Способ получения покрытий

 

Изобретение относится к области обработки поверхностей изделий и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности. Способ включает микродуговое оксидирование изделий из алюминия, титана, циркония и их сплавов в режиме переменного тока в комбинированном электролите на основе силиката натрия - 80...120 г/л, фосфата натрия - 5...10 г/л и гидроксида натрия - 5...15 г/л, продолжительностью 5...80 минут при плотности тока 5...30 А/дм² и напряжении 120...220 В. Технический результат: способ позволяет увеличить скорость роста оксидного слоя, снизить его пористость, повысить поверхностную микротвердость и расширить область применения используемых материалов. 1 табл.

Изобретение относится к области обработки поверхности изделий и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности.

Известен способ микродугового оксидирования изделий в щелочных электролитах в режиме переменного тока [1].

Наиболее близким по технической сущности является способ получения покрытий включающий микродуговое оксидирование алюминия и его сплавов в щелочном электролите в режиме переменного тока [2].

Задачей изобретения является увеличение скорости роста оксидного слоя, снижение его пористости, повышение поверхностной микротвердости и расширение области применения используемых материалов.

Поставленная задача достигается тем, что согласно предлагаемому способу микродуговое оксидирование осуществляется в комбинированном щелочном электролите на основе силиката натрия - 80...120 г/л, фосфата натрия - 5...10 г/л и гидроксида натрия - 5...15 г/л, продолжительностью 5...80 минут при плотности тока 5...30 А/дм² и напряжении 120...220 В.

Способ осуществляется следующим образом: изделие из алюминия, титана, циркония или их сплавов помещают в ванну с водным раствором электролита, компонентами которого является силикат натрия (80...120 г/л), фосфат натрия (5...10 г/л), гидроксид натрия (5...15 г/л). Затем подводят переменный ток частотой (50 Гц) плотностью 5...30 А/дм² и напряжением 120...220В, на электроды, один из которых (анод) закреплен на обрабатываемом изделии, другой (катод) - на внутренней поверхности ванны. При взаимодействии, продолжительностью 5...80 минут, электрического тока, электролита и материала обрабатываемого изделия происходит окисление его поверхности с образованием оксидных покрытий. После завершения процесса окисления изделие извлекают из ванны, промывают и сушат.

Варьируя продолжительность микродугового оксидирования, плотность и напряжение электрического тока, концентрацию компонентов электролита, можно в широких пределах регулировать: скорость роста оксидного слоя и его пористость, поверхностную микротвердость, что объясняется различной электропроводностью электролита и изменением содержания в покрытии его составляющих - оксидов алюминия, титана, циркония (Аl₃O₃, TiO₂, ZrO₂).

Введение новых признаков обеспечивает получение изделий из алюминия, титана, циркония и их сплавов с высокими физико-механическими и эксплуатационными характеристиками за счет регулирования в широких пределах параметров микродугового оксидирования в режиме переменного тока.

Согласно предлагаемому способу силикат натрия в указанных пределах позволяет увеличить скорость роста покрытия (V_n), гидроксид натрия - увеличивает поверхностную микротвердость изделий и снижает пористость покрытия, фосфат натрия - снижает пористость покрытия.

Пример. Изделие из алюминия (АДО) и его сплавов (АМг5),титана (ВТ 1-0) и его сплавов (ВТ6), технического циркония и его сплавов (Н-2,5) подвергали микродуговому оксидированию в режиме переменного тока, продолжительностью τ) 4...82 минуты при плотности тока (j) 4...32 А/дм² и напряжении (U) 115...230 В, в комбинированном электролите на основе силиката натрия (nNa₂O·mSiO₂) - 75...125 г/л, фосфата натрия (Na₃PO₄) - 4,5...11 г/л и гидроксида натрия (NaOH) - 4,5...16 г/л. Данные сведены в таблицу.

Далее по стандартным методикам определяем пористость покрытия и поверхностную микротвердость изделий. Результаты испытаний представленные в таблице (см. пример, гр. №1, 2, 3), свидетельствуют об увеличении скорости роста оксидного слоя и низкой его пористости, о повышении поверхностной микротвердости, что позволяет расширить область применения используемых материалов.

Если параметры процесса микродугового оксидирования и концентрация компонентов электролита ниже меньшего предела: τ менее 5 минут, j менее 5 А/дм², U менее 120 В, nNa₂O·mSiO₂ менее 80 г/л, Nа₃РO₄ менее 5 г/л, NaOH менее 5 г/л, то уменьшается скорость роста оксидного слоя и увеличивается его пористость, снижается поверхностная микротвердость изделий (см. пример, гр. №4).

Если параметры процесса микродугового оксидирования и концентрация компонентов электролита выше большего предела: τ более 80 минут, j более 30 А/дм², U более 220 В, nNa₂O·mSiO₂ более 120 г/л, Nа₃РO₄ более 10 г/л, NaOH более 15 г/л, то состав покрытия становится неравномерным, образуются бугры и стекловидные включения, увеличивается его хрупкость, оксидный слой растворяется и разрушается, что приводит к повышению пористости покрытия и уменьшению поверхностной микротвердости изделий (см. пример, гр.№5).

Источники информации

1. Некоторые особенности электрохимической обработки алюминия и его сплавов. Теория и практика анодного окисления алюминия. Щукин Г.Л., Беланович А.Л., Коледа В.Б. / Справочник. - Казань, 1990, 2.1, с.17.

2. Способ восстановления пар трения. Атрощенко Э.С., Казанцев И.А., Розен А.Е., Чуфистов О.Е., Викторов Р.И., Потемкин Е.А., Гончаров А.С., Синицин Е.В. / Патент на изобретение №2137580.

Формула изобретения

Способ получения покрытий на изделиях из алюминия, титана, циркония и их сплавов, включающий микродуговое оксидирование в щелочном электролите в режиме переменного тока, отличающийся тем, что микродуговое оксидирование проводят в комбинированном электролите на основе силиката натрия - 80-120 г/л, фосфата натрия - 5-10 г/л и гидроксида натрия - 5-15 г/л продолжительностью 5-80 мин при плотности тока 5-30 А/дм² и напряжении 120-220 В.