RU2018101685A

RU2018101685A - Способ формирования защитного оксидно-керамического покрытия на поверхности вентильных металлов и сплавов и импульсный источник питания для осуществления способа

Info

Publication number: RU2018101685A
Application number: RU2018101685A
Authority: RU
Inventors: Владимир Никандрович Кокарев; Николай Андреевич Маликов; Евгений Александрович Орлов; Александр Сергеевич ШАТРОВ
Original assignee: Владимир Никандрович Кокарев
Priority date: 2018-01-17
Filing date: 2018-01-17
Publication date: 2018-04-09
Also published as: WO2019143270A2; RU2018101685A3; DE112019000447T5; US20210108327A1; WO2019143270A3; RU2681028C2

Claims

1. Способ формирования защитного оксидно-керамического покрытия на поверхности изделий из вентильных металлов и сплавов, при котором изделие в качестве электрода вместе с противоэлектродом погружаются в ванну, заполненную водным электролитом, и с помощью импульсного источника питания на электроды подаются биполярные импульсы напряжения и тока, обеспечивающие ведение процесса плазменного электролитического оксидирования, отличающийся тем, что

а) на электроды подаются биполярные прямоугольные импульсы напряжения и тока, причем за анодным импульсом следует бестоковая пауза и затем катодный импульс, при этом соотношение длительностей анодного импульса и бестоковой паузы (Та/То) выбирается в диапазоне от 1:5 до 1:6, а длительность анодного импульса составляет 3-30 мкс и общая длительность периода (Т=Та+То+Тк) составляет 30-300 мкс;

б) в процессе оксидирования между амплитудными значениями и длительностями анодных и катодных импульсов напряжения выдерживается соотношение Ua*Та=Uк*Тк.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что защитное оксидно-керамическое покрытие формируется на металлах: алюминии, титане, магнии, цирконии, тантале, ниобии, бериллии и их сплавах.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что процесс оксидирования ведут при амплитудных значениях импульсов напряжения: анодного 500-1200 В и катодного 150-450 В, в зависимости от природы обрабатываемого материала.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что процесс оксидирования ведут при эффективных плотностях тока: в анодной цепи 5-20 А/дм² и в катодной цепи 6-25 А/дм² в зависимости от природы обрабатываемого материала.

5. Импульсный источник питания для осуществления способа формирования защитного оксидно-керамического покрытия на поверхности изделий из вентильных металлов и сплавов, состоящий из блока силового ввода с цепями защиты, блока силового выпрямителя с батареей фильтрующих конденсаторов, блока управления, независимого блока формирования