Устройство для микродугового оксидирования вентильных металлов и их сплавов

 

Изобретение относится к оборудованию для электролитической обработки поверхности вентильных металлов и их сплавов. Цель изобретения - расширение технологических возможностей путем одновременного проведения процесса в одной ванне в нескольких режимах. Устройство содержит источник питания (клеммы 1 и 2), ванну 3 для электролита 4, два токопровода для двух оксидируемых деталей 5 и 6. три блока 7, 8, 9 конденсаторов, два полупроводниковых вентиля 10 и 11 и блок 12 циклирования режимов (представляющий собой реле времени с двумя независимыми каналами регулирования включения и паузы в диапазоне от 0,1 до 100 с, то есть он работает ,зк автоматический выключатель или переключатель ) Корпус ванны 3. для электролита 4 соединен с первой клеммой 1 источника питания , токоподвод для первой детали 5 соединен с первыми обкладками первого блока 7 конденсаторов и катодом первого вентиля 10, токоподвод для второй детали 6 соединен с первыми обкладками второго блока 8 (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю С 25 0 11/02

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

- йИГЗИ а .:}! И, -;,, "., г,,, Я»

b:,,Á,;.НД г д

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4661086/02 (22) 10.03.89 (46) 30,01.91. Бюл, N 4 (71) Московский авиационный технологический институт им. К.Э.Циолковского (72) А,П.Ефремов, И.К,Залялетдинов, А.И.Капустник, И.Б.Куракин, Ю.Б.Пазухин, Л.Я.Ропяк, Б.В.Харитонов и А.В.Эпельфельд (53) 621.357,8 (088.8) (56) Анодно-катодные микродуговые методы нанесения защитных покрытий на элементы центробежных и штанговых насосов. Отчет

НИР М 01819012140. Институт неорганической химии СО АН СССР, с. 47 — 49, 1986.

Авторское свидетельство СССР

N. 1504292, кл. С 25 0 11/02, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МИКРОДУГОВОГО

ОКСИДИРОВАНЛЯ ВЕНТИЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ И ИХ СПЛАВОВ (57) Изобретение относится к оборудованию для электролитической обработки поверх„„Ы„„1624060 А1 ности вентильных металлов и их сплавов.

Цель изобретения — расширение технологических возможностей путем одновременного проведения процесса в одной ванне в нескольких режимах. Устройство содержит источник питания (клеммы 1 и 2), ванну 3 для электролита 4, два токопровода для двух оксидируемых деталей 5 и 6, три блока 7, 8, 9 конденсаторов, два полупроводниковых вентиля 10 и 11 и блок 12 циклирования режимов (представляющий собой реле времени с двумя независимыми каналами регулирования включения и паузы в диапазоне от 0,1 до 100 с, то есть он работает ".зк автоматический выключатель или переключатель). Корпус ванны 3 для электролита 4 соединен с первой клеммой 1 источника пи— тания, токоподвод для первой детали 5 соединен с первыми обкладками первого блока

7 конденсаторов и катодом первого вентиля

10, токоподвод для второй детали 6 соединен с первыми обкладками второго блока 8

1624060 конденсаторов и анодом второго вентиля

11, анод первого и катод второго вентилей

10 и 11 соединены с первыми обкладками третьего блока 9 конденсаторов, а вторые обкладки всех трех блоков 7, 8, 9 конденсаторов соединены со второй клеммой 2 источника питания, а обкладки третьего блока

9 конденсаторов через блок 12 циклироваИзобретение относится к оборудованию для злектролитической обработки поверхности веHтильных металлов и их сплавов с целью ее оксидирования для повышения коррозионной и иэносостойкости, 5 теплостойкости, получения электроизо яционных и декоративных покрытий и для других целей, и может быть использовано в машиностроении, авиационной, химической, радиоэлектронной промышленности и 10 в медицине.

Цель изобретения — расширение технологических воэможностей путем одновременного проведения процесса в одной ванне в нескольких режимах. 15

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг.2 -- схема, зеализующая работу устройства по режиму 6; на фи .3 — схема, реализующая работу устройства по режиму 7. 20

Устройство для микродугового оксидирования вентильных металлов и их сплавов содержит источник питания (клеммы 1 и 2), ванну 3 для электролита 4, два токоподвода для двух оксидируемых деталей 5 и 6, три 25 блока — 9 конденсаторов, два полупроводниковых вентиля 10 и 11 и блок 12 циклирования режимов, представляющий собой реле времени с двумя независимыми каналами регулирования включения и паузы в 30 диапазоне от 0,1 до 100 с, т.е. он работает как автоматический выключатель или переключатель.

