Способ микродугового анодирования алюминия и его сплавов

 

Использование: электротехническая промышленность, машиностроение, приборостроение . Сущность изобретения: анодирование ведут при продувке электролита в межэлектродном зазоре углекислым газом или его смесью до 60% с кислородом. Расход газа или смеси 2-10 л/мин на 1 дм2 поверхности. Процесс сначала ведут в гальваностатическом режиме при плотности тока 1-40 А/дм2. После самопроизвольного падения напряжения на 2-5% процесс ведут в вольтстатическом режиме. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.(я)5 С 25 0 11/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4 (л)

Ql

О (21) 4828440/02 (22) 16.04.90 (46) 15.05.92, Бюл. М 18 (71) Филиал Всесоюзного научно-исследовательского проектно-конструкторского и технологического института- электромашиностроения (72) Г.Х.Гродникас, Ю.И.Чернышев, Ю.Л. Крылович и Л.Л. Карманов (53) 621.357.8 (088.8) (56) Патент США N 3892293, кл. 204 — 56 R, 1974.

Авторское свидетельство СССР

N 926083, кл. С 25 D 9/06, 1980.

Изобретение относится к электролитическому нанесению оксидных покрытий на алюминий и его сплавы в условиях искрового разряда и может быть использовано в электротехнической промышленности, машиностроении и приборостроении.

Известен способ электролитического нанесения оксидных покрытий на аноде при изменении напряжения от 100 до 1000 В и постоянной плотности тока, Однако с увеличением толщины покрытия увеличивается анодный потенциал и тепловая мощность дуги, что приводит к сильному справлению поверхности или частичному разрушению покрытия.

Наиболее близким к предлагаемому является способ электролитического нанесения покрытий в режиме однополупериодного напряжения с наложением через

5 — 500 положительных полупериодов одного отрицательного с амплитудой напряжения

50-500 В.

„„5U„„1733507 А1 (54) СПОСОБ МИКРОДУГОВОГО АНОДИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ (57) Использование; электротехническая промышленность, машиностроение, приборостроение. Сущность изобретения: анодирование ведут при продувке электролита в межэлектродном зазоре углекислым газом или его смесью до 60% с кислородом. Расход газа или смеси 2 — 10 л/мин на 1 дм

2 поверхности. Процесс сначала ведут в гальваностатическом режиме при плотности тока 1-40 А/дм . После самопроизвольного

2 падения напряжения на 2 — 5% процесс ведут в вольтстатическом режиме. 1 табл.

Недостатком известного. способа является то, что наложенный отрицательный полупериод напряжения сокращает время гореня дуговых разрядов и снижает темп роста оксидного покрытия. Кроме того, характеристики дугового разряда изменяются в узких пределах, определяя только время выхода разряда в стационарный, что снижает теплостойкость покрытий. Также оксидные покрытия имеют недостаточные механические характеристики, так как при ведении процесса выделяется большое количество водорода, который образует вредные соединения и поры.

Цель изобретения — повышение скорости формирования покрытия и снижение пор истости.

Поставленная цель достигается тем, что в способе микродугового анодирования алюминия и его сплавов, включающем обработку однополупериодным напряжением с амплитудой 50 — 500 В. обработку ведут при

1733507

15

55 продувке электролита в межэлектродном зазоре углекислым газом или его смесью до

60 с кислородом с расходами 2-10 л/мин на 1 дм поверхности сначала в гальваностатическом режиме при плотности тока 1—

40 А/дм, а после самопроизвольного снижения напряжения на 2 — 5 — в вольтстатическом режиме.

