Устройство для микродугового оксидирования вентильных металлов и их сплавов Советский патент 1991 года по МПК C25D11/02 

7Т

ff2

i-L

а

;

I

9±

/

М

о

го

N о о о

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 питания, 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 8 (Л С

-Ию

-КЬ

.6

5

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 электролитической обработки поверхности вентильных металлов и их сплавов с целью ее оксидирования для повышения коррозионной и износостойкости, теплостойкости, получения электроизоляционных и декоративных покрытий и для других целей, и может быть использовано в машиностроении, авиационной, химической, радиоэлектронной промышленности и в медицине.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей путем одновременного проведения процесса в одной ванне в нескольких режимах.

На фиг 1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг.2 - схема, реализующая работу устройства по режиму 6; на фиг 3 - схема, реализующая работу устройства по режиму 7.

Устройство для микродугового оксидирований вентильных металлов и их сплавов содержит источник питания (клеммы 1 и 2). ванну 3 для электролита 4, два токоподвода для дв/х оксидируемых деталей 5 и 6, три блока 7 - 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, т.е. он работает как автоматический выключатель или переключатель.

Корпус ванны 3 для электролита 4 соединен с первой клеммой 1 источника питания, 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 8 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 7-9 конденсаторов соединены со второй клеммой 2 источника питания, а обкладки третьния режимов. Расширение технологических возможностей 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.

1

его блока 9 конденсаторов через блок 12 циклирования режимов.

Устройство работает следующим образом.

Режим 1. Емкости первого 7 и второго 8

блока кондансаторов равны, емкость третьего блока 9 равна нулю - отключен (Ci Са; Сз - 0). Отношение катодного и анодного токов на обоих деталях 5 и 6 равна

единице

- (I

la/l V/I

Режим реализует работу известного ус- тройства в анодно-катодном режиме. Первый блок 7 конденсаторов заряжается и разряжается через первую деталь 5, второй блок 8 - через вторую дегэль 6,

Токовый сдвиг Д I 1К - 1а на обоих деталях 5 и 6 равен нулю.

Режим 2. Емкость первого блока 7 кон- ден1 зторов больше емкости второго блока 8, емкость третьего блока 9 равна нулю - отключек (Ci C2; Сз 0). Отношение кагод ного и анодного токов на первой детали 5 меньше единицы, на второй детали 6 -боль ше единицы

.

11

Второй блок 8 конденсаторов, как имеющий меньшую емкость, заряжается раньше первого блока 7 и поэтому через вторую деталь 6 заряжается как второй блок 8 конденсаторов, так и первый блок 7 через венгили 10 и 11, а разряжается через нее только второй блок 8 конденсаторов (первому блоку 1 разряжаться не позволяют вентили 10 и 11). Первый блок 7 конденсаторов разряжается полностью через первую деталь 5, а

заряжается через нее лишь частично. Точо- вый сдвиг Л I на обоих деталях 5 и 6 по модулю одинаков и пропорционален разности емкостей Л С Ci - С2.

Режим 3. Этот режим асимметричен

второму режиму, т.е. Ci C2. Сз 0. Результат тог же, что и в случае режима 2

1

1

(к

W,|; I Токовый сдвиг на обоих деталях 5 и 6 по модулю также одинаков и пропорционален разности емкостей АС.

Режим 4. Емкость первого 7 и второго

8блоков конденсаторов равны, емкость третьего блока 9 - не равна нулю (Ci €2; Сз 0). Отношение катодного и анодного токов на первой детали 5 меньше единицы, на второй детали 6 - больше единицы:

( г)

11а/111а/И

Это происходит потому, что третий блок

9конденсаторов заряжается через вторую деталь 6 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 6 по модулю одинаков и пропорционален емкости третьего блока 9 конденсаторов Сз, т.е.

И .

