Способ получения покрытий

Авторы патента:

C25D11/18 - последующая обработка, например уплотнение пленок (покрытие лаком B44D)

Владельцы патента RU 2266987:

Пензенский Государственный Университет (RU)

Изобретение относится к области обработки поверхности изделий из металлов или сплавов и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности. Способ включает микродуговое оксидирование изделий в щелочных электролитах на основе жидкого стекла, при этом покрытие на изделиях из металлов или сплавов, температура плавления которых не ниже 1250°С, оплавляют путем нагрева до температуры 690-700°С со скоростью, соответствующей скорости нагрева печи, а затем до температуры 900-1050°С со скоростью не более 250°С/час, изделия выдерживают при этой температуре в течение 20-30 минут и охлаждают вместе с печью со скоростью не более 300°С/час. Способ позволяет получать изделия с однородной аморфной структурой покрытий, высоким качеством поверхности и широкими функциональными возможностями при исключении операции дополнительного оксидирования и шлифования изделий.

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 [1].

Наиболее близким по технической сущности является способ получения покрытий на изделиях из металлов и сплавов, включающий микродуговое оксидирование в щелочном электролите на основе жидкого стекла [2].

Недостатком данного способа является то, что технологический процесс получения покрытия включает в себя три стадии обработки: микродуговое оксидирование в двух электролитах и трудоемкую и дорогостоящую операцию - шлифование для удаления внешнего рыхлого слоя и обеспечения требуемой шероховатости поверхности изделия. Шлифование, особенно при обработке изделий сложной геометрической формы, в ряде случаев произвести очень трудно или невозможно.

Задачей изобретения является получение оплавленных покрытий на изделиях из металлов или сплавов с однородной аморфной структурой и высоким качеством поверхности, исключив операции дополнительного оксидирования и шлифования изделий.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе, включающем микродуговое оксидирование в щелочных электролитах, на основе жидкого стекла, согласно предлагаемому изобретению, покрытия на изделиях из металлов или сплавов, температура плавления которых не ниже 1250°С, оплавляют путем нагрева до температуры 690...700°С со скоростью, соответствующей скорости нагрева печи, а затем до температуры 900...1050°С со скоростью не более 250°С/час, выдерживают при этой температуре в течение 20...30 минут и охлаждают вместе с печью со скоростью не более 300°С/час.

Способ осуществляется следующим образом: изделие из титана, циркония, никеля, тантала, ниобия, молибдена, вольфрама, ванадия или их сплавов, углеродистых и легированных сталей помещают в ванну с водным раствором щелочного электролита на основе жидкого стекла. Затем подводят ток на электроды, один из них (анод), на котором закреплено обрабатываемое изделие, другой (катод) - поверхность ванны. При взаимодействии электрического тока, электролита и материала обрабатываемого изделия происходит окисление его поверхности с образованием оксидных покрытий. В процессе оксидирования температура электролита остается постоянной и поддерживается за счет охлаждения проточной водой. Перемешивание раствора производится барбатацией сжатого воздуха при помощи компрессора. После завершения процесса окисления, изделие извлекают из ванны, промывают, сушат и подвергают нагреву до температуры 690...700°С со скоростью, соответствующей скорости нагрева печи, а затем до температуры 900...1050°С со скоростью не более 250°С/час, выдерживают при этой температуре в течение 20...30 минут и охлаждают вместе с печью со скоростью не более 300°С/час.

При нагреве до температуры 900...1050°С происходят фазовые превращения с оплавлением покрытия и образованием аморфных стекловидных структур типа Z₁Me_x1O_y1·Z₂Me_x2O_y2·Z₃SiO₂.

Введение новых признаков обеспечивает получение на изделиях из металлов или сплавов оплавленных покрытий с однородной структурой.

Варьируя температуру и скорость нагрева, время выдержки и скорость охлаждения можно получать оплавленные покрытия на изделиях из металлов или сплавов с однородной аморфной структурой, обладающей широкими функциональными возможностями.

