Способ получения стеклоэмалевого покрытия на металлической поверхности Советский патент 1983 года по МПК C23D5/00 

Изобретение относится к защите металлов покрытиями и может быть использовано в приборостроении и .электронной технике для электрической изоляции деталей узлов и частей схем.

Сплавы Алюминия с магнием относятся к группе деформируемых алюминиевых сплавов с хорошей коррозионной стойкостью и хорошими конструкционными свойствами.

В последнее время сплавы АМг-5, АМг-6, АМг-7 нашли применение в конструкциях и узлах различных приборов (в качестве подложек для гибридных печатных схем, для изготовления корпусов датчиков и других деталей приборостроения и-электронной техники). Отсюда возникла необходимость получения высококачественных тонкослойных электроизоляци- онных покрытий на деталях из этих сплавов. Эти алюминиевые сплавы содерл ат и своем составе соответственно 5,6 и 7% Мд. До настоящего времени эмалирование алюмомагниевых сп-лавов не проводится в промышленном масштабе из-за высокой реакционной способности их поверхности, обусловленной присутствием магния, , который реагирует с расплавом эмали. В результате этой реакции образуются газообразные продукты, которые вызывают дефекты покрытия в виде сколов и язв. Именно поэтому принятая технология эмалирования чистого алюминия и сплавов с малым содержанием легирующих элементов (содержание магния не более 1%) не приемлема для алюминиевых сплавов с магнием типа АМг-6.

I-faBecTeH способ, согласно которому алюминий или его сплавы обезжиривают, подвергают хроматной обработке, наносят покрытие методом окунания или пульверизацией, сушат и обжигают при 530-580 С в течение 5-15 мин 1.

Недостатком способа является плохое качество тонкослойного покрытия из боросиликатных стекол на сплавах алюминия с магнием, на поверхности сколы и пузыри.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ, включающий нанесение эмалевого шликера и обжиг при температуре, превьпиающей оплавление эмали на 40-50 0 2 .

Однако при обжиге по известному способу не обеспечивается прочное сцепление стеклоэмали с металлом.

Целью изобретения является повышение качества покрытия и прочности сцепления с основой сплава.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения стеклоэмалевого покрытия на металле, преимущественно на сплавах алюминия с магниему включающему нанесение шликера эмали и обжиг при температуре, превышающей тейтературу оплавления эмали, обжиг осуществля5 ют при 640-650°С в течение 1-2 мин. Физическая сущность формирования тонкослойного покрытия из щелочных боросиликатных стекол на алюмомагниевых сплавах заключается в том, что

0 для получения качественного эмалевого покрытия на алюминии или его литейных сплавах типа силуминов необходимо наличие окисной пленки, получаемой специальной обработкой

5 поверхности-, например хромированием или введением сцепляющих окислов в шихту эмали, которые могут активно вступать во взаимодействие с окисной поверхностной пленкой. Такими

Q окислами могут быть окислы кадмия, свинца, или олова. Щелочные боросиликатные стекла, из которых формируют покрытия согласно предлагаемому способу, содержат в качестве сцепляю-,

с щего компонента окись кадмия в количестве 3,5-8 масс.% (таблица 1).

Известно, что магний может образовывать непрерывные твердые растворы с окисью кадмия.

С увеличе:нием температуры процес0 сы взаимодействия эмалевого распла-ва и подложки значительно интенсифицируются. Следовательно, в случае эмалирования алюмомагниевых сплавов щелочными боросиликатными стеклами,

5 содержащими окись кадмия при повышении температуры обжига наряду с понижением вязкости расплава, происходит ;связывание активного магния из поверхности сплава и окиси кадмия из

0 расплавов стекла. В результате

уменьшается газообразование и облегчается выход газов черезрасплав. Экспериментально найдено, что наилучшая температура, при которой

5 все процессы взаимодействия происходят наиболее полно, - это 640650°С, т.е. на выше температуры плавления сплава.

Расплавы щелочных боросиликатных

Q стекол в интервале температур 550650°С имеют значение Ig а 3,9-2,3, т.е. изменение температуры на влечет за собой значительное изменение вязкости расплава стекла. Например, расплав стекла 89 при

5 t 550C имеет значение ,94. При такой вязкости расплав эмали плохо растекается по поверхности и задерживает выход газов с поверх.ности подложки, которые на активной

0 поверхности алюмомагниевых сплавов . образуются в большом количестве. При обжиге при 640-650 проибходит значительное уменьшение вязкости расплава стекла ,3. Расплав хоро5 1ИО растекается на поверхности подлож-.

ки, а газы легко проходят через расплав, не нарушая сплошности покрытия. Для получения тонкослойног покрытия из щелочного боросиликатного стекла на сплавах алюминия с магнием, например на АМг-б,- при оплавлении надо нагреть покрытие до температурят минимальной вязкости расплава (640-650°С) и оплавление проводить быстро в течение 1-2 мин..

Пример 1. Сплав АМг-6 химически обезжиривают в слабощелочном растворе (50 г/л NгиСО и б г/л МаэРО4) при t 60-79«C в течение 5-10 мин, пpo «Iвaют в горяче и ХОЛОДНОЙ воде.

Наносят покрытие электрофорезом из суспензии стекла 169 в бутиловом спирте на положительном электроде. Сушат покрытие при бО-вО С. Обжигают покрытие при 640-650 С в течение 1-2 мий (для металла толщиной.1-1,5 мм).

Толщина слоя стеклоэмали 20100 мкм и более-.

Пример 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1, но do стеклом 202 срстава, %: SiOjS Ю32;()U) Rp I П p и M e p 3. Способ осущестт вляют аналогично примеру 1, но со стеклом № 89.

в предлагаемом способе используют щелочные боросиликатные стекла, имеющие температуру растекания 510-5ЗО С, а обжиг стеклопок ялтия из них на алюмомагниевом сплаве проводят при 640-650°С, .т.е. повыиение температуры в настоящем случае составляет 130-120°.

Составы стекол, использованных для осуществления предлагаемого 0 способа, приведены в таблице.

Применение узлов из алюминия или АМг-6, покрытых указанным стек-, ломатериалом, составит 1500 приборов в год. Средняя стоимость одно5 го прибора с применением узлов из АМг-6 составит 2500 рублей. Общие затраты на изготовление приборов с применением АМг-6 в год составят 3750 руб.

Средняя стоимость одного прибора с применением узлов из алюминия составляет 3100 в год. Общие затраты на изготовление приборов с применением деталей из АМг-6 г 4650 руб.

Эконсялический эффект при использовании деталей из АМг-6, покрытых эмалями из боросиликатного стекла, состаЬи 4,5-3, руб.

Предлагаемый способ позволяет получать электроизоляционное стеклоэмалевое покрытие на поверхности сплавов алюминия с магнием.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕКЛОЭМАЛЕВОГО ПОКРЫТИЯ НА МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ,, преимущественно на сплавах алюминия с магнием, включающий нанесение шликера эмали и обжиг при температуре, превышающей температуру оплавления эмали, о т л и ч а.ющи и с я тем, что, с целью повышения качества покрытия и проч.ности его сцепления с основой, обжиг осуществляют при 640-65О°С в течение 1-2 мин.

Химический с.остав боросиликатных стекол, масс.%

W202 23 13,5 17 3,5 10 19 8,5 2,5 2,0 1,0

89 ,24 14 12 8,0 - 19 8 4

7 1