Устройство для микродугового оксидирования вентильных металлов и их сплавов

" й л. ;., ".,1 г,Я О ЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Московский авиационный технологический институт им. К.Э,Циолковского (72) А,П,Ефремов, И.К,Залялетдинов, А,И.Капустник, И.Б.Куракин, Ю,Б.Пазухин, Л,Я,Ропяк, Б.В,Харитонов и А.В.Эпельфельд(56) Анодно-катодные микродуговые методы нанесения защитных покрытий на элементы центробежных и штанговых насосов. Отчет НИР М 01819012140. Институт неорганической химии СО АН СССР, с, 47 - 49, 1986.Авторское свидетельство СССР М 1504292, кл, С 25 О 11/02, 1987.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МИКРОДУГОВОГО ОКСИДИРОВАНИЯ ВЕНТИЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ И ИХ СПЛАВОВ(57) Изобретение относится к оборудованию для электролитической обработки поверхности вентильных металлов и их сплавов. Цель изобретения - расширение технологических возможностей путем одновременного проведения процесса в одной ванне в нескольких режимах. Устройство содержит источник питания (клеммы 1 и 2), ванну 3 для электролита 4, два токопровода для двух оксидируемых деталей 5 и 6, три блока 7, 8, 9 конденсаторов, два полупроводниковых вентиля 10 и 11 и блок 12 циклирования режимов (представляющий собой реле времени с двумя независимыми каналами регулирования включения и паузы в диапазоне от 0,1 до 100 с, то есть он работает зк автоматический выключатель или переключатель). Корпус ванны 3 для электролита 4 соединен с первой клеммой 1 источника пи - тания, токоподвод для первой детали 5 соединен с первыми обкладками первого блока 7 конденсаторов и катодом первого вентиля 10, токоподвод для второй детали 6 соединен с первыми обкладками второго блока 81624060 Ф=Ю = конденсаторов и анодом второго вентиля 11, анод первого и катод второго вентилей 10 и 11 соединены с первыми обкладками третьего блока 9 конденсаторов, а вторые обкладки всех трех блоков 7, 8, 9 конденсаторов соединены со второй клеммой 2 источника питания, а обкладки третьего блока 9 конденсаторов через блок 12 циклироваИзобретение относится к оборудованию для злектролитической обработки поверхности вентильных металлов и их сплавов с целью ее оксидирования для повышения коррозионной и иэносостойкости, 5 теплостойкости, получения электроизоляционных и декоративных покрытий и для других целей, и может быть использовано в машиностроении, авиационной, химической, радиоэлектронной промышленности и 10 в медицине.Цель изобретения - расширение технологических воэможностей путем одновременного проведения процесса в одной ванне в нескольких режимах. 15На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг.2 - схема, зеализующая работу устройства по режиму 6; на фи.З - схема, реализующая работу устройства по режиму 7. 20Устройство для микродугового оксидирсвания вентильных металлов и их сплавов содержит источник питания (клеммы 1 и 2), ванну 3 для электролита 4, два токоподвода для двух оксидируемых деталей 5 и 6, три 25 блока- 9 конденсаторов, два полупроводниковых вен 1 иля 10 и 11 и блок 12 циклирования режимов, представляющий собой реле времени с двумя независимыми каналами регулирования включения и паузы в 30 диапазоне от 0,1 до 100 с, т.е. он работает как автоматический выключатель или переключатель.Корпус ванны 3 для электролита 4 соединен с первой клеммой 1 источника пита ния, токоподвод для первой детали 5 соединен с первыми обкладками первого блока 7 конденсаторов и катодом первого вентиля 10, токопсдвод для второй детали 6 соединен с первыми обкладками второго 40 блока 8 конденсаторов и анодом второго вентиля 11, анод первого и квтод второго вентилей 10 и 11 соединвны с первыми обкладками третьего блока 9 конденсаторов, а вторые обкладки всех трех блоков 7 - 9 45 конденсаторов соединены со второй клеммой 2 источника питания, а обкладки третьния режимов, Расширение технологических воэможностей достигается введением в данное устройство третьего блока конденсаторов и блока циклирования режимов. При этом устройство позволяет в одной ванне одновременно проводить процесс осаждения на двух деталях и в разных режимах.3 ил. его блока 9 конденсаторов через блок 12 циклирования режимов,Устройство работает следующим образом,Режим 1, Емкости первого 7 и второго 8 блока конденсаторов равны, емкость третьего блока 9 равна нулю - отключен (С 1= С 2; Сз = О), Отношение катодного и анодного токов на обоих деталях 5 и 6 равна единице Режим реализует работу известного устройства в анодно-катодном режиме, Первый блок 7 конденсаторов заряжается иразряжается через первую деталь 5, второйблок 8 - через вторую деталь 6,Токовый сдвиг Л=- 1 на обоихдеталях 5 и 6 равен нулю.