.

KLASYFIKACJI I BUDOWY STATKÓW MORSKICH

ANODOWANIE TWARDE KJ ZAŁĄCZNIK Nr 1 DO KJ-06

POWŁOKI DLA PRZEMYSŁU NAFTOWEGO I GAZOWEGO

CHARAKTERYSTYKA MECHANIZMÓW NISZCZĄCYCH POWIERZCHNIĘ WYROBÓW (ŚCIERANIE, KOROZJA, ZMĘCZENIE).

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ Zakład Metaloznawstwa i Odlewnictwa

Geopolimery z tufu wulkanicznego. dr hab. inż. Janusz Mikuła prof. PK mgr inż. Michał Łach

NORMALIZACJA W DZIEDZINIE POWŁOK GALWANICZNYCH I METOD ICH BADAŃ

Węglikowe pilniki obrotowe. Asortyment rozszerzony 2016

Technologie Materiałowe II Spajanie materiałów

D NAWIERZCHNIA CHODNIKÓW Z KOSTKI BETONOWEJ

KONSTRUKCYJNE MATERIAŁY KOMPOZYTOWE PRZEZNACZONE DO WYSOKOOBCIĄŻONYCH WĘZŁÓW TARCIA

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 10

LABORATORIUM NAUKI O MATERIAŁACH

ĆWICZENIE Nr 1/N. Laboratorium Materiały Metaliczne II. Opracowali: dr Hanna de Sas Stupnicka, dr inż. Sławomir Szewczyk

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH Z MATERIAŁÓW KONSTRUKCYJNYCH I EKSPLOATACYJNYCH

Innowacyjne warstwy azotowane nowej generacji o podwyższonej odporności korozyjnej wytwarzane na elementach maszyn

Regularne mycie zapobiega powstaniu intensywnych, trudnych do usunięcia zabrudzeń.

Metale nieżelazne - miedź i jej stopy

Badanie próbek materiału kompozytowego wykonanego z blachy stalowej i powłoki siatkobetonowej

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 342

QUALANOD SPECIFICATIONS UPDATE SHEET No. 9 Edition Page 1/1 PROCES ZIMNEGO USZCZELNIANIA

WPŁYW CHROPOWATOŚCI POWIERZCHNI MATERIAŁU NA GRUBOŚĆ POWŁOKI PO ALFINOWANIU

Własności mechaniczne i strukturalne wybranych gipsów w mechanizmie wiązania.

Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki

ĆWICZENIE Nr 5. Laboratorium Inżynierii Materiałowej. Akceptował: Kierownik Katedry prof. dr hab. B. Surowska. Opracował: dr inż.

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Kierunek studiów: Mechanika i Budowa Maszyn semestr II, 2016/2017 Przedmiot: Podstawy Nauki o Materiałach II

Zespół Szkół Samochodowych

MATERIAŁY KONSTRUKCYJNE

Procedury uzyskania znaku jakości QUALANOD w świetle nowej edycji Wymagań QUALANOD

MODYFIKACJA SILUMINU AK12. Ferdynand ROMANKIEWICZ Folitechnika Zielonogórska, ul. Podgórna 50, Zielona Góra

Konferencja. Ograniczanie strat energii w elektroenergetycznych liniach przesyłowych w wyniku zastosowania nowych nisko-stratnych przewodów

Laboratorium Ochrony przed Korozją. GALWANOTECHNIKA Część I Ćw. 7: POWŁOKI NIKLOWE

Materiałoznawstwo optyczne CERAMIKA OPTYCZNA

ĆWICZENIE Nr 7/N Opracowali: dr Hanna de Sas Stupnicka, dr inż. Sławomir Szewczyk

... Definicja procesu spawania gazowego:... Definicja procesu napawania:... C D

LABORATORIUM NAUKI O MATERIAŁACH

Zadanie 2. Przeprowadzono następujące doświadczenie: Wyjaśnij przebieg tego doświadczenia. Zadanie: 3. Zadanie: 4

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK132

Laboratorium badań materiałowych i technologicznych. dr inż. Tomasz Kurzynowski

Transkrypt:

