Способ микродугового оксидирования алюминиевых сплавов

 

Изобретение относится к микродуговому оксидированию алюминиевых сплавов и может найти применение в машиностроении и приборостроении. Цель изобретения - уменьшение сквозной пористости покрытия . Оксидирование ведут в микродуговом режиме асимметричным током в электролите на основе силиката и гидроксида натрия. Уменьшение сквозной пористости покрытия достигают тем, что оксидирование ведут в пене электролита, дополнительно содержащего моющую жидкость Прогресс, при кратности пены 4-10, температуре 12-70°С, скорости перемещения пены относительно поверхности 50- 350 см/мин и следующем соотношении компонентов: силикат щелочного металла 5,5-6,5 г/л, гидроксид щелочного металла 0,9-1,1 г/л, моющая жидкость Прогресс 0.5-5 мл/л 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я>з С 25 0 11/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Силикат щелочного металла, г/л

Гидроксид щелочного металла, г/л

5,5-6,5

0,9 — 1,1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4816197/02 (22) 20.04.90 (46) 15.11.92, Бюл. М 42 (71) Тюменский индустриальный институт им.Ленинского комсомола (72) С.В.Скифский и П.E. Наук (56) Патент США М 4152221, кл. С 25 0 11/08, 1974.

Авторское свидетельство СССР

М 1200591, кл. С 25 D 11/02, 1982. (54) СПОСОБ МИКРОДУГОВОГО ОКСИДИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ (57) Изобретение относится к микродуговому оксидированию алюминиевых сплавов и может найти применение в машиностроении и приборостроении. Цель изобретеПредлагаемое изобретение относится к электролитическому нанесению покрытий на металлы, в частности к оксидированию алюминиевых сплавов, преимущественно высоколегированных литейных.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ анодно-катодного микродугового нанесения износостойких покрытий на алюминий и его сплавы. Формируемые в условиях аноднокатодной поляризации окисные покрытия характеризуются высокой твердостью и износостойкостью, Вместе с тем фазовый состав упрочненного слоя зависит от химического состава оксидируемого материала. Технологически сложен выход на режим инициирования искрообразования при оксидировании высоколегированных литейных сплавов, например АЛ10В. В связи с тем, что в структуре таких сплавов имеются свободные агрегаты кремния и других легирующих компонентов, в начальный период электролиза на поверхности изделия протеЫЛ,, 1775507 А1 ния — уменьшение сквозной пористости покрытия. Оксидирование ведут в микродуговом режиме асимметричным током в электролите на основе силиката и гидрокси да натрия. Уменьшение сквозной пористости покрытия достигают тем, что оксидирование ведут в пене электролита, дополнительно содержащего моющую жидкость "Прогресс", при кратности пены 4 — 10, температуре 12 — 70 С, скорости перемещения пены относительно поверхности 50350 см/мин и следующем соотношении компонентов: силикат щелочного металла

5.5 — 6,5 г/л, гидроксид щелочного металла 0,9-1,1 г/л, моющая жидкость "Прогресс"

0.5-5 мл/л. 2 табл.

Ф кают конкурирующие процессы: окисление алюминия с образованием покрытия и травление вблизи зерен легирующих добавок.

Травление сопровождается разогревом иэделия на поверхности выделяется шлам. В результате возрастает сквозная порисгость оксидной пленки, что является недостатком известного способа.

Целью предполагаемого изобретения является уменьшение сквозной пористости получаемых оксидных покрытий на алюминиевых сплавах, преимущественно высоколегированных литейных.

Поставленная цель достигается тем, что процесс оксидирования ведут в пене электl ролита, дополнительно содержащего моющую жидкость "Прогресс" ТУ 38-10719-71, при следующем соотношении компонентов: ..

1775507 ненной части. Второй вариант менее

40 предпочтителен, т,к. в этом случае возрастают электрохимические и диффузионные ограничения на границе "противоэлектродэлектролит", что сопровождается тепловыми потерями. При помощи источника технологического тока обеспечивают электрический режим анодно-катодных микродуговых разрядов на поверхности иэделия.

Использование пенообразного электроли-

50 та, перемещаемого относительно изделия, снижает сквозную пористость покрытия.

Условием достижения, положительного эффекта являются параметры процесса и их предельные значения, указанные в формуле изобретения. Снижение концентрации жидкости "Прогресс" менее меньшего (0,5 мл/л) предельного значения ухудшает условия вспенивания электролита. Реализация процесса в присутствии ПАВ с концентрацией

6опее (5 г/л) или при температуре менее

Моющая жидкость

"Прогресс", мл/л 0,5-5 при кратности пены 4 — 10, температуре

12-70 С и скорости перемещения пены относительно поверхности изделия 50- 5

350 см/мин, Пены представляют собой дисперсию газа в жидкости, причем жидкость вырождается до тонких пленок. В связи с повышенным элекросопротивлением пенообразного 10 электролита и ограниченной площадью контактирования электролита с поверхностью изделия в процессе оксидирования алюминиевых сплавов закономерно возрастает формирующее напряжение и истинное зна- 15 чение плотности тока на обрабатываемой поверхности. При этом интенсифицируется процесс окисления B режиме микродуговых разрядов, но разогрев иэделия незначителен, Благодаря. организуемому движению 20 пенообразного электролита относительно оксидируемого изделия зоны искрообразования перемещаются по его поверхности и обеспечивают снижение сквозной пористости окисной пленки. 25

Способ микродугового оксидирования алюминиевых сплавов, преимущественно высоколегированных литейных, реализован следующим образом, В исходный электролит, содержащий 30 водный раствор силиката и гидроксида щелочного металла, вводят жидкость "Прогресс" 0,5-5 мл/л и вспенивают, Обрабатываемое изделие помещают в пенообразный электролит и организуют пере- 35 мещение последнего относительно иэделия. Противоэлектрод из стали

"12Х18Н10Т размещают в сплошном (невспе-.: ненном) слое. электролита либо в его вспо12 С не имеет технических преимуществ.

Нагрев пенообраэного электролита выше

70 С приводит к существенному снижению его пенообразующей способности. Оксидирование в пене с кратностью (отношение обьема пены, VII к объему жидкой фазы, т.е. обьему электролита до его вспенивания

V®.y.) менее 4 или при скорости относительного перемещения пены относительно детали более 350 см/мин по параметру сквозной пористости покрытия не отличается от процесса оксидирования в жидком электролите, С другой стороны, снижение скорости относительного перемещения менее 50 c M /ìè н либо увеличение кратности пены более 10 приводит к нестабильности процесса искроинициирования, отрицательно сказывающейся на производительности и качестве обработки, В таблице 1 приведены примеры, иллюстрирующие "Способ...".

В качестве образцов использовали литейный алюминиевый сплав АЛ10В. Размер образцов 1,0 дм . Состав базового электролита; силикат натрия 5,5-б,5 г/л, гидроксид натрия — 0,9 — 1,1 г/л.

Продолжительность обработки 10 мин, соотношение анодной и катодной составляющих технологического тока — 0,95. В процессе оксидирования использовали т.н. режим падающей мощности, согласно которому устанавливали напряжение холостого хода источника тока и вели обработку без оперативной регулировки режима, что приводит к самопроизвольному изменению величины тока, напряжения и температуры в укаэанных в таблице пределах. При рабочем напряжении ниже указанного в таблице 1 в электролите не обеспечиваются условия устойчивого искроинициирования микроразрядов, Превышение указанного интервала напряжений сопровождается возникновением макрораэрядов, отслаивающих покрытие. Напряжения 250 — 280 В при работе с пенообразным электролитом не являются оптимальными — им соответствует малая величина плотности тока, хотя результаты обработки по сплошности покрытий удовлетворительны.

Параметр "плотность тока" в табл. 1 приведен в пересчете на всю поверхность образца. Толщину покрытий оценивали вихретоковым методом, прибором ВТ-19НЦ.

Сквозную пористость покрытий определяли методом планиметрирования, После оксидирования образцы промывали в холодной проточной воде, затем погружали на 30 с в теплый (35-40 С) раствор едкого натра (20 г/л) и 1 мин в раствор осветления (азотная и плавиковая кислоты 1;1). Приготовлен\

1775507

0,9-1.1

Таблица1

Извести. способ

Параметрм пр»цесса и св-ва покритил

Концентрации ПАВ мЛрогресс", нл/л

0,3

7.5

0,5

Температура пенообразного алек-лита, аС

60-70 60-70

40-60

40-45

12-20

12-20

Краги»сть пенообразного электролита

Скорость пере>кэ3е мма пенообразного электролита,см/нин

При ; В

Плотюсть тока (анод>ай пери»д), д/дмз

Пп»тность тока (катодннд перюд) >д/дн*

250- 380

280 400

250- 380280 410

0,6- > . 1,2-, l.0 1,5

0 570- 3,3 40О 95 1,425

380-400 250-280 380"420

50 50

250-280 380-395 250-280

250-280

5-6 0,3-0,2 0,35-О,4 .0 1-0,35 0,2-0,4 0,2»0,3 0,5-0,8,о,7-,;0,3 .

3>6 2,3

0,665- e,2851,52 2,0 пульсации тока

4 5

4,755 7 0,095-0,19 0>332 0>38 0>095-0>332 0,190-0,380 0,190-0 ° 285 0,475-0 ° 760

6 10

Тол>зина покрнтмэ,икн 12

Сквознал порнстость покрмтил (длл à ди ма ловеркн»стн образца),8 18

16 6 ные таким образом образцы помещали на 5 мин в раствор. содержащий 20 г/л сернокислой меди и 20 мл/л соляной кислоты (y=

=1,19), Промытые и просушенные образцы с участками розовых пятен контактно выделившейся меди исследовали под микроскопом (x5; 10), и сквозную пористость покрытий оценивали в процентах от площади измеряемого участка.

В табл. 2 приведены примеры реализации способа, показывающие влияние кратности пенообразного электролита на контролируемые выходные параметры. Для опытов табл. 2 время обработки — 10 мин; скорость относительного перемещения пены — 200 см/мин; температура 40-45 С; концентрация жидкости "Прогресс" — 3 мл/л, Таким образом, испытания предлагаемого способа оксидирования алюминиевых сплавов показали повышенное, в сравнении с базовым вариантом, качество получаемых покрытий, Предлагаемый способ целесообразно использовать для предварительного формирования покрытий при нанесении твердых износостойких окисных покрытий на алюминиевых сплавах в режиме микродуговых разрядов.

Формула изобретения

5 Способ микродугового оксидировяния алюминиевых сплавов преимущественно высоколегированных литейных, включающий обработку асимметричным током в растворе на основе силиката с гидроаксида

10 щелочного металла, отличающийся тем. что, с целью уменьшения сквозной пористости покрытия, оксидирование ведут в пене злектролита, дополнительно содержащего моющую жидкость "Прогресс", при

15 кратности пены 4 — 10, температуре 12-70 С. скорости перемещения пены относительнО поверхности 50-350 см/мин и следующем соотношении компонентов:

Силикат щелочного

20 металла, г/л 5,5-6.5

Гидрооксид щелочного металла, г/л

Моющая жидкость

"Прогресс". мл/л 0,5 — 5

1775507

Таблица 2

Редактор

Составитель С. Скифский

Техред М. Моргентал Корректор 3. Салко

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

Заказ 4024 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по,изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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