Пример. Изделие из технического титана (ВТ1-0) и его сплавов (ВТ4, ВТ6), технического циркония и его сплавов (циркаллой - 2, Н-2,5, Э110), технически чистого никеля и его сплавов (НП-1, НП-2), технически чистого тантала и его сплавов (ТВЧ, ТВЧ-00), технически чистого ниобия и его сплавов (НБ-1, НБР), технически чистого молибдена и его сплавов (МЧ, М-МП), технически чистого вольфрама и его сплавов (ВА, ВЧ), технически чистого ванадия и его сплавов (ВнМ1, ВнМ2), углеродистых сталей (сталь 20, сталь 40) и легированных сталей (сталь 20ХН2М, сталь 40Х) подвергали микродуговому оксидированию продолжительностью (τ) 5...40 минут, при плотности тока (j) 10...20 А/дм², напряжении (U) 300...450 В в комбинированном электролите на основе жидкого стекла (nNa₂O·mSiO₂) - 50...70 г/л, фосфата натрия (Na₃PO₄) - 5...15 г/л, бихромата аммония ((NH₄)₂Cr₂O₇) - 10...15 г/л, хрома азотнокислого (Cr(NO)₃) - 2...5 г/л и гидроксида натрия (NaOH) - 5...20 г/л. Сжатый воздух подавали через барбатажные спирали. После оксидирования изделия промывали, просушивали и подвергали нагреву до температуры 690...700°С со скоростью, соответствующей скорости нагрева печи, а затем до температуры 900...1050°С со скоростью не более 250°С/час, выдерживали при этой температуре 20...30 минут и охлаждали вместе с печью со скоростью не более 300°С/час.

При оплавлении покрытия на изделиях из металлов или сплавов с температурой плавления ниже 1250°С происходит расплавление границ зерен основного материала, в результате изменяются первоначальные свойства и форма изделий, а их эксплуатация становится невозможной.

Если скорость нагрева в интервале температур от 690...700°С до 900...1050°С будет превышать 250°С/час, процесс оплавления покрытия происходит нестабильно с образованием участков вспучивания и трещин, что ухудшает качество и свойства изделий.

В том случае, когда скорость нагрева будет превышать 250°С/час, повышается энергоемкость процесса.

При температуре оплавления ниже 900°С покрытие формируется со следами кратеров и неоплавленных участков.

Если оплавление покрытия происходит в интервале температур 900...1050°С, формируется однородное покрытие без кратеров и неоплавленных участков.

При температуре оплавления больше 1050°С процесс формирования покрытия из стадии оплавления переходит в стадию кипения, что сопровождается вспениванием покрытия, и как следствие этого образуются кратеры и расслоения при последующем охлаждении.

Если время выдержки меньше 20 минут, процесс формирования покрытия не происходит в полной мере, остаются неоплавленные участки и при этом покрытие имеет разную толщину и неоднородную шероховатость.

В том случае, когда время выдержки находится в интервале 20...30 минут, процесс оплавления и формирования покрытия происходит полностью и заканчивается в полном объеме.

Если время выдержки больше 30 минут, увеличиваются энергоемкость процесса и себестоимость изделия.

При скорости охлаждения больше 300°С/час покрытие расслаивается, образуются трещины и сколы, что не обеспечивает требуемого комплекса свойств, а изделие становится непригодным для эксплуатации.

Если скорость охлаждения меньше 300°С/час, увеличивается энергоемкость процесса.

Источники информации

1. Грилихес С.Я. Оксидные и фосфатные покрытия металлов / Под ред. П.М.Вячеславова. - 5-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1985. - 96 с., ил. - (Библиотечка гальванотехника. Вып.8).

2. Способ нанесения покрытия на вентильные металлы и их сплавы. Мамаев А.И., Рамазанова Ж.М., Савельев Ю.А., Бутягин П.И. / Патент на изобретение №2077612.

