СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДНЫХ ПОКРЫТИЙ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО НА ИЗДЕЛИЯХ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ ИЗ РАЗНОРОДНЫХ СПЛАВОВ ТИТАНА Советский патент 1996 года по МПК C25D11/26 

Изобретение относится к электролитическому получению покрытий, в частности оксидных пленок на титановых сплавах,методом микродугового оксидирования и может найти применение в машиностроении, судостроении и других отраслях народного хозяйства.

Известен способ получения из α-Al₂O₃ и SiO₂, на меди, никеле и алюминии искровым осаждением из водных растворов алюмината силиката натрия при напряжениях 220-300 В, плотности тока на аноде 1 А•дм^-2 и температуре электролита 22-25^oС.

Недостатком указанного способа является низкое качество покрытий на сплавах титана, обусловленное низкой адгезией окисла, не обладающего защитными свойствами.

Известен способ анодирования титана и его сплавов в искровом разряде при 80-200 В, плотности тока 10-80 А/дм² в электролите, содержащем фосфат-ионы.

Недостатком известного способа является невозможность получения покрытий на изделиях, состоящих из разнородных сплавов титана, с толщиной, достаточной для получения защитных свойств.

Наиболее близким к изобретению является способ получения оксидных покрытий преимущественно на изделиях, изготовленных из разнородных сплавов титана, включающий возбуждение искрового разряда в водном щелочном электролите, содержащем окись алюминия и/или двуокись титана, глицерин и моноэтаноамин.

Недостатком известного способа является низкая износо- и коррозионная стойкость покрытий, обусловленная тем, что на изделиях, изготовленных из разнородных сплавов титана, оксидная плeнкa не образуется пли имеет толщину, не обеспечивающую получение защитных свойств и износостойкости.

Целью изобретения является повышение электрозащитных свойств и износо- и коррозионностойкости покрытий.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения оксидных покрытий преимущественно на изделиях, изготовленных из разнородных сплавов титана, включающем возбуждение искрового разряда и поддержание непрерывного и равномерного искрения на поверхности анода в водном щелочном электролите, содержащем соединение алюминия, возбуждение искрового разряда осуществляют напряжении 400-550 В и рН электролита 8,5-11,8.

Сущность способа заключается в том, что указанные режимы оксидирования обеспечивают непрерывное, равномерное искренне без образования микродуг по всей поверхности изделия анода (в том числе и по поверхности сложной формы), что обеспечивает равномерное нарастание оксидной пленки без наплывов и наростов, способствующее повышению стойкости покрытия и улучшению электрозащитных свойств.

Процесс анодирования, проводимый при напряжениях, меньших 400 и больших 550 В, не обеспечивает получения защитных покрытий с требуемыми электрозащитными и антикоррозионными свойствам. При значениях напряжения меньше 400 В искрения не наблюдается, при этом пленки имеют недостаточную толщину и в них не обнаружено включения легирующих добавок. При напряженниях, выше 550 В равномерное искрение на поверхности изделия переходит в дугу на отдельных участках поверхности, в основном, no краям, в приповерхностной области и на неровностях. Это приводит к тому, что в этих местах образуются наплывы, а качество покрытий, их электросопротивление резко ухудшаются (электросопротивление падает с 10⁵ Ом при 400-550 В до IO²-IO³ Ом при 550-650 В), содержание окиси алюминия в покрытии также уменьшается.

Выбор интервала значений рН обусловлен следующими причинами. При рН, меньшем 8,5, электролит коагулирует, при рН, большем 11,8, сильные щелочные свойства электролита приводят к преобладанию процесса растворения окисной пленки над процессом ее образования, что отрицательно сказывается на качестве получаемых покрытий.

Продолжительность процесса оксидирования зависит от размеров покрываемого изделия и подбирается таким образом, чтобы обеспечить получение оксидной пленки заданной толщины. Если процесс проводить в течение недостаточного промежутка времени, то образуется слишком тонкая анодная пленка с низкими защитными свойствами. Длительное проведение процесса оксидирования способствует разогреванию электролита, при этом образуются толстые и ломкие защитные пленки с низкой адгезией.

