Способ микродугового оксидирования алюминиевых сплавов Советский патент 1992 года по МПК C25D11/02 

Предлагаемое изобретение относится к электролитическому нанесению покрытий на металлы, в частности к оксидированию алюминиевых сплавов, преимущественно высоколегированных литейных.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ анодно-ка- тодного микродугового нанесения износостойких покрытий на алюминий и его сплавы. Формируемые в условиях анодно- катодной поляризации окисные покрытия характеризуются высокой твердостью и износостойкостью. Вместе с тем фазовый состав упрочненного слоя зависит от химического состава оксидируемого материала. Технологически сложен выход на режим инициирования искрообразования при оксидировании высоколегированных литейных сплавов, например АЛ 10В. В связи с тем. что D структуре таких сплавов имеются свободные агрегаты кремния и других легирующих компонентов, в начальный период электролиза на поверхности изделия протекают конкурирующие процессы: окисление алюминия с образованием покрытия и травление вблизи зерен легирующих добавок. Травление сопровождается разогревом изделия на поверхности выделяется шлам. В результате возрастает сквозная пористость оксидной пленки, что является недостатком известного способа.

Целью предполагаемого изобретения является уменьшение сквозной пористости получаемых оксидных покрытий на алюминиевых сплавах, преимущественно высоколегированных литейных.

Поставленная цель достигается тем, что процесс оксидирования ведут в пене электролита, дополнительно содержащего моющую жидкость Прогресс ТУ 38-10719-71, при следующем соотношении компонентов:

Силикат щелочного металла, г/л5,5-6,5

Гидроксид щелочного металла, г/л0.9-1,1

VJ VI

СП СЛ О v|

Моющая жидкость

Прогресс, мл/л0,5-5

при кратности пены 4-10, температуре 12-70°С и скорости перемещения пены относительно поверхности изделия 50- 350 см/мин.

Пены представляют собой дисперсию газа в жидкости, причем жидкость вырождается до тонких пленок. В связи с повышенным элекросопротивлением пенообразного электролита и ограниченной площадью контактирования электролита с поверхностью изделия в процессе оксидирования алюминиевых сплавов закономерно возрастает формирующее напрях ение и истинное значение плотности тока на обрабатываемой поверхности. При этом интенсифицируется процесс окисления в режиме микродуговых разрядов, но разогрев изделия незначителен. Благодаря организуемому движению пенообразного электролита относительно оксидируемого изделия зоны искрообразо- вания перемещаются по его поверхности и обеспечивают снижение сквозной пористости окисной пленки.

Способ микродугового оксидирования алюминиевых сплавов, преимущественно высоколегированных литейных, реализован следующим образом .

В исходный электролит, содержащий водный раствор силиката и гидроксида щелочного металла, вводят жидкость Прогресс 0,5-5 мл/л и вспенивают, Обрабатываемое изделие помещают в пенообразный электролит и организуют перемещение последнего относительно изделия. Противоэлектрод из стали 12Х18Н10Т размещают в сплошном (невспе-. ненном) слр,е.электролита либо в его вспененной части. Второй вариант менее предпочтителен, т.к. в этом случае возрастают электрохимические и диффузионные ограничения на границе противоэлектрод- электролит, что сопровождается тепловыми потерями. При помощи источника технологического тока обеспечивают электрический режим анодно-катодных микродуговых разрядов на поверхности изделия. Использование пенообразного электролита, перемещаемого относительно изделия, снижает сквозную пористость покрытия.

Условием достижения положительного эффекта являются параметры процесса и их предельные значения, указанные в формуле изобретения. Снижение концентрации жидкости Прогресс менее меньшего (0,5 мл/л) предельного значения ухудшает условия вспенивания электролита. Реализация процесса в присутствии ПАВ с концентрацией более (5 г/л) или при температуре менее

12°С не имеет технических преимуществ. Нагрев пенообразного электролита выше 70°С приводит к существенному снижению его пенообразующей способности. Оксидирование в пене с кратностью (отношение объема пены, Vn к объему жидкой фазы, т.е. объему электролита до его вспенивания /ж.ф.) менее 4 или при скорости относительного перемещения пены относительно дета0 ли более 350 см/мин по параметру сквозной пористости покрытия не отличается от процесса оксидирования в жидком электролите. С другой стороны, снижение скорости относительного перемещения менее 50 см/мин

5 либо увеличение кратности пены более 10 приводит к нестабильности процесса искро- инициирования, отрицательно сказывающейся на производительности и качестве обработки, В таблице 1 приведены приме0 ры, иллюстрирующие Способ....