Wpływ metody odlewania stopów aluminium i parametrów anodowania na strukturę i grubość warstwy anodowej 1 L. A. Dobrzański*, K. Labisz*, J. Konieczny**, J. Duszczyk*** * Zakład Technologii Procesów Materiałowych i Technik Komputerowych w Materiałoznawstwie, ** Zakład Materiałów Funkcjonalnych, Nanokrystalicznych i Zrównoważonych Technologii Instytut Materiałów Inżynierskich i Biomedycznych, Politechnika Śląska ul. Konarskiego 18a, 44-100 Gliwice *** Laboratory of Materials Science, Delft University of Technology Roterdamsweg 137, 2628 AL Delft, The Netherlands W pracy przedstawiono wpływ metody odlewania i parametrów anodowania na grubość i strukturę warstwy anodowej wytworzonej na stopach aluminium. Jako materiału do badań użyto stopów aluminium AlSi12 oraz AlSi9Cu3 dostarczonych przez holenderską firmę MIFA bv., w której przeprowadzony został także proces odlewania oraz anodowania próbek. Przedstawiono wyniki testu ścieralności a także wyniki badań metalograficznych. 1. WPROWADZENIE W ciągu ostatnich lat obserwuje się ciągły wzrost zastosowania stopów aluminium w przemyśle [1, 2]. Powłoki anodowe ochronno-dekoracyjne nakładane są na aluminiowe artykuły gospodarstwa domowego, elementy elektroniczne, części instrumentów muzycznych, meble ogrodowe, sprzęt turystyczny i sportowy, akcesoria motoryzacyjne i elementy stolarki aluminiowej. Anodowane druty aluminiowe stosowane są jako przewody w instalacjach elektrycznych. Powłoki tlenkowe wytwarzane są na folii aluminiowej, przeznaczonej na elektrody w kondensatorach. Twarde powłoki anodowe stosowane są w przemyśle lotniczym i motoryzacyjnym [3]. Anodowe powłoki tlenkowe trwale związane z aluminiowym podłożem. są odporne na korozję. Odporność korozyjną mogą obniżać pory w powłoce lub obecność szkodliwych składników stopowych i domieszek, szczególnie miedzi. Fazy międzymetaliczne miedzi z glinem rozpuszczają się podczas anodowania, co powoduje obniżenie twardości i grubości powłok, a zwiększenie porowatości [4]. Podczas procesu tworzenia się tlenku aluminium następuje niewielki przyrost masy obrabianego elementu oraz jego objętości. Warstwa tlenków jest bardzo mocno złączona z podłożem. Rozpuszczanie się warstwy tlenków możliwe jest tylko w roztworach zasadowych lub kwaśnych o ph większym niż 8,8 względnie niższym niż 4,0 [5]. 1 Część badań wykonano w Delft University of Technology podczas stażu naukowego w ramach programu ERASMUS-SOCRATES