Режим 2. Емкость первого блока 7 конден 1 торов больше емкости второго блока6, емость третьего блока 9 равна нулю -отключе, (С 1 С 2; Сз = О), Отношение катодного и анодного токов на первой детали 5меньше единицы, на второй детали 6 - больше единицы1; - )1,Второй блок 8 конденсаторов, как имеющий меньшую емкость, заряжается раньше первого блока 7 и поэтому через вторуюдеталь 6 заряжается как второй блок 8 конденсаторов, так и первый блок 7 через вентили 10 и 11, а разряжается через нее тольковторой блок 8 конденсаторов (первому блоку 7 разряжаться не позволяют вентили 10и 11). Первый блок 7 конденсаторов разряжается полностью через первую деталь 5, азаряжается через нее лишь частично. Токовый сдвиг Л 1 на обоих деталях 5 и 6 помодулю одинаков и пропорционален разности емкос 1 ей Л С" С 1 - С 2. Режим 3. Этот режим асимметричен второму режиму, т,е. С 1 С 2, Сз-О. Результат тот же, что и в случае режима 2Токовый сдвиг на обоих деталях 5 и 6 по модулю также одинаков и пропорционален разности емкостей Л С,Режим 4. Емкость первого 7 и второго 8 блоков конденсаторов равны, емкость третьего блока 9 - не равна нулю (С 1 = С 2; Сз Ф 0). Отношение катодного и анодного токов на первой детали 5 меньше единицы, на второй детали 6 - больше единицы;Это происходит потому, что третий блок 9 конденсаторов заряжается через вторую деталь б и вентиль 11, а разряжается через вентиль 10 и первую деталь 5, а первый 7 и второй 8 блоки заряжаются и разряжаются через соответствующие детали 5 и 6, Токовый сдвиг на обоих деталях 5 и б по модулю одинаков и пропорционален емкости третьего блока 9 конденсаторов Сз, т.е,К,-ФТаким образом, режимы 2, 3, 4 реализуют работу известного устройства на второй детали б, однако без потерь энергии на разрядном резисторе.Режим 5, Емкости первого 7 и второго 8 блоков конденсаторов равны нулю - отключены, емкость третьего блока 9 - не равна нулю (С 1 = С 2 = 0; Сз0). Третий блок 9 конденсаторов заряжается через вторую деталь 6 и вентиль 11, а разряжается через вентиль 10 и первую деталь 5. т,е, первая деталь 5 работает в чисто анодном режиме, а вторая б - в чисто катодномПРИЧЕМ (1 а)1 = (1 к)11Таким образом, соответствующим подбором емкостей блоков 7, 8 и 9 достаточно просто можно неограниченно регулировать отношение катодного и анодного токов на деталях без потерь энергии, причем, обрабатывая сразу две детали на асимметричных токовых режимах в одной ванне, что вдвое сокращает время получения пары деталей или образцов с различными характеристиками,Режим б. Емкости первого 7 и второго 8 блоков конденсаторов равны нулю - отключены, емкость третьего блока 9 не равна нулю (С 1 = С 2 = О; СзО), токоподвод для второй детали 6 подсоединен к клемме 1 источника питания (фиг,2,а), Первая деталь 5 обрабатывается в чисто анодном режиме при максимальном значении напряжения,так как третий блок 9 конденсаторов заряжается через вентиль 11 до напряжения Ез, равного амплитудному значению напряжения на клеммах 1 и 2 01,2 (в случае промыш ленной сети 380 В, 50 Гц - до 540 В). При работе в режиме 5 третий блок 9 конденсаторов заряжается до напряжения Ез, меньшего на величину падения на второй детали б (0)11, чем в режиме б, т.е. до напряжения 10 Ез = 01,2 - (Ок)11.Максимальное значение анодного напряжения тогда составит(0 а)1- 01,2+ Ез, т.е. 2 01,2 для режима б (1080 В) и 2 01,2 - (0)11 для режима 5. 