В качестве образцов использовали литейный алюминиевый сплав АЛ 10В. Размер образцов 1,0 дм2. Состав базового электролита: силикат натрия 5,5-6,5 г/л, гидроксид

5 натрия-0,9-1,1 г/л.

Продолжительность обработки 10 мин, соотношение анодной и катодной составляющих технологического тока - 0,95. В процессе оксидирования использовали т.н.

0 режим падающей мощности, согласно которому устанавливали напряжение холостого хода источника тока и вели обработку без оперативной регулировки режима, что приводит к самопроизвольному изменению ве5 личины тока, напряжения и температуры в указанных в таблице пределах. При рабочем напряжении ниже указанного в таблице 1 в электролите не обеспечиваются условия устойчивого искроинициирования микрораз0 рядов.

Превышение указанного интервала напряжений сопровождается возникновением макроразрядов, отслаивающих покрытие. Напряжения 250-280 В при рабо5 те с пенообразным электролитом не являются оптимальными - им соответствует малая величина плотности тока, хотя результаты обработки по сплошности покрытий удовлетворительны.

0 Параметр плотность тока в табл. 1 приведен в пересчете на всю поверхность образца. Толщину покрытий оценивали вих- ретоковым методом, прибором ВТ-19НЦ. Сквозную пористость покрытий определяли

5 методом планиметрирования. После оксидирования образцы промывали в холодной проточной воде, затем погружали на 30 с в теплый (35-40°С) раствор едкого натра (20 г/л) и 1 мин в раствор осветления (азотная и плавиковая кислоты 1:1). Приготовленныв таким образом образцы помещали на 5 мин о раствор, содержащий 20 г/л сернокислой меди и 20 мл/л соляной кислоты (у 1,19), Промытые и просушенные образцы с участками розовых пятен контактно выделившейся меди исследовали под микроскопом (х5; 10). и сквозную пористость покрытий оценивали в процентах от площади измеряемого участка.

В табл. 2 приведены примеры реализации способа, показывающие влияние кратности пенообразного электролита на контролируемые выходные параметры. Для опытов табл. 2 время обработки - 10 мин; скорость относительного перемещения пены - 200 см/мин; температура 40-45°С; концентрация жидкости Прогресс - 3 мл/л.

Таким образом, испытания предлагаемого способа оксидирования алюминиевых сплавов показали повышенное, в сравнении с базовым вариантом, качество получаемых покрытий. Предлагаемый способ целесообразно использовать для предварительного формирования покрытий при нанесении

0

5

0

5

твердых износостойких окисных покрытий на алюминиевых сплавах в режиме микродуговых разрядов.

Формула изобретения

Способ микродугового оксидирования алюминиевых сплавов преимущественно высоколегированных литейных, включающий обработку асимметричным током в растворе на основе силиката с гидрооксида щелочного металла, отличающийся тем. что, с целью уменьшения сквозной пористости покрытия, оксидирование ведут в пене электролита, дополнительно содержащего моющую жидкость Прогресс, при кратности пены 4-10, температуре 12-70°С. скорости перемещения пены относительно поверхности 50-350 см/мин и следующем соотношении компонентов:

Силикат щелочного

металла, г/л5,5-6,5

Гидрооксид щелочного

металла, г/л0,9-1.1

Моющая жидкость

Прогресс, мл/л0,5-5

Изобретение относится к микродуговому оксидированию алюминиевых сплавов и может найти применение в машиностроении и приборостроении. Цель изобретения - уменьшение сквозной пористости покрытия. Оксидирование ведут в микродуговом режиме асимметричным током в электролите на основе силиката и гидрокси- да натрия. Уменьшение сквозной пористости покрытия достигают тем, что оксидирование ведут в пене электролита, дополнительно содержащего моющую жидкость Прогресс, при кратности пены 4-10, температуре 12-70°С, скорости перемещения пены относительно поверхности 50- 350 см/мин и следующем соотношении компонентов: силикат щелочного металла 5,5-6,5 г/л, гидроксид щелочного металла 0,9-1,1 г/л, моющая жидкость Прогресс 0.5-5 мл/л 2 табл.

Сквозная пористость покрытия (для плоцак АИ на поверхности обраща) ,t

Таблиц

16

Таблица 2