Способ получения покрытий на изделиях из металлов и сплавов, включающий микродуговое оксидирование в щелочных электролитах на основе жидкого стекла, отличающийся тем, что покрытие на изделиях из металлов или сплавов, температура плавления которых не ниже 1250°С, оплавляют путем нагрева до температуры 690-700°С со скоростью, соответствующей скорости нагрева печи, а затем до температуры 900-1050°С со скоростью не более 250°С/ч, изделие выдерживают при этой температуре в течение 20-30 мин и охлаждают вместе с печью со скоростью не более 300°С/ч.

Изобретение относится к области восстановления изношенных деталей из алюминиевых сплавов, например для восстановления с упрочнением поджимных и подшипниковых блоков шестеренных насосов типа НШ-К.

Способ получения термостойких изоляционных покрытий на изделиях из алюминиевых сплавов // 2237758

Изобретение относится к области электрохимического оксидирования алюминия и его сплавов и может найти применение в приборостроительной и радиоэлектронной промышленности, например, при изготовлении изоляционных деталей приборов контроля и регулирования температуры.

Способ получения свето- и коррозионностойких окрашенных анодно-оксидных покрытий на алюминии и его сплавах // 2230140

Изобретение относится к анодированию алюминия и его сплавов и может быть использовано для получения цветных свето- и коррозионностойких покрытий. .

Способ получения цветных изображений на изделиях из алюминия и его сплавов // 2207411

Изобретение относится к области окрашивания анодированного алюминия и может быть использовано в приборостроении, машиностроении и других областях промышленности для получения на поверхности изделий из алюминия и его сплавов черно-белых или иных цветных изображений в виде надписей, рисунков, картинок и т.п.

Способ нанесения покрытия на деталь из алюминия и алюминиевых сплавов // 2186159

Изобретение относится к электрохимическому способу нанесения покрытий на алюминий и его сплавы, широко применяемые в качестве конструкционных материалов, в клеевых соединениях и металлополимерных композиционных материалах.

Способ получения покрытий // 2166570

Изобретение относится к области обработки поверхности изделий и может быть использовано в машиностроении и приборостроении. .

Способ наполнения анодных оксидных покрытий на алюминиевых сплавах // 2122605

Изобретение относится к способам наполнения анодных оксидных покрытий на алюминиевых сплавах антифрикционным веществом, позволяющим получить антифрикционные и износостойкие покрытия.

Способ получения комбинированных покрытий на алюминии и его сплавах // 2078449

Способ уплотнения анодных оксидных покрытий на алюминии и его сплавах // 2073752

Изобретение относится к обработке анодных оксидных покрытий на алюминии и его сплавах и может использоваться в различных отраслях машиностроения для улучшения эксплуатационных свойств деталей машин, изготовленных из алюминия и его сплавов.

Способ получения композиционных покрытий на алюминий и его сплавах // 2068037

Изобретение относится к области получения защитных покрытий на алюминии и может найти применение при изготовлении кухонной посуды, форм для получения антикоррозионных, износостойких, антипригарных покрытий, а также для отделки строительных деталей в приборо- и машиностроении.

Способ восстановления изношенных деталей из алюминиевых сплавов // 2389593

Изобретение относится к области восстановления изношенных деталей из алюминиевых сплавов и может быть использовано для восстановления с упрочнением поджимных и подшипниковых блоков шестеренных насосов типа НШ-К

Раствор для уплотнения анодно-окисного покрытия алюминиевых сплавов // 2447201

Изобретение относится к области гальванотехники и может найти применение в машиностроении, авиастроении, компьютерной технике и автомобилестроении

Способ получения композиционных покрытий на сплавах вентильных металлов // 2527110

Изобретение относится к области обработки поверхности изделий и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности. Способ включает микродуговое оксидирование изделия в щелочном электролите с последующим импрегнированием оксидированной поверхности полимером, оплавление верхнего слоя полимера и охлаждение, при этом микродуговое оксидирование проводят в анодно-катодном режиме при значениях плотностей анодного и катодного токов 0,5-30 А/дм2 и соотношении между ними Iк/Iа=1,1-1,2, а в качестве полимера используют сверхвысокомолекулярный полиэтилен. Технический результат: повышение износостойкости и снижение коэффициента трения за счет создания однородной структуры и высокого качества поверхности. 3 з.п. ф-лы, 2 табл., 6 пр.