L.A. Dobrzański, K. Labisz, J. Konieczny, J. Duszczyk Celem niniejszej pracy jest zbadanie struktury i grubości powłok wytworzonych na odlewniczych stopach aluminium w procesie anodyzacji oraz ocena wpływu elektrolitu i metody odlewania stopów na wytworzoną warstwę anodową. 2. PRZEBIEG BADAŃ Badania wykonano na próbkach ze stopów AlSi12 oraz AlSi9Cu3. Procesy odlewania oraz anodowania przeprowadzono w holenderskiej firmie MIFA. Zarówno dla stopu AlSi12 jak i dla AlSi9Cu3 zastosowano odlewanie ciśnieniowe oraz piaskowe. Skład chemiczny stopów podano w tablicy 1. Parametry technologiczne procesu anodowania ujęto w tablicy 2. Tablica 1. Stężenie pierwiastków stopowych w stopach AlSi12 i AlSi9Cu3. Stop Stężenie masowe pierwiastków, % Si Mg Cu Mn Fe Zn Al AlSi12 12,5 0,05 0,05 0,5 0,6 0,1 Reszta AlSi9Cu3 9,5 1,5 3,0 0,5 0,9 0,5 Reszta Tablica 2. Parametry anodowania. Wielkość Elektrolit Temperatura Prąd pulsujący Stężenie jonów aluminium Wartość H 2 SO 4 o stężeniu 295 315 g/l 4 2 C 2 A/dm 2 przez 0,25 s, 1 A/dm 2 przez 0,1 s 6 9 g/l Dla określenia wpływu rodzaju elektrolitu na homogeniczność porów w warstwie tlenków przy tych samych parametrach anodowaniu poddano próbki ze stopu AlSi12 w obecności elektrolitów: 3% H 2 C 2 O 4, 4% H 3 PO 4, 4% H 2 SO 4, 3%CrO 3. Test na zużycie ścierne wykonano przy użyciu urządzenia ABR-8251 dostarczonego przez firmę TCD Teknologi ApS. Testy przeprowadzono zgodnie ze specyfikacją i wymaganiami standardu ISO 8251. Do testu zastosowano obciążenie 4,9 N, przy prędkości poślizgu 40 cykli/min. Obszar testowy wynosi 12 x 30 mm. Badania metalograficzne przeprowadzono na mikroskopie świetlnym typu OLYMPUS BX60M wyposażonym w kamerę OLYMPUS DP10. Zapisu i obróbki zdjęć dokonano na komputerze PC przy pomocy programu analysis firmy OLYMPUS. 3. OMÓWIENIE WYNIKÓW BADAŃ 3.1. WYNIKI TESTU ZUŻYCIA ŚCIERNEGO W wyniku testu zużycia ściernego stwierdzono, że anodyzacja zmniejsza zużycie ścierne. Najlepszą wytrzymałość na zużycie uzyskano, gdy grubość warstwy anodowej jest duża (ok. 48 m). Częściowe usunięcie powłoki zaobserwowano dla wszystkich odlewów wykonanych w formie ciśnieniowej, gdzie grubość powłoki jest mniejsza (ok. 10 m). Próbki z stopu

Wpływ metody odlewania stopów i parametrów anodowania na strukturę... AlSi12 wykazują większy ubytek masy, który jest spowodowany tym, iż miejsce testu znajduje się blisko zamocowania elektrody (warstwa jest w tym miejscu prawdopodobnie cieńsza). Z wyników zawartych w tablicy nr 3 wynika, że dla stopu AlSi9Cu3 odlewanego w formie piaskowej próbki anodyzowane mają o połowę mniejszy ubytek masy niż próbki nieanodyzowane. W pozostałych przypadkach występuje zmniejszenie ubytku masy od 30 do 47%. Tablica 3. Ubytek masy w mg zarejestrowany podczas testu na zużycie ścierne Metoda odlewania Stop forma piaskowa odlew ciśnieniowy odlew nieanodowany odlew anodowany odlew nieanodowany odlew anodowana AlSi9Cu3 14,7 7,3 17,6 10,9 AlSi12 14 10,2 18,7 10 Inną zmienną, która może mieć wpływ na wyniki testu na zużycie ścierne jest chropowatość powierzchni. Bazując na otrzymanych wynikach stwierdzono, że większa chropowatość, która jest charakterystyczna dla odlewów w formie piaskowej ma pozytywny wpływ na wyniki testu na zużycie ścierne. Rys. 1. Porównanie ścieralności odlewów ciśnieniowych Rys. 2. Porównanie ścieralności odlewów piaskowych 3.2. WPŁYW RODZAJU ELEKTROLITU NA HOMOGENICZNOŚĆ PORÓW W WARSTWIE TLENKÓW Podczas obserwacji metalograficznych próbek anodowanych w obecności różnych elektrolitów stwierdzono, że struktura warstwy anodowej przedstawiona na rys.3. wykazuje znacznie większą homogeniczność uzyskanych w wyniku anodowania porów, niż struktura przedstawiona na rys.4. Stwierdzono ponadto, że rodzaj elektrolitu używanego podczas anodowania wpływa także na średnicę i ułożenie porów względem siebie. Struktura pokazana na rys.5. przedstawia mniejsze pory o mniejszej średnicy niż na rys.6., także ich ułożenie jest bardziej regularne.