15Режим 7. Емкости первого 7 и второго 8 блоков конденсаторов равны нулю - отключены, емкость третьего блока 9 не равна нулю (С 1 = С 2 = 0; С Ф 0), токоподвод для 20 первой детали 5 подсоединен к клемме 1 источника питания (фиг.3). Вторая деталь обрабатывается в чисто катодном режиме при максимальном значении напряжения (Ок)11 = 2 01,2. Режим 7 реализует работу 25 известного устройства в катодном режиме,Режим 8 - циклирование. Циклирование режимов проводится с целью создания новых технологических процессов и смягчения процесса в анодно-катодном режиме, 30 что позволяет предотвратить резонансное самовоэбуждение дугового разряда п;и отношении- ,") с 1 35 и затухание микродугового разряда при от- ношениифна конечных стадиях процесса, Конструк ция блока 12 циклирования позволяет автоматически включать и выключать на определенные промежутки времени в диапазоне 0,1 - 100 с третий блок 9 конденсаторов, в результате чего в режиме 4 первая 45 деталь 5 работает в анодно-катодном режиме попеременно при соотношениях а вторая еталь 6 - при соотношениях;Г ГВ режиме 6 и 7 при включении блока12 циклирования режимов в качестве авто матического переключателя, как показано на фиг.2 и 3, реализуется соответственно попеременно чисто анодный и анодно-как тодный режим с соотношением - = 1 на1 апервой детали 5 или чисто катодный и анодно-катодный режим с соотношением1 к- = 1 на второй детали 6, Последнее1 ареализует в полном объеме работу известного устройства. Границы интерваловциклирования 0,1 - 100 с, Определены экспериментально как предельные; ниже 0,1с система не успевает реагировать, выше100 с - необратимо перестраивается.Таким образом, рассмотренный наборрежимов 1 - 8 полностью перекрывает работу известных устройств и значительнорасширяет их возможности,Данное устройство при простоте технического исполнения позволяет реализовать одновременную обработку двухдеталей в одной ванне на асимметричныхтоковых режимах с неограниченным регулированием соотношения катодного ианодного токов беэ потерь энергии. Приодинаковом времени обработки деталь,оксидируемая приФ"имеет твердость выше, чем деталь, оксидируемая при соотношении4"что позволяет в одном цикле получать парутрения с оптимальным соотношением твердостей ответных деталей,При исследовании влияния соотноше 1 кния - на свойства покрытия данное устаройство позволяет сократить экспериментвдвое, так как образцы можно покрывать парами на асимметричных токовых режимах.Циклирование различных режимов позволяет разрабатывать новые технологиче 5 10 15 20 25 30 35 40 ские процессы и улучшать качество покрытий за счет смягчения процесса в анодно-катодном режиме при работе на переменном соотношении катодного и анодного токов.Кроме того, возможна обработка одной детали в чисто анодном или чисто катодном режиме при повышении максимального значения напряжения, что также расширяет технологические и экспериментальные возможности,Формула изобретения Устройство для микродугового оксидирования вентильных металлов и их сплавов, содержащее источник питания с двумя клеммами, ванну для электролита, корг,ус которой соединен с первой клеммой источ. ника питания, два вентиля, два токоподвода для двух оксидируемых деталей и два блока конденсаторов, вторые обкладки которых соединены с второй клеммой источника питания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расш ирен ия тех нол огичее ких возможностей путем одновременного проведения процесса в одной ванне в нескольких режимах, оно снабжено третьим блоком конденсаторов и блоком циклирования режимов с независимым регулированием включения и паузы, причем токоподвод дл первой детали соединен с первыми обкладками первого блока конденсаторов и катодом первого вентиля, токоподвод для второй детали соединен с первцми обкладками второго блока конденсаторов и анодом второго вентИля, анод перього н катод в;орого вентилей - с первыми об кладками третьего блока конденсаторов, а вторая обкладка третьего блока конденсаторов соединена с второй клеммой источника питания через блок циклирования режимов,1624060Состави ель С. Пономарев Редактор И. Сегляник Техред М,Моргентал Корректор С.Шекмар Заказ 171 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101