Способ оксидирования изделий катодно-анодными микроразрядами

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к нанесению оксидных покрытий на металлические изделия с использованием катодно-анодных электрических микроразрядов в щелочном электролите. Оксидирование ведут с использованием переменного тока частотой 50 Гц и плотностью 15,5 - 45,8 А/дм² при отношении катодной и анодной составляющих тока, равном 1,36 - 1,92. Использование способа позволяет снизить энергозатраты процесса без ухудшения эксплуатационных характеристик покрытия. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, в частности к нанесению оксидных покрытий на металлические изделия с использованием катодно-анодных микроразрядов в щелочном электролите.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков и выбранным в качестве прототипа является способ микродугового оксидирования в щелочном электролите переменным током частотой 50 Гц с плотностью катодной и анодной составляющих 0,5 24 А/дм² и 0,6 25 А/дм² соответственно при их отношении j_k/j_a в пределах 0,5 0,95 [1] Получающиеся оксидные покрытия обладают достаточно высокими характеристиками, однако энергетические затраты при этом велики и достигают 17,7 кВт/дм². Снижение энергоемкости процесса приводит к возрастанию объемной пористости покрытия до 70 85 [2] что значительно ухудшает качество функционального покрытия.

Существенно снизить приведенные энергозатраты при оксидировании без ухудшения эксплуатационных характеристик покрытия (микротвердости и толщины) можно, выполняя оксидирование изделий катодно-анодными микроразрядами в щелочном электролите с использованием переменного тока частотой 50 Гц плотностью 15,5 45,8 A/дм² при повышенном по сравнению с прототипом отношении катодной и анодной составляющих тока в пределах 1,36 1,92.

Катодные микроразряды происходят на поверхности металл покрытие и обладают более высокой по сравнению с анодными температурой, поэтому в покрытии формируется преимущественно высокотемпературный оксид алюминия (корунд), который обусловливает повышенную микротвердость функционального слоя. Одновременно интенсифицируется рост оксидов, а напряжение оксидирования можно снизить в 1,5 2,0 раза. Все это способствует уменьшению приведенных энергозатрат при сохранении достаточно высоких микротвердости, плотности, толщины покрытия. Дополнительно повышается сцепление защитного слоя с металлической основой.

Повышение j_k/j_a более 1,92 приводит к перегреву покрытия и увеличению его газонасыщенности (уменьшение плотности), что, в свою очередь, понижает его среднюю микротвердость. Нижний предел отношения катодной и анодной составляющих тока должен компенсировать ухудшение теплового режима формирования защитного слоя из-за уменьшения напряжения оксидирования. Сужение интервала плотности тока связано с обеспечением удовлетворительного уровня служебных характеристик покрытия.

Примеры режимов осуществления предлагаемого способа оксидирования и характеристики получаемых покрытий представлены в таблице.

Цилиндрические детали диаметром 19 мм из различных сплавов оксидировали на переменно-токовой установке мощностью 50 кВт с объемом ванны 60 л. Использовали электролит на основе дистиллированной воды с 1,5 г/л едкого калия и 4,0 г/л жидкого стекла. Каждую деталь погружали в электролит на токоподводе, защищенном фторопластовой трубкой, включали компрессор для барботажа раствора воздухом и подавали на деталь и ванну напряжение. Режим регулировали с помощью набора конденсаторов. Продолжительность оксидирования 1,5 2,0 ч.

Приведенные примеры показывают возможность осуществления и преимущества предлагаемого способа по сравнению с прототипом (см. Пример 6). Величина приведенных затрат уменьшилась в 1,9 3,0 раза при сохранении высокой микротвердости и толщины покрытия. Кроме того, при отклонении в большую или меньшую стороны от предлагаемого отношения катодной и анодной составляющих тока (см. Примеры 7 и 6) увеличиваются приведенные энергозатраты процессов и уменьшаются микротвердость и толщина получаемых покрытий.

Формула изобретения

Способ оксидирования изделий катодно-анодными микроразрядами в щелочном электролите с использованием переменного тока частотой 50 Гц и плотностью 15,5 45,8 А/дм², отличающийся тем, что отношение катодной и анодной составляющих тока равно 1,36 1,92.

РИСУНКИ

Рисунок 1