Способ анодирования металлов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сеюе Советских

Социалистических

Республик (») бО7852 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.10р5(21) 2182340/22-02 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 250578. Бюллетень № 19

Гвв1щвтвввви! вввв1вт

Вввеп Мввввтрвв CCCP вв 1ввва вввбрвтвввй в впрнтаИ (53) УДК 621.357.8 (088. 8) (45) Дата опубликования описания 270478 (72) /le op изобретения

Е.Е. Аверьянов

Казанский ордена Трудового Красного Знамени (71) Звявитель госудаРственньв1 университет им. В.и. Ульянова-ленина (54) СПОСОБ АНОДИРОВАНИЯ МЕГАЛЛОВ

Изобретение .относится к злектролитическому нанесению покрытий, в частности к анодному окислению (анодированию) металлов, например алюминия и титана. 5

Известен способ анодного окисления металлов в расплавах солей jl) .

СФнако при использовании этого способа происхсдит значительный нагрев окисляемого металла, из-за чего 10 в его структуре могут возникать необратимые изменения, что не всегда приемдемо. Анодное окисление в раоплавах солей требует применения специальных мер По технике безопасности.. lS

Известен способ анодного окисления в низкотемпературной кислородсодержащей плазме (2). для реализации этого способа образец помещают в разрядную камеру между анодом и катодом. В раз- 20 рядной камере зажигают тлеющий разряд и подают на образец положительное (относительно анода камеры) напряжение формирования.

Однако анодным окислением в плаз- 25 ме получают, главным образом, диэлектрические и полупроводниковые пленки на напиленных в вакууме металлах.

Окисные пленки, полученные этим способом, имеют невысокую механическую 80

2 прочность (150-200 кг/мм ). Их толщина не превышает 300 А.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является известный способ анодирования металлов в кислом растворе с размещением одного из электродов ниже уровня раствора (3) ..Однако при использовании этого способа сложно получить окисные пленки

О толщиной более 10 000 А иэ-эа того, что параллельна с процессом окисления происходит процесс растворения пленки. увеличивать напряжение формирования можно только до известнога предела, выае которого происходит электрический пробой, вызванный, главным образом, дефектами структуры окнсной пленки.

Кроме того, окисная пленка часто имеет недостаточную механическую прочность.

Целью изобретения является повышение механических и электрических свойств пленки толщиной более 10 000 A

Это достигается тем, что процесс осуществляют при размещении второго элекрсща выше уровня раствора. и (О 50 ор серной ты ор и ты ий Длюмин

,глубина размещения электрода н растворе), мм 50

8< (высота размещения электрода над раствором), MM

U (напряжение), В 35 75

Толщина пленки, мкм 6 12

Микротвердость, кг/мм 160 410

Пробивное напряжение, В 450 650

Электросопротин- 44 д см 810210 2

150

280

105

600

620

450

670

2750

Ю

6 10 700 у5

5 10

f6

2 10

)g

6 .10

М

f6

110 ление, ом

П р и м е ч а н и е; Продолжительность анодиронания 10 мин

При этом глубину размещения электрода в растворе определяют по формуле

) (, ) — у

50 где 1: — глубина размещения элек—

1 трода в растворе, мм;

0 — напряжение, В, Высоту размещения электрода над раствором определяют по формуле где 8 — высота размещения электро. да над раствором, мм; напряжение, В.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Окисляемый образец помещают в раствор, а другой электрод размещают над ним ныше уровня раствора и зажигают электрический разряд приложением к электродам достаточного,цля его возникновения напряжения. Возможен и другой вариант, В раствор помещают катод, а окисляемый образец размещают над уровнем раствора.

Электрический разряд между помещенным н растнор электродом и эпектродом, расположенным над уровнем раство. ра, имеет некоторые особенности.

При неглубоком расположении электрода н растворе прн электрическом разряде образуется воронка, обнажающая поверхность этого электрода.

Пространство между электродами заполнено парами раствора.

Электроды благодаря их непрерывному соприкосновению с парами раствора нагреваются незначительно, этому же способствует нх контакт с атмосфернь)м воздухом.

В пространстве между электродами находится значительное количество ионов кислорода, что способствует интенсификации окислительного процесса.

Зажигание разряда в предлагаемом

)О способе осуществляют помещением капли раствора в пространство под верхним электродом. Электрический разряд самостоятельно при расстоянии (верхний электрод — поверхность раствора)

5 мм и приложенном между электродами напряжении 75В возникнуть не может, для этого необходимы гораздо более высокие значения напряжения.

Электрический разряд в таком промежутке может возникнуть и том случае, если газ ионизонан или если в объеме имеются пары раствора, т,е. созданы условия для уменьшения напряжения зажигания. На практике инициирование разрядон обычно вызывают или предварительным высоковольтным пробоем промежутка или закорачиванием его в начальный момент, например, тонкой перегорающей металлической проволочкой.

В данном случае используют более простой метод — помещение капли растнора в разрядный промежуток.

Анодирование проводят в потенцио-. статическом режиме. Применение формирующего напряжения меньше 1Â не эффек35 тивно, а больше 300 В не рационально.

Изобретение проиллюстрировано примерама, арелатаилеиаыми а таблице.

Примеры

607852

U U — зЕ„> 0 Л 50

Формула изобретения

Составитель В ° Бобок

Редактор .М. Рогова Техред Э.Чркнк КорректорЛ. Яебола

Заказ 2746/16 Тираж 738 Подписное цНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

3035с Москваа Ж 35с Раушская наб с д 415

Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4

Как видно иэ таблицы, предлагаемый способ позволяет очень быстро (рост пленки практически полностью заканчивается за 10 мин) получать окисные покрытия, обладающие высокими механическими и электрическими свойствами.

1. Способ анодирования металлов в кислом растворе с размещением одного из электродов ниже уровня раствора, отличающийся тем, что, с целью повышения механических и электрических свойств пленки толщиной более 10 000 А, процесс осущест- вляют при размещении второго электрода виае уровня раствора.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что глубину размещения электрода в растворе определяют по формуле

U U — >е > —, 3 4 50 где 8 — глубина размещения электрода в растворе, мм; — напряжение, В

3. Способ по п.2, о т л и ч а.ю» шийся тем, что высоту размещения электрода над раствором определяют по формуле где — высота размещения элек2 трода над раствором, мм;

Π— напряжение, В.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Марков Б.Ф. Электрохимия расплавленных солей, М., Металлургиздат, 1960:, с. 86 °

20 2. Аверьянов Е.Е. Анодное оксидирование металлов в низкотемпературной кислородсодержащей плазме. Авторе ферат кандидатской диссертации, Казань, 1972.

3. Авторское свидетельство СССР

9 173086, кл. С 25 2 11/04, 1961,