Примеры осуществления способа представлены табл. 1 и 2, в которых показаны условия оксидирования (табл. 1) и зависимость качества защитных покрытий от условий оксидирования (табл. 2) для пяти пар разнородных сплавов титана.

Оксидирование проводили в электролите следующего состава, г/л:
Алюминат натрия 4,2
Фосфат натрия 12,5
Иодат калия 1,5
Детали, подвергаемые оксидированию, представляли собой трубы с фланцами, изогнутые в различных плоскостях, при этом длина трубы в среднем составляла 2,5-3 м, а общая площадь покрываемой поверхности приблизительно 2500 cм². Одновременно со стандартными деталями испытанием подвергались образцы-свидетели, представляющие собой прутки, изготовленные из разнородных сплавов тех же марок, размерами 5х5х40 мм.

Коррозионную стойкость получаемых покрытий определяли капельным методом в растворе, содержащем 250 г/л НГ, 250 г/л Na₂Cr₂O₇. Термостойкость определяли по количеству циклов нагрев охлаждение при которых данное покрытие не претерпевает видемых изменений (растрескивание, шелушение и т.д.).

Как видно из табл. 1, при микродуговом оксидировании изделий, состоящих из сваренных вместе деталей, выполненных из сплавов титана различных марок, оксидные пленки наилучшего качества, содержащие легирующие добавки фосфатов и a-Al₂O₃ получаются при непрерывном равномерном искрении на поверхности анода, осуществляемом при напряжении 400-550 В (примеры IV-VII). Отсутствие непрерывного равномерного искрения при низких напряжениях (примеры I-III) и низких рН (пример IX), а также интенсивное искрение, переходящее в дуговое свечение (примеры VIII, X) приводит к отсутствию в защитном покрытии легирующих добавок, ухудшению работоспособности электролита и, в итоге, к низким антикоррозионным и электрозащитным свойствам покрытия.

Предлагаемый способ с непрерывным равномерным режимом искрения позволяет получать при оксидировании изделии из разнородных сплавов титана износостойкие защитные покрытия толщиной до 10 мкм, состоящие, в основном, из двуокиси титана (анaтаз).

Режим непрерывного равномерного искрения по всей поверхности изделия, в том числе и по поверхности сложной формы, который осуществляется при напряжениях 400-550 В, позволяет получать защитные покрытия, легированные различными добавками, входящими в состав электролита (например, наличие в электролите фосфат- и алюминат-ионов позволяет вводить в состав покрытия до 6-7% фосфора и до 10% окиси алюминия, что подтверждается данными рентгена-фазового и рентгеновского микрозондового анализа. Такое легирование повышает коррозионную стойкость и улучшает электрозащитные свойства покрытий (см. табл. 2). Возможно введение и других добавок, улучшающих свойства защитных покрытий, при использовании соответствующих электролитов.

Таким образом указанные режимы микродугового оксидирования в электролите данного состава позволяют повысить защитные свойства пленок на деталях из разнородных сплавов титана.

Способ получения оксидных покрытий преимущественно на изделиях, изготовленных из разнородных сплавов титана, включающий возбуждение искрового разряда и поддержание непрерывного и равномерного искрения на поверхности анода в водном щелочном электролите, содержащем соединение алюминия, отличающийся тем, что, с целью повышения износо- и коррозионностойкости покрытий, возбуждение искрового разряда осуществляют при напряжении 400 - 550 В и рН электролита 8,5 - 11,8.

Способ получения оксидных покрытий преимущественно на изделиях, изготовленных из разнородных сплавов титана, включающий возбуждение искрового разряда и поддержание непрерывного и равномерного искрения на поверхности анода в водном щелочном электролите, содержащем соединение алюминия, отличающийся тем, что, с целью повышения износо- и коррозионностойкости покрытий, возбуждение искрового разряда осуществляют при напряжении 400 550 В и рН электролита 8,5 11,8.