Способ антикоррозионной обработки сплавов алюминия // 2528285

Изобретение относится к способам защиты металлов от коррозии и предназначено для повышения коррозионной стойкости покрытий на сплавах алюминия, используемых в агрессивной хлоридсодержащей среде. Способ включает нанесение покрытия методом плазменно-электролитического оксидирования в биполярном гальваностатическом режиме в условиях микроплазменных разрядов при эффективной плотности тока iа=iк=5-10 А/дм2, продолжительности анодных и катодных импульсов 0,02 с в течение 5-10 мин в водном электролите, содержащем, г/л: тринатрийфосфат 45-55, тетраборат натрия 20-30 и вольфрамат натрия 3-5, и уплотнение нанесенного покрытия. Уплотнение осуществляют в водном растворе ингибитора коррозии, содержащего олеат натрия, а также алифатические или ароматические карбоновые кислоты, в качестве которого преимущественно используют ИФХАН-25 либо ИФХАН-39, путем погружения на 50-60 мин при температуре 95-100°C с последующей гидрофобизацией в этилацетатном растворе политетрафторэтилена. Технический результат - увеличение эффективности антикоррозионной обработки и обеспечение высоких показателей антикоррозионной защиты для широкого круга обрабатываемых сплавов алюминия при одновременном повышении экологической безопасности способа, улучшении условий труда и снижении затрат времени. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 13 пр.

Способ получения защитных полимерсодержащих покрытий на металлах и сплавах // 2569259

Изобретение относится к способам получения защитных антикоррозионных покрытий на алюминии, титане, их сплавах и сплавах магния и может найти применение для защиты изделий и конструкций, контактирующих со средой, содержащей коррозионно-активные ионы, в частности, в химическом производстве, в пищевой промышленности, в условиях морского климата. Способ включает плазменно-электролитическое оксидирование (ПЭО) металлической поверхности в электролите, содержащем растворимые соли органических и неорганических кислот, с получением слоя оксидной керамики и последующее нанесение политетрафторэтилена (ПТФЭ) с термической обработкой полученного покрытия, при этом ПЭО осуществляют в биполярном режиме, ПТФЭ наносят с помощью электрофореза из его водной дисперсии, дополнительно содержащей додецилсульфат натрия и ОП-10 при следующем содержании компонентов, г/л: ПТФЭ с размером частиц, не превышающим 1 мкм 10-30, додецилсульфат натрия 0,1-2,0, ОП-10 0,1-2,0, а также изопропиловый спирт в количестве 5-100 мл/л и воду - остальное, при напряжении 40-300 В в течение 25-75 с, а термообработку осуществляют при температуре 300-310 °C в течение 10-15 минут. Технический результат - улучшение качества наносимых покрытий, повышение их износо- и коррозионной стойкости при одновременном упрощении способа и расширении круга обрабатываемых металлов. 3 з.п. ф-лы, 6 пр., 2 ил., 1 табл.

Анодно-оксидное покрытие двигателя внутреннего сгорания и способ его изготовления // 2583496

Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания (ДВС) и может быть использовано для нанесения покрытия на его рабочую поверхность. Анодно-оксидное покрытие ДВС, сформированное, по меньшей мере, на части поверхности стенки, которая обращена к камере сгорания, характеризуется тем, что оно содержит пустоты и наноканалы, меньшие по своим размерам, чем пустоты, при этом, по меньшей мере, часть пустот закупорена закупоривающим материалом, полученным путем преобразования герметизирующего материала в закупоривающий материал, и, по меньшей мере, часть наноканалов не закупорена. Способ изготовления анодно-оксидного покрытия ДВС включает формирование анодно-оксидного покрытия, по меньшей мере, на части поверхности стенки, обращенной к камере сгорания, герметизацию контура наноканалов, при этом анодно-оксидное покрытие имеет внутри себя пустоты и наноканалы, меньшие по размерам, чем пустоты, нанесение герметизирующего материала на пустоты и закупорку, по меньшей мере, части пустот закупоривающим материалом, полученным путем преобразования герметизирующего материала, чтобы сформировать анодно-оксидное покрытие, в котором, по меньшей мере, часть наноканалов не закупорена. Технический результат: снижение теплопроводности и теплоемкости покрытия, повышение теплоизолирующих свойств и параметров амплитуды циклических колебаний температуры рабочей поверхности камеры сгорания. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 9 ил., 3 табл.

