Abstrakt: | Zastosowanie aluminium i jego stopów w węzłach kinematycznych maszyn
roboczych wymaga modyfikacji warstwy wierzchniej Al. Rozwiązaniem problemu małej
twardości aluminium i podatności do tworzenia sczepień adhezyjnych we współpracy
tribologicznej - jest anodowa powłoka tlenkowa otrzymywana metodą anodowania
twardego. Kolumnowo-włóknista struktura, uzyskiwanego elektrolitycznie tlenku glinu,
umożliwia uzyskanie na jego bazie (osnowie) kompozytów, w których zaimplementowany
składnik dyspersyjny pozwala modyfikować właściwości anodowej powłoki tlenkowej.
Autor pracy, w wyniku analizy literatury sformułował tezę o możliwości uzyskania
na bazie tlenku glinu materiału kompozytowego o gradientowej zmianie zawartości węgla
lub jego związków, zapewniającej płynną zmianę właściwości mechanicznych od
powierzchni do podłoża oraz korzystną zmianę właściwości tribologicznych
w niesmarowanych węzłach tarcia maszyn roboczych, wykorzystując proces uszczelniania
warstw tlenkowych w kwasach organicznych.
Przedstawiona dysertacja składa się z dwóch części: literaturowej oraz badawczej.
W części literaturowej, obejmującej ponad 230 pozycji bibliograficznych (w większości
zagranicznych wydanych po 1995 r.), autor zawarł aktualny stan wiedzy dotyczącej metod
otrzymywania i właściwości powłok tlenkowych na aluminium. Przegląd bibliograficzny
obejmował swą tematyką również metody wytwarzania kompozytów na bazie tlenku glinu
oraz opis procesu i metod uszczelniania powłok tlenkowych. W części badawczej autor
przedstawił wieloetapową procedurę: opracowania technologii wytwarzania gradientowej
warstwy węglowej, doboru przeciwtriboelementu w postaci tworzywa PEEK/BG, metod
badawczych, umożliwiających potwierdzenie gradientowości właściwości mechanicznych
i składu chemicznego, a także realizacji celu utylitarnego, jakim jest możliwość aplikacji
uzyskanej warstwy w skojarzeniach ślizgowych. Optymalizacja technologii pozwoliła na
wyłonienie najbardziej korzystnych parametrów dwuetapowego procesu uzyskania
gradientowej warstwy węglowej. Warstwy powierzchniowe o zwiększonej zawartości
węgla (do 28% węgla wydzielonego w procesie obróbki cieplno-chemicznej) można
uzyskać na bazie anodowej powłoki tlenkowej wytwarzanej metodą anodowania twardego
stopu aluminium EN AW-AlMg2 w wodnym roztworze kwasu siarkowego, szczawiowego
i ftalowego w temperaturze 308 K, uszczelnianej następnie w wodnym roztworze kwasu
bursztynowego w czasie 20 minut w temperaturze 368 K (co umożliwia częściowe
uszczelnienie). Tak uzyskany nowy materiał, oprócz zwiększonej zawartości węgla,
charakteryzuje się gradientową zmianą struktury, własności mechanicznych i składu
chemicznego w poprzek grubości, z tego względu można go określić mianem gradientowej
warstwy węglowej. Ponadto uzyskana modyfikacja warstwy wierzchniej aluminium
zapewnia niski współczynnik tarcia (0,05) we współpracy tribologicznej bezsmarowej
ślizgowej z nowoczesnym niskotarciowym kompozytem PEEK/BG, w warunkach
odpowiadających współpracy pierścieni uszczelniających z cylindrem w sprężarkach
bezsmarowych. Zaletami gradientowej warstwy węglowej są również: wysoka
mikrotwardość (wzrost mikrotwardosci w stosunku do APT nie poddanej obróbce cieplnochemicznej)
oraz korzystna struktura geometryczna powierzchni, z punktu widzenia
zastosowania w ślizgowych węzłach tribologicznych. Właściwości gradientowej warstwy
węglowej zapewniają również dużą odporność na zużycie tribologiczne węzła ślizgowego
tworzywo PEEK/BG - warstwa gradientowa.
Uzyskana gradientowa warstwa węglowa na bazie tlenku glinu jest nowym
materiałem, mogącym znaleźć zastosowanie praktyczne w niesmarowanych węzłach
ślizgowych. |