Способ формирования оксидного покрытия на алюминии и его сплавах

Изобретение относится к электрохимическим способам формирования покрытий с высокими электроизоляционными свойствами, которые сохраняются как в сухой, так и во влажной атмосфере. Способ включает анодирование деталей из алюминия и его сплавов для образования пористого слоя в растворе щавелевой кислоты, полученный слой подвергается повторному анодированию в растворе борной кислоты. Технический результат: повышение электроизоляционных свойств, сохраняющихся с ростом влажности. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к формированию оксидных покрытий на алюминии и его сплавах электрохимическим методом и может быть использовано для создания изоляции токоведущих деталей устройств, работающих в условиях повышенной температуры, а также для создания подложек интегральных схем.

Известны способы создания диэлектрических покрытий на алюминии и его сплавах анодным оксидированием металла в электролитах, позволяющих сформировать покрытия толщиной до 1 мкм [1] (1-й тип анодных оксидов алюминия). Сформированный оксид обладает высокой диэлектрической проницаемостью, малыми диэлектрическими потерями и достаточно высокой электрической прочностью, однако толщина оксида ограничена, и поэтому абсолютное значение напряжения пробоя на постоянном токе не превышает 600-800 В. Напряжение пробоя на переменном токе этих диэлектриков составляет не более 200 В.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ формирования оксидных покрытий анодированием алюминия или его сплавов в слаборастворяющих оксид электролитах [2]. Анодирование в таких электролитах позволяет сформировать пористый слой оксида толщиной до 100 мкм (2-й тип анодных оксидов алюминия). Однако электрическая прочность таких покрытий невелика из-за неоднородной по плотности структуры пленки. Кроме того, пористый слой очень чувствителен к состоянию окружающей среды и электрическая прочность заметно уменьшается с ростом влажности.

Целью изобретения является получение оксидных покрытий на алюминии и его сплавах, обеспечивающих высокие электроизоляционные свойства, сохраняющиеся с ростом влажности.

Поставленная задача достигается тем, что пористый оксид, сформированный на алюминии или его сплавах анодированием в порообразующем электролите, подвергается повторному анодированию в электролите, не растворяющем оксид.

Повторное анодирование пористого слоя в электролите, не растворяющем окисную пленку, приводит к росту плотного оксида в порах покрытия и преобразованию верхнего неоднородного слоя в плотный беспористый оксид, аналогичный первому типу оксидов. Электрическая прочность такого оксида на постоянном токе сохраняется, но поскольку толщина покрытия может составить десятки мкм, то абсолютное значение напряжения пробоя увеличивается пропорционально толщине и составляет десятки киловольт. Напряжение пробоя на переменном токе для таких покрытий заметно увеличивается. Кроме того, образовавшийся плотный слой оксида позволяет получить покрытие, свойства которого слабо зависят от влажности атмосферы испытаний.

Предлагаемое техническое решение поясняется примером.

Пример 1. Электроизоляционные покрытия были сформированы анодированием алюминия марки А99 и сплава АМг в растворе щавелевой кислоты для получения пористого слоя одинаковой толщины. Затем часть образцов была повторно анодирована в растворе борной кислоты. Определение электрической прочности сформированных покрытий проводилось на переменном токе с помощью прибора УПУ-3 в соответствии с ГОСТ 6433.3-71 в сухой атмосфере и в условиях повышенной влажности. Результаты испытаний приведены в таблицах 1 и 2.

Как видно из таблиц, повторное анодирование приводит к росту напряжения пробоя как в сухой, так и во влажной атмосфере. Минимальное напряжение повторного анодирования, необходимое для получения покрытия с напряжения пробоя ~3 кВ как на чистом алюминии, так и на сплаве АМг, составляет 1000 В.

Таблица 1.
Параметры пористого слоя оксида, сформированного на алюминии и сплаве АМг в растворе щавелевой кислоты.
Металл Толщина пористого оксида, мкм Напряжение пробоя, В (сухая атмосфера) Напряжение пробоя, В (влажная атмосфера)
1 А99 30 2800 400
2 АМг 30 2000 300
Таблица 2.
Параметры слоя оксида на алюминии и сплаве после повторного анодирования в растворе борной кислоты.
Металл Напряжение реанодирования Напряжение пробоя, сухая атмосфера, В Напряжение пробоя, влажная атмосфера, В
1 А99 800 2500 800
2 А99 1000 3000 1000
3 А99 1500 >3000 1000
4 АМг 800 2400 600
5 АМг 1000 2800 700
6 АМг 1200 2800 800
7 АМг 1500 3000 900

Погрешность определения параметров составляет 10%

Минимальное напряжение повторного анодирования, необходимое для увеличения электрической прочности покрытий на алюминии и сплаве, составляет 1000 В. Напряжение анодирования свыше 1500 В в выбранном растворе борной кислоты приводит к явлению искрения в электролите и прекращению роста анодного оксида.