Корпус ванны 3 для электролита 4 соединен с первой клеммой 1 источника пита- 35 ния, токоподвод для первой детали 5 соединен с первыми обкладками первого блока 7 конденсаторов и катодом первого вентиля 10, токопсдвод для второй детали 6 соединен с первыми обкладками второго 40 блока 8 конденсаторов и анодом второго вентиля 11, анод первого и квтод второго вентилей 10 и 11 соединвны с первыми обкладками третьего блока 9 конденсаторов, а вторые обкладки всех трех блоков 7 — 9 45 конденсаторов соединены со второй клеммой 2 источника питания, а обкладки третьния режимов, Расширение технологических воэможностей достигается введением в данное устройство третьего блока конденсаторов и блока циклирования режимов.

При этом устройство позволяет в одной ванне одновременно проводить процесс осаждения на двух деталях и в разных режимах.

3 ил. его блока 9 конденсаторов через блок 12 циклирования режимов, Устройство работает следующим образом.

Режим 1. Емкости первого 7 и второго 8 блока конденсаторов равны, емкость третьего блока 9 равна нулю — отключен (С1= С2; Сз =- О), О ношение катодного и анодного токов на обоих деталях 5 и 6 равна единице

Режим реализует работу известного устройства в анодно-катодном режиме. Первый блок 7 конденсаторов заряжается и разряжается через первую деталь 5, второй бло: 0 — через вторую деталь 6, Токовый сдвиг Л = l< — 1 на обоих деталях 5 и 6 равен нулю.

Режим 2. Емкость первого блока 7 конден кторов больше емкости второго блока

8, емкость третьего блока 9 равна нулю— откл юче ; (C» Cz; Сз = О), Отношение катод ного и анодного токов на первой детали 5 меньше единицы, на второй детали 6 — боль шp. единицы — с1; "- )1.

Второй блок 8 конденсаторов, как имеющий меньшую емкость, заряжается раньше первого блока 7 и поэтому через вторую деталь 6 заряжается как второй блок 8 конденсаторов, так и первый блок 7 через вентили 10 и 11, а разряжается через нее только второй блок 8 конденсаторов (первому блоку 7 разряжаться не поэвогяют вентили 10 и 11). Первый блок 7 конденсаторов разряжается полностью через первую деталь 5, а заряжается через нее лишь частично. Токовый сдвиг Л! на обоих деталях 5 и 6 по модулю одинаков и пропорционален разности емкос1ей Л С - Ci — С2.

Режим 3. Этот режим асимметричен второму режиму, т,е. С1< С2, Сз - О. Результат тот же, что и в случае режима 2

1624060

Токовый сдвиг на обоих деталях 5 и 6 по модулю также одинаков и пропорционален разности емкостей Л С, Режим 4. Емкость первого 7 и второго

8 блоков конденсаторов равны, емкость третьего блока 9 — не равна нулю (C1 = C2;

C3 + О). Отношение катодного и анодного токов на первой детали 5 меньше единицы, на второй детали 6 — больше единицы;

Это происходит потому, что третий блок

9 конденсаторов заряжается через вторую деталь 6 и вентиль 11, а разряжается через вентиль 10 и первую деталь 5, а первый 7 и второй 8 блоки заряжаются и разряжаются через соответствующие детали 5 и 6. Токовый сдвиг на обоих деталях 5 и б по модулю одинаков и пропорционален емкости третьего блока 9 конденсаторов Сэ, т.е.

К,=Ю„

Таким образом, режимы 2, 3, 4 реализуют работу известного устройства на второй детали б, однако без потерь энергии на разрядном резисторе.

Режим 5, Емкости первого 7 и второго 8 блоков конденсаторов равны нулю — отключены, емкость третьего блока 9 — не равна нулю (С1 = С2 = О; Сз О). Третий блок 9 конденсаторов заряжается через вторую деталь 6 и вентиль 11, а разряжается через вентиль 10 и первую деталь 5. т,е. первая деталь 5 работает в чисто анодном режиме, а вторая б — в чисто катодном — — 0;

ПРИЧЕМ (I )1 = (1к)11

Таким образом, соответствующим подбором емкостей блоков 7, 8 и 9 достаточно просто можно неограниченно регулировать отношение катодного и анодного токов на деталях без потерь энергии, причем, обрабатывая сразу две детали на асимметричных токовых режимах в одной ванне, что вдвое сокращает время получения пары деталей или образцов с различными характеристиками, Режим 6. Емкости первого 7 и второго 8 блоков конденсаторов равны нулю — отключены, емкость третьего блока 9 не равна нулю (С1 = С2 =- О; Сэ W О), токоподвод для второй детали 6 подсоединен к клемме 1 источника питания (фиг.2,а). Первая деталь

5 обрабатывается в чисто анодном режиме при максимальном значении напряжения, так как третий блок 9 конденсаторов заряжается через вентиль 11 до напряжения Еэ, равного амплитудному значению напряжения на клеммах 1 и 2 U1,2 (в случае промыш5 ленной сети 380 В, 50 Гц — до 540 В). При работе в режиме 5 третий блок 9 конденсаторов заряжается до напряжения Еэ, меньшего на величину падения на второй детали б (0к)11, ЧЕМ В рЕжИМЕ 6, т.Е. дО НаПряжЕНИя

10 Еэ = U1,2 — (Ок)11.

