Способ микродугового анодирования алюминия и его сплавов

(51) ТЕН о-исследоторского и ктромаши,Л.Кры 4 - 56 В,ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Филиал Всесоюзного научвательского проектно-конструктехнологического института элностроения% 926083, кл. С 25 09/06, 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. АНОДИЛАВОВ ническая е, прибоя: анодиролита в ым газом дом. Расна 1 дм ут в галь- НОСТИ ТОВОЛЬНОГО цесс веабл.(54) СПОСОБ МИКРОДУГОВОГО РОВАНИЯ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СП (57) Использование; электротех промышленность, машиностроени ростроение. Сущность изобретени рование ведут при продувке элект межэлектродном зазоре углекисл или его смесью до 60% с кислоро ход газа или смеси 2 - 10 л/мин поверхности. Процесс сначала вед ваностатическом режиме при плот ка 1 - 40 А/дм, После самопроиз2падения напряжения на 2 - 57 б про дут в вольтстатическом режиме. 1 т Недостатком известного. способа является то, что наложенный отрицательный полупериод напряжения сокращает время Б гореня дуговых разрядов и снижает темп роста оксидного покрытия. Кроме того, ха- д рактеристики дугового разряда изменяются в узких пределах, определяя только время выхода разряда в стационарный, что снижает теплостойкость покрытий. Также оксид- ф ные покрытия имеют недостаточные Л механические характеристики, так как при С ведении процесса выделяется большое количество водорода, который образует вредные соединения и поры.Цепь изобретения - повышение скоро. сти 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 при10 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 вольт- статическом 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 вслед 1 ствие диссоциации СО 2 = СО + - 02, что2 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 производительностьь процесса. Избыток кислорода, полученный при диссоциации и дополнительно вводимый в зону в смеси с углекислым газом до 60, позволяет связывать атомарный и молекулярный водород Н 2 + С 02 = СО+ Н 20, а окись углерода является хорошей защитной атмосферой. Благодаря этому покрытие обладает меньшей склонно- стью к образованию пор, вызываемых водородом, и меньшим содержанием Нг в оксиде. Повышение кислородного потенциала в СО 2 более интенсивно парализует способность водорода вызыва соединения в покрытии и увеличивает окисление металла в электролите. Изменение концентрации в смеси с СО 2 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 60при микродуговом оксидировании алюминия и его сплавов обусловлен сродством 20 25 30 35 40 45 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 фкислорода 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 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 подгнимают до момента самопроизвольного снижения напряжения на 2-5 , которое фиксирует пороговое устройство, вырабатывающее сигнал переключения обратной связи по току на обратную связь по напряжению. В дальнейшем процесс продолжают при постоянном напряжении. Продолжительность процесса зависит от необходимойтолщины покрытия.Предлагаемым способом получают не- оплавленные, 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 50 х 10 х 2 мм. Противоэлектрод (катод) использовали выполненным из нержавеющей стали Х 18 Н 9 Т. Температуру электролита во время проведения исследований поддерживали постоянной 20 - 25 С, В качестве электролита применяли водный раствор Ка 4 Р 20 тс концентрацией 30 г/л. Толщину покрытий определяли с помощью вихревого толщиномера ВН 50 НЦ, 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 щ и й с я тем, что, с целью повышения скорости формирования покрытия и снижения пористо1733507 10 15 20 25 30 35 Составитель Ю,ЧернышевТехред 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, 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 с кислородом с расходом 2 - 10 л/мин на 1 дм поверхно 2 сти сначала в гальваностатическом режиме при плотности тока 1 - 40 А/дм, а после сагмопроизвольного снижения напряжения на 2 - 5; - в вол ьтстатическом режиме.5