Источники информации

1. Тареев Б.М., Лернер М.М. Оксидная изоляция. М.: Энергия. 1975. 208 с.

2. Thomson G.E., Xu Y., Seldon P., Shimizu K., Han S.H., Wood G.C. Anodic oxidation of aluminium // Philosophical Magazine B. - 1987, Y.55, №6, Р.651-667.

1. Способ формирования оксидных покрытий на деталях из алюминия и его сплавов, включающий формирование на деталях пористого слоя анодированием в растворе щавелевой кислоты, отличающийся тем, что детали повторно анодируют в растворе борной кислоты.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что повторное анодирование в растворе борной кислоты проводят при напряжении 1000-1500 В.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области получения защитно-декоративных покрытий и может быть использовано для разноцветной окраски алюминия и его сплавов. .

Изобретение относится к электротехнической обработке металлических поверхностей, в частности к электролитам окрашивания анодированных поверхностей алюминия или алюминиевых сплавов .

Изобретение относится к области микродугового оксидирования
Изобретение относится к области формирования защитных износо- и коррозионно-стойких покрытий на деталях из алюминия и его сплавов
Изобретение относится к получению на поверхности металлов износостойких покрытий методом микродугового оксидирования и может быть использовано в машиностроении, химической и нефтеперерабатывающей промышленности

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении, приборостроении для работы в узлах трения и для защиты изделий от атмосферной и электрохимической коррозии
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для создания износостойких покрытий на трущихся поверхностях подшипников и опор скольжения, направляющих и других деталей машин из алюминиевых сплавов, применяемых в машиностроительной, металлообрабатывающей, станкостроительной и других областях промышленности

Изобретение относится к области катализа. Описан способ получения оксидных каталитически активных слоев на поверхности, выполненной из вентильного металла или его сплава, включающий микродуговое оксидирование в водных растворах электролита, содержащих гидроксид и метасиликат щелочного металла, соли переходных металлов Mn, Cr или их смеси, отличающийся тем, что микродуговое оксидирование проводят в импульсном анодно-катодном режиме с длительностью пачек анодных импульсов 50 мс, катодных 40 мс, паузами между ними 10 мс, соотношением средних анодных и катодных токов 1,1:0,9 из водных растворов электролита, состоящего из трех растворов, которые дополнительно содержат тетраборат натрия, вальфромат натрия, молибдат натрия и метованадат натрия при последовательном оксидировании в каждом из них 10 мин. Технический результат - увеличение в комплексе с каталитическими свойствами коррозионно- и износостойкости, термостойкости оксидных слоев. 8 пр.

Изобретение относится к области нанотехнологии, а именно к способу получения гибкой нанопористой композиционной мембраны с ячеистой структурой из анодного оксида металла или сплава, и может быть использовано для формирования керамических мембран с высокой проницаемостью, устойчивых при больших перепадах давления. Осуществляют нанесение защитного слоя путем селективного анодирования поверхности фольги из металла или сплава с получением барьерного оксидного слоя, формирование на незащищенных участках ячеек из пористой оксидной пленки металла или сплава путем повторного анодирования, удаление непрореагировавшего металла или сплава с обратной стороны фольги путем анодного окисления и последующего химического растворения оксидной пленки, полученной на обратной стороне фольги. Обеспечивается получение гибких пористых мембран, устойчивых при больших перепадах давления (более 10 атм) и позволяющих существенно снизить вероятность образования трещин в оксидном слое при монтаже фильтрующих элементов и проведении баромембранных процессов обогащения/разделения. 10 з.п. ф-лы, 5 ил., 1пр.

Изобретение относится к электролитическому способу нанесения покрытий, в частности к способам оксидирования деталей из алюминия и его сплавов. Способ включает первичное оксидирование продолжительностью 30-90 минут в водном электролите с применением синглетного кислорода, последующий нагрев деталей до температур не ниже 500°C и повторное оксидирование в течение 30 минут с плотностью тока 2,5-5 А/дм2, при этом первичное оксидирование осуществляют в водном электролите, содержащем 5-20 мас.% серной кислоты, при плотности электрического тока 5-10 А/дм2 с пропусканием озоно-воздушной смеси, содержащей 3 г/л озона. Обеспечивает снижение пористости оксидного покрытия. 1 табл.
Наверх