Максимальное значение анодного напряжения тогда составит(0а)1- 01.2+ Ез, т.е.

2 Ul,2 для режима 6 (1080 В) и 2 U1,2 — (Ок)11 для режима 5.

Режим 7. Емкости первого 7 и второго 8 блоков конденсаторов равны нулю — отключены, емкость третьего блока 9 не равна нулю (C1 = С2 = О; С Ф О), токоподвод для

20 первой детали 5 подсоединен к клемме 1 источника питания (фиг.3). Вторая деталь обрабатывается в чисто катодном режиме при максимальном значении напряжения (UK)11 = 2 U1,2. Режим 7 реализует работу

25 известного устройства в катодном режиме.

Режим 8 — циклирование. Циклирование режимов проводится с целью создания новых технологических процессов и смягчения процесса в анодно-катодном режиме, 30 что позволяет предотвратить резонансное самовоэбуждение дугового разряда п;и отношении

H"

35 и затухание микродугового разряда при отношении

Ю" на конечных стадиях процесса, Конструк40 ция блока 12 циклирования позволяет автоматически включать и выключать на определенные промежутки времени в диапазоне 0,1 — 100 с третий блок 9 конденсаторов, в результате чего в режиме 4 первая

45 деталь 5 работает в анодно-катодном режиме попеременно при соотношениях — <1 и — =1 а вторая еталь 6 — при соотношениях; — )1 и — =1

В режиме 6 и 7 при включении блока

12 циклирования режимов в качестве авто55 матического переключателя. как показано на фиг.2 и 3, реализуется соответственно попеременно чисто анодный и анодно-ка к тодный режим с соотношением — = 1 на а

1624060 первой детали 5 или чисто катодный и анодно-катодный режим с соотношением к — = 1 на второй детали 6. Последнее а реализует в полном объеме работу известного устройства. Границы интервалов циклирования 0,1 — 100 с, Определены экспериментально как предельные; ниже 0,1 с система не успевает реагировать, выше

100 с — необратимо перестраивается.

Таким образом, рассмотренный набор режимов 1 — 8 полностью перекрывает работу известных устройств и значительно расширяет их возможности, Данное устройство при простоте технического исполнения позволяет реализовать одновременную обработку двух деталей в одной ванне на асимметричных токовых режимах с неограниченным регулированием соотношения катодного и анодного токов беэ потерь энергии. При одинаковом времени обработки деталь, оксидируемая при

Н.1 имеет твердость выше, чем деталь, оксидируемая при соотношении

Ф" что позволяет в одном цикле получать пару трения с оптимальным соотношением твердостей ответных деталей, При исследовании влияния соотноше1к ния — на свойства покрытия данное уст à ройство позволяет сократить эксперимент вдвое, так как образцы можно покрывать парами на асимметричных токовых режимах.

Циклирование различных режимов позволяет разрабатывать новые технологиче5

40 ские процессы и улучшать качество покрытий за счет смягчения процесса в анодно-катодном режиме при работе на переменном соотношении катодного и анодного токов.

Кроме того, возможна обработка одной детали в чисто анодном или чисто катодном режиме при повышении максимального значения напряжения, что также расширяет технологические и экспериментальные возможности, Формула изобретения

Устройство для микродугового оксидирования вентильных металлов и их сплавов, содержащее источник питания с двумя клеммами, ванну для электролита, корг.ус которой соединен с первой клеммой источника питания, два вентиля, два токоподвода для двух оксидируемых деталей и два блока конденсаторов, вторые обкладки которых соединены с второй клеммой источника питания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расш ирен ия тех нол огичее ких возможностей путем одновременного проведения процесса в одной ванне в нескольких режимах, оно снабжено третьим блоком конденсаторов и блоком циклирования режимов с независимым регулированием включения и паузы, причем токоподвод дл1 первой детали соединен с первыми обкладками первого блока конденсаторов и катодом первого вентиля, токоподвод для второй детали соединен с первь1ми обкладками второго блока конденсаторов и анодом второго вентИля, анод перього н катод в;орого вентилей — с первыми об кладками третьего блока конденсаторов, а вторая обкладка третьего блока конденсаторов соединена с второй клеммой источника питания через блок циклирования режимов, 1624060

Составитель С. Пономарев

Редактор И. Сегляник Техред М.Моргентал Корректор С.Шекмар

Заказ 171 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101