W, W,,

Таким образом, режимы 2, 3, 4 реализуют работу известного устройства на второй детали 6, 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 (Ci Сз 0; Сз 0). 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 катодном

- (Я

Н 141

причем (la)i (1к)п

Таким 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 6. Емкости первого 7 и второго 8 блоков конденсаторов равны нулю - отключены, емкость третьего блока 9 не равна нулю (Ci С2 0; Сз 0), 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,

0

5

0

5

0

5

так как третий блок 9 конденсаторов заряжается через вентиль 11 до напряжения Ез, равного амплитудному значению напряжения на клеммах 1 и 2 Ui,2 (в случае промышленной 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 6 (Un)n, чем в режиме 6, т.е. до напряжения E3 Ui,2-(Uic)ii.

Максимальное значение анодного напряжения тогда составит (Ua)i Ui.2 + Ез, т.е. 2 U 1.2 для режима б (1080 В) и 2 Ui.2-(UK)n для режима 5.

Режим 7. Емкости первого 7 и второго 8 блоков конденсаторов равны нулю - отключены, емкость третьего блока 9 не равна нулю (Ci С2 0; С & 0), токоподвод для первой детали 5 подсоединен к клемме 1 источника питания (фиг.З). Вторая деталь обрабатывается в чисто катодном режиме при максимальном значении напряжения (U«)n 2 U 1,2. Режим 7 реализует работу известного устройства в катодном режиме.

Режим 8 - циклирование. Циклирова- ние режимов проводится с целью создания новых технологических процессов и смягчения процесса в анодно-катодном режиме, что позволяет предотвратить резонансное самовозбуждение дугового разряда прч отношении

feH

и затухание микродугового разряда при отношении

1

0

5

0

5

на конечных стадиях процесса. Конструкция 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 деталь 5 работает в анодно-катодном режиме попеременно при соотношениях I

Г 1 и

а/1V-D/|

а вторая деталь 6 - при соотношениях:

М 1 ч,

В режиме 6 и 7 при включении блока 12 циклирования режимов в качестве автоматического переключателя, как показано на фиг.2 и 3, реализуется соответственно попеременно чисто анодный и анодно-кагодный режим с соотношением - 1 на

а

I A

т- 1 и

первой детали 5 или чисто катодный и анод- но-катодный режим с соотношением

тЧ 1 на второй детали 6. Последнее

а/

реализует в полном объеме работу известного устройства. Границы интервалов циклирования 0,1 - 100с. Определены экспериментально как предельные: ниже 0,1 с система не успевает реагировать, выше 100 с - необратимо перестраивается.

Таким образом, рассмотренный набор режимов 1 - 8 полностью перекрывает работу известных устройств и значительно расширяет их возможности.

Данное устройство при простоте технического исполнения позволяет реализовать одновременную обработку двух деталей в одной ванне на асимметричных токовых режимах с неограниченным регулированием соотношения катодного и анодного токов без потерь энергии. При одинаковом времени обработки деталь, оксидируемая при

К)1 1а/

имеет твердость выше, чем деталь, оксидируемая при соотношении

в)1что позволяет в одном цикле получать пару трения с оптимальным соотношением твер- достей ответных деталей.

При исследовании влияния соотношеU

ния -т- на свойства покрытия данное уст- la

ройство позволяет сократить эксперимент вдвое, так как образцы можно покрывать парами на асимметричных токовых режимах. Циклирование различных режимов позволяет разрабатывать новые технологические процессы и улучшать качество покрытий за счет смягчения процесса в анодно-ка- тодном 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 источника питания, два вентиля, два токоподвода для двух оксидируемых деталей и два блока конденсаторов, вторые обкладки которых

соединены с второй клеммой источника питания, отличающееся тем, что, с целью расширения технологических 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 для первой детали соединен с первыми

обкладками первого блока конденсаторов и катодом первого вентиля, токоподвод для второй детали соединен с первыми обкладками второго блока конденсаторов и анодом второго вентиля, ачод первого -.i

катод второго вентилей - с первыми об кладками третьего блока конденсаторов, а вторая обкладка третьего блока конденсаторов соединена с второй клеммой источника питания через блок циклирования

режимов.

- 51

79

X/

/2/0

Ldго

9f

.

ЯЯ

га.

irJ

J 4

Фиг. 2

9-

/A

M

J

#