Защитный слой для титановых лопаток турбины последней ступени // 2601674

Изобретение относится к титановым лопаткам большого размера последних ступеней паротурбинных двигателей. Лопатка содержит сплав на основе титана и имеет переднюю кромку, включающую оксид титана, содержащий поры и верхний герметизирующий слой, заполняющий поры, выбранный из группы, состоящей из хрома, кобальта, никеля, полиимида, политетрафторэтилена и сложного полиэфира. Рассмотрен способ изготовления такой лопатки и изделие, включающее сплав на основе титана и содержащее переднюю кромку. Изобретение обеспечивает повышение долговечности, и уменьшение потерь от эрозии, и высокую экономическую эффективность. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Способ получения износостойких покрытий на изделиях из алюминия и его сплавов // 2602903

Изобретение относится к области получения износостойких и коррозионно-стойких покрытий на изделиях из алюминия и его сплавов. Способ характеризуется тем, что изделие подвергают микродуговому оксидированию в анодно-катодном режиме при плотности тока 7-7,5 А/дм2 и соотношении анодного и катодного токов 1,0:0,9 в течение 70-75 мин в щелочном электролите, содержащем водные растворы гидроксида натрия и силиката натрия концентрацией 3,5-4 и 11,5-12 г/л соответственно, шлифуют до параметра шероховатости Ra 0,8-1,6, очищают от минеральных и органических загрязнений, пропитывают в ультразвуковой ванне в течение 10-13 мин суспензией политетрафторэтилена Ф-4Д, сушат и термически обрабатывают при температурах 40-50 и 290-300°С в течение 10-12 и 60-62 мин соответственно. Техническим результатом является повышение износостойкости и антифрикционных свойств покрытий. 3 ил., 1 табл., 1 пр.

Противовирусное алюминиевое устройство и способ его получения // 2613820

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для создания противовирусных устройств. Противовирусное алюминиевое устройство, способное инактивировать вирус, содержит анодную оксидную пленку, полученную анодированием алюминиевого материала, и имеет поры, внутри которых присутствует противовирусное неорганическое соединение. На поверхности пленки с противовирусным соединением формируют поверхностную пленку, которая включает противовирусное неорганическое соединение и связующее на основе смолы. Способ включает анодирование алюминиевого материала с формированием пор, осаждение противовирусного соединения в порах электрохимической обработкой, при этом стадия осаждения противовирусного неорганического соединения включает осаждение по меньшей мере одного из таких элементов, как Ag и Cu, в порах электрохимической обработкой, погружение материала в электролит с ионами йода и осаждение CuI или AgI - противовирусного соединения в порах электрохимической обработкой. Устройство способно дезактивировать вирусы в течение короткого периода времени. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл., 15 пр.

Способ антикоррозионной обработки поверхности алюминия или алюминиевых сплавов // 2622466

Изобретение относится к способам антикоррозионной обработки поверхности изделий из алюминия или алюминиевых сплавов. Поверхность изделия подвергают импульсному энергетическому воздействию излучением импульсного оптоволоконного иттербиевого лазера с длиной волны 1,065 мкм при удельной мощности излучения 4,539⋅1010…8,536⋅1010 Вт/см2, частоте следования импульсов 20…40 кГц и скорости сканирования поверхности лазерным излучением 250…700 мм/с. Технический результат заключается в получении на поверхности изделия из алюминия или алюминиевого сплава плотной непроницаемой пассивной пленки оксида алюминия, эффективно защищающей металл от коррозии. 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл., 11 пр.