Способ изготовления анода химического источника тока со щелочным электролитом

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для создания защитных покрытий на одной из сторон анода химического источника тока (ХИТ) из сплава на основе алюминия. Техническим результатом изобретения является создание анода ХИТ с высокими разрядными характеристиками за счет нанесения покрытия, обеспечивающего необходимую прочность адгезии наносимого дисперсного материала и более низкую пористость, что снижает омические потери. Согласно изобретению способ изготовления анода ХИТ со щелочным электролитом из сплава на основе алюминия включает в формирование сверхзвукового потока подогретого рабочего газа, например воздуха, и нанесение (напыление) на поверхность анода покрытия порошка металла. Напыление производят при скорости потока 600÷645 м/с и его температуре 50÷99°С, температуре напыляемых частиц 50÷80°С и расходе порошка напыляемого металла 0,03÷0,05 г/см³, в качестве порошка металла используют порошок серебра или порошки меди и серебра, наносимые на анод последовательно. 1 табл.

 

Изобретение относится к нанесению покрытий высокоскоростным способом и может быть использовано в электротехнике, например, для создания защитных покрытий на одной из сторон анода химического источника тока из сплава на основе алюминия.

Известен способ получения термостойких изоляционных анодных пленок на алюминии и его сплавах (авт. свид. СССР №1608253). Положительный эффект достигают проведением анодирования сначала в электролите на основе хромового ангидрида, борной кислоты и оксида бериллия до толщины покрытия не менее 3 мкм при 42-46°С и напряжении 40-80 В, а затем в электролите на основе щавелевой, борной и лимонной кислот при плотности тока 1-4 А/дм² и температуре 35-43°С в течение 50-90 мин.

Известен также способ получения термостойких изоляционных покрытий на изделиях из алюминиевых сплавов (патент России №2237758). Задачей изобретения является увеличение толщины покрытия, повышение его пробойного напряжения, постоянное сохранение этого свойства при температуре до 200°С, а также уменьшение вероятности повреждения изделий с покрытием при сборке, транспортировке и во время эксплуатации. Поставленная задача достигается тем, что согласно изобретению обработку изделий ведут в три этапа, включающих формирование покрытия в электролите, содержащем 2-6 г/л гидроксида калия и 10-30 г/л жидкого стекла при напряжении на детали от 400 В и начальной плотности переменного тока 20-25 А/дм² с последующим понижением ее на 5% каждые 10 мин до толщины не менее 100 мкм, термическую обработку изделия с покрытием при температуре 200-250°С в течение 1-1,5 ч и пропитку в суспензии фторопласта с последующей сушкой при температуре 100-150°С.

Приведенные выше аналоги отличаются сложным и трудоемким технологическим процессом получения покрытия.

Известны способы газотермического нанесения покрытий, сущностью которых является воздействие на распыляемый материал полимера высокой температуры и кинетической энергии газовой струи. При нагреве напыляемый порошок полимера плавится, а газовая струя распыляет его и с определенной скоростью направляет на подложку.

Известен также способ получения покрытия, заключающийся в ускорении металлического порошка размером 1-200 мкм до 650-1200 м/с и нанесение порошка на изделие подогреваемым газовым потоком. Однако такие широкие диапазоны параметров режимов напыления затрудняют использование изобретения в конкретных промышленных условиях.

Недостатками этого способа являются: повышение требования к дисперсности полимерного порошка, так как мелкая фракция выгорает, а крупная лишь оплавляется; трудность получения качественного покрытия, вытекающая из самой физики процесса - частицы переменной величины находятся в высокотемпературном потоке.

(Борисов Ю.С.и др. «Газотермические покрытия из порошковых материалов». Справочник. Киев. 1987, с.23).

Известен способ нанесения покрытий, включающий подачу порошка в сверхзвуковой поток подогретого рабочего газа и нанесение его на поверхность изделия, отличающийся тем, что изделие перед нанесением порошка нагревают до 100-200°С, в сверхзвуковой поток последовательно подают металлический порошок и порошок полимера, а стенки сверхзвуковых сопел охлаждают (патент России №2041744). Недостатком этого способа является то, что он не обеспечивает достаточно высокую прочность адгезии наносимого дисперсного материала.

Исходя из задачи создания покрытия (порошок серебра или порошки меди и серебра) для анода химического источника тока из сплава на основе алюминия, наиболее близким по технической сущности является аналог по патенту России №2041744. Задачей предлагаемого изобретения является создание способа нанесения покрытия из порошка серебра или порошков меди и серебра на одну из сторон анода химического источника тока из сплава на основе алюминия, обеспечивающего достаточно высокую прочность адгезии наносимого материала.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе, включающем формирование сверхзвукового потока подогретого рабочего газа, например воздуха, и нанесение (напыление) на поверхность анода покрытия порошка металла, напыление производят при скорости потока 600÷645 м/с и его температуре 50÷99°С, температуре напыляемых частиц 50÷80°С и расходе порошка напыляемого металла 0,03÷0,05 г/см³, в качестве порошка металла используют порошок серебра или порошки меди и серебра, наносимые на анод последовательно. При предлагаемом способе температура напыляемых частиц не превышает значений 50÷80°С, такая температура не приводит к структурным изменениям наносимого на анод материала, то есть не происходит его окисления.

Пример.

Был изготовлен многослойный анод из сплава алюминия (алюминий А95 с оловом и индием в качестве легирующих компонентов), на одну из сторон (нерабочую) методом сверхзвукового газодинамического напыления (скорости потока 622 м/с и его температуре 72°С, температуре напыляемых частиц 65°С и расходе порошка напыляемого металла 0,040 г/см³) по одному из вариантов был нанесен слой серебра толщиной 20 мкм. По второму варианту методом сверхзвукового газодинамического (скорости потока 631 м/с и его температуре 78°С, температуре напыляемых частиц 68°С и расходе порошка напыляемого металла 0,045 г/см³) последовательно были нанесены слои меди толщиной 35 мкм и серебра толщиной 5 мкм.

Сравнительные параметры предлагаемого способа и известного (прототипа) приведены в таблице.

Способ	Режимы сверхзвукового газодинамического напыления	Свойства покрытия после напыления
Скорость, м/с	Температура, °С	Адгезивная прочность, кг/мм2	Пористость, %
Предлагаемый по первому варианту (напыляемый порошок серебра)	600-645	50-99	4-5	3-5
Предлагаемый по второму варианту (напыляемые порошки меди и серебра)	600-645	50-99	4-5,5	3-5
Известный (по прототипу RU 2041744)	650-1200	100-200	1-3	8-15

Как следует из представленных данных, предложенный способ по сравнению с известным позволяет получить покрытия, обеспечивающие достаточно высокую прочность адгезии наносимого дисперсного материала и более низкую пористость, что делает возможным создать аноды химического источника тока с высокими разрядными характеристиками.

Способ нанесения защитного слоя покрытия на анод химического источника тока из сплава на основе алюминия, включающий формирование сверхзвукового потока подогретого рабочего газа, например воздуха, и нанесение (напыление) на поверхность анода покрытия порошка металла, отличающийся тем, что напыление производят при скорости потока 600÷645 м/с и его температуре 50÷99°С, температуре напыляемых частиц 50÷80°С и расходе порошка напыляемого металла 0,03÷0,05 г/см³, в качестве порошка металла используют порошок серебра или порошки меди и серебра, наносимые на анод последовательно.