Такое выполнение способа позволяет увеличить скорость формирования покрытий за счет изменения теплофизических свойств дуги и управления электрическими параметрами процесса. Углекислый газ в зоне микродуги обжигает столб дуги вслед1 ствие диссоциации COz = СО + — Oz, что

2 увеличивает плотность тока и одновременно снижает температуру дуги. Это позволяет поддерживать плотность тока и скорость роста оксида постоянными до момента, когда напряжение дуги увеличивается настолько, что покрытие не выдерживает тепловых ударов и при дальнейшем повышении напряжения на аноде разрушается. Момент разрушения покрытия характеризуется резким падением напряжения не менее, чем на

5 / от амплитудного значения напряжения, вследствие уменьшения дугового промежутка и возрастания силы тока. Кроме того, углекислый газ или его смесь с кислородом является сильным раскислителем и более интенсивно, чем воздух, окисляет металл в области зоны дуги в результате реакции СО

+ Ме = СО+ МеО, повышая скорость формирования покрытия и увеличивания производительность процесса. Избыток кислорода, полученный при диссоциации и дополнительно вводимый в зону в смеси с углекислым газом до 60, позволяет связывать атомарный и молекулярный водород Hz +

СО = СО+ HzO, а окись углерода является хорошей защитной атмосферой. Благодаря этому покрытие обладает меньшей склонно- стью к образованию пор, вызываемых водородом, и меньшим содержанием Hz в оксиде. Повышение кислородного потенциала в COz более интенсивно парализует способность водорода вызыва соединения в покрытии и увеличивает окисление металла в электролите. Изменение концентрации в смеси с СО2 до 60 при микродуговом оксидировании алюминия и его сплавов увеличивает возможность регулирования свойств сикродуги и позволяет выбирать защитный газ в зависимости от содержания в алюминии примесей и легирующих элементов и от окислительной способности сплава, Предел содержания в смеси кислорода 60 при микродуговом оксидировании алюминия и его сплавов обусловлен сродством

50 алюминия к кислороду и требованиями к технике безопасноти процесса. Если кислород не отработал в процессе, то он выделяется из электролитической ванны, но так как при электролизе выделяется также водород, то при более 60 кислорода в смеси может на поверхности образоваться гремучая смесь.

Способ осуществляют следующим образом.

Деталь, являющуюся анодом, погружают в ванну, заполненную водным раствором электролита и являющуюся катодом, затем через электролит в зону формирования покрытия в межэлектродный зазор подают на каждый 1 дм детали углекислый газ или его смесь до 60 j с кислородом с расходом 2—

10 л/мин, а на деталь подают положительный потенциал при постоянной плотности тока 1 — 40 А/дм . Напряжение на аноде подг нимают до момента самопроизвольного снижения напряжения на 2 — 5, которое фиксирует пороговое устройство, вырабатывающее сигнал переключения обратной связи по току на обратную связь по напряжению. B дальнейшем процесс продолжают при постоянном напряжении. Продолжительность процесса зависит от необходимой толщины покрытия.

Предлагаемым способом получают неоплавленные, равномерные по толщине и пористости покрытия на алюминии и его сплавах с толщиной в 1,5 — 1,8 раза большей, выдерживающие до 35 циклов при испытании на термостойкость (нагрев — охлаждение в интервале 20 — 500 С) без растрескивания, Кроме того, способ позволяет экономить до

20 электроэнергии.

Эксперименты проводились на пластинах из материала Ами 15 размером 50х10х2 мм. Противоэлектрод (катод) использовали выполненным из нержавеющей стали

Х18Н9Т. Температуру электролита во время проведения исследований поддерживали постоянной 20 — 25 С, В качестве электролита применяли водный раствор Na4PzOzc концентрацией 30 г/л. Толщину покрытий определяли с помощью вихревого толщиномера ВН50НЦ, а пористость покрытий — весовым методом.

Результаты опытов представлены в таблице.

Формула изобретения

Способ микродугового анодирования алюминия и его сплавов, включающий обработку однополупериодным напряжением с амплитудой 50 — 500 В, о т.л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения скорости формирования покрытия и снижения пористо1733507

15

25

35

Составитель Ю.Чернышев

Техред М.Моргентал Корректор Э.Лончакова

Редактор Е.Копча

Заказ 1641 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 сти, обработку ведут при продувке электролита в межэлектродном зазоре углекислым газом или его смесью до 60 Д с кислородом с расходом 2 — 10 л/мин на 1 дм поверхно2 сти сначала в гальваностатическом режиме при плотности тока 1 — 40 А/дм, а после саг мопроизвольного снижения напряжения на

2 — 5 — в вол ьтстатическом режиме.