L.A. Dobrzański, K. Labisz, J. Konieczny, J. Duszczyk Rys.3. Struktura porowatej warstwy anodowej, elektrolit: 3% H 2 C 2 O 4, pow. 2500x Rys.4. Struktura porowatej warstwy anodowej, elektrolit: 4% H 3 PO 4, pow. 2500x Rys.5. Struktura porowatej warstwy anodowej, elektrolit: H 2 SO 4, pow. 2500x Rys.6. Struktura porowatej warstwy anodowej, elektrolit: CrO 3, pow. 2500x W wyniku przeprowadzonych badań metalograficznych (rys. 7 10) stwierdzono, że warstwa anodowana wytworzona na odlewach ciśnieniowych i piaskowych dla obydwu stopów nie wykazuje przerw, co zapobiega pojawianiu się wżerów, a zawarte w niej wydzielenia krzemu (w kształcie igieł) wpływają na zwiększenie wytrzymałości na ścieranie. Rys.7. Powłoka anodowa wytworzona na stopie AlSi9Cu3, odlew ciśnieniowy Rys.8. Powłoka anodowa wytworzona na stopie AlSi9Cu3, odlew piaskowy

Wpływ metody odlewania stopów i parametrów anodowania na strukturę... Rys.9. Powłoka anodowa wytworzona na stopie AlSi12, odlew piaskowy Rys.10. Powłoka anodowa wytworzona na stopie AlSi12, odlew ciśnieniowy Na podstawie pomiarów grubości warstwy anodowanej, przedstawionych w tabeli 4. stwierdzono, że dla obydwu stopów grubość wytworzonej warstwy anodowanej jest większa w przypadku odlewu piaskowego, a mniejsza dla odlewu ciśnieniowego przy tych samych parametrach anodowania. Tablica 4. Wyniki pomiaru grubości warstwy anodowanej. Stop Lp AlSi9Cu3 AlSi12 odlew ciśnieniowy odlew piaskowy Odlew ciśnieniowy odlew piaskowy Wartość średnia 16,6 m 52,3 m 9,7 m 43,7 m Odchylenie standardowe 1,17 m 9,74 m 1,64 m 3,8 m Rys. 11. Porównanie grubości warstwy anodowej wytworzonej na stopach AlSi12 (odlew piaskowy i ciśnieniowy) i AlSi9Cu3 (odlew piaskowy i ciśnieniowy)

L.A. Dobrzański, K. Labisz, J. Konieczny, J. Duszczyk 4. WNIOSKI Rezultaty badań podane w Tablicy 3 pozwalają jednoznacznie określić, który z badanych stopów w kombinacji z odpowiednią metodą wytwarzania (odlewanie piaskowe lub ciśnieniowe) posiada najwyższą odporność na ścieranie. Najlepsze wyniki powinna dać kombinacja stopu AlSi9Cu3 z odlewaniem w formie piaskowej oraz stop AlSi12 odlewany w formie ciśnieniowej chociaż dla elementów ze stopu AlSi9Cu3 rozpatrywane anodyzowane próbki nie są reprezentatywne aby można było dokonać właściwego porównania pomiędzy odlewaniem w formie piaskowej i ciśnieniowej dla tegoż składu chemicznego. Wyniki testu zawarte w tabeli pozwalają zauważyć, że stopy anodowane, zarówno AlSi9Cu3 jak i AlSi12 wykazują mniejszy ubytek masy w porównaniu do stopów nieanodowanych. Można zauważyć, że również metoda odlewania wpływa na odporność na ścieranie; stopy odlane piaskowo wykazują mniejszy ubytek masy podczas przeprowadzanego testu, wykazują one zatem większą odporność na ścieranie. BIBLIOGRAFIA 1. G. Winandy, Light Met. Age 1994, Nr 9 10, s. 46 64T. 2. L. A. Dobrzański, J. Konieczny, M 3 E, Gliwice 2000 3. Młynarczyk A., Jakubowski J., : Obróbka powierzchniowa i powłoki ochronne, Wydaw. Polit. Poz., Poznań 1998 4. G.H.Kissin, B.E.Deal, IOP-Metalen Kennisoverdracht, TU Delft 2000 5. G.E.Thompson, H.Habazaki, IOP-Metalen Kennisoverdracht, TU Delft 2000