Способ нанесения керамических покрытий на цирконий и его сплавы

 

Использование: для изготовления изделий из сплавов циркония с керамическими покрытиями. Сущность изобретения: нанесение покрытия для последующей полировки проводят в режиме импульсного электролитно-искрового оксидирования с длительностью импульсов 10 - 900 мкс при амплитуде напряжения 440 - 550 В и плотности тока до 10 А/см² из водного раствора ортофосфорной кислоты (30 - 100 г/л). 1 табл.

Изобретение относится к технологии получения керамических покрытий со специальными свойствами на поверхности изделий из циркония и его сплавов. Целью изобретения является достижение более высокой чистоты отполированной поверхности оксидной керамической пленки на изделиях из циркония и его сплавов. Поставленная цель достигается способом анодирования при напряжении 100-1000 В в импульсном режиме отличающемся тем, что оксидирование ведут в режиме импульсного электролитно-искрового оксидирования с длительностью импульса 10-900 мкс и плотностью тока до 10 А/см² вплоть до напряжений формирования 440-550 В в водном растворе ортофосфорной кислоты с концентрацией 30-100 г/л. Используемый режим при указанных параметрах позволяет избежать ухудшения свойств покрытия, так как элементарные разряды возникают в течение достаточно короткого периода времени. В паузе между импульсами успевают пройти диффузионные процессы в приповерхностном слое электролита, а тепло отводится вглубь анода и электролита. Последнее является естественным ограничением частоты повторений импульсов и на практике не превышает 1 кГц. Обычным является введение ограничений на скважность следования импульсов, которая лежит в пределах 30-100, и температуру электролита, которая не должна превышать 30^оС. Практическая реализация отличается от способа микродугового оксидирования тем, что на деталь подаются прямоугольные импульсы напряжения с длительностью 10-900 мкс, скважностью 30-100, но не чаще 1 кГц с плотностью импульсного тока не более 10 А/см². При использовании в качестве электролита водного раствора ортофосфорной кислоты образуется керамическая пленка, содержащая только двуокись циркония. При длительности импульса менее 10 мкс отполировать покрытие практически невозможно из-за его недостаточной толщины и присутствия аморфной фазы. Наблюдается "мазание" полируемой поверхности. При длительности импульса более 900 мкс покрытие получается крупнозернистым и осыпается при полировании. Превышение плотности импульсного тока значения выше 10 А/см² также приводит к осыпанию покрытия. В таблицах приведены примеры на крайние и наилучшие режимы предложенного способа. В числителе указана максимально достигнутая толщина покрытия, в знаменателе класс чистоты отполированной поверхности. Частота повторений импульсов составляла для длительности 10 мкс 250 Гц, 50 и 100 мкс 150 Гц, 500 и 900 мкс 100 Гц. Полученные покрытия обладают хорошей полируемостью вследствие снижения количества пор и их эффективного диаметра, а также уменьшения среднего размера единичного кристаллита. Наблюдаемый эффект можно объяснить тем, что применение укороченных импульсов позволяет управляемым способом ограничить развитие сверхмощных дуг, разрыхляющих покрытие, путем дозированного подвода энергии в область плазохимической реакции в оптимальном режиме. В результате удается получить покрытие с мелкодисперсной поликристаллической монофазной структурой. Получаемые покрытия имеют чистоту поверхности, на уровне 8 класса чистоты и толщину до 30-40 мкм. Последующая полировка оксидного покрытия позволяет довести чистоту поверхности до 13-14 класса без потери керамических свойств и сплошности покрытия. Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает получение плотных, равномерных по толщине, полируемых керамических покрытий на поверхностях изделий из сплавов циркония сложной формы. Покрытия обладают хорошей адгезией к материалу подложки.

Формула изобретения

СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ НА ЦИРКОНИЙ И ЕГО СПЛАВЫ преимущественно перед полированием, включающий анодно-искровое оксидирование в импульсном режиме из водного электролита, отличающийся тем, что, с целью повышения полируемости покрытия, оксидирование ведут при амплитуде напряжения формирования 440 550 В, длительности импульса 10 900 мкс и плотности тока до 10 А/см² из раствора ортофосфорной кислоты с концентрацией 30 100 г/л.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 29-2000

Извещение опубликовано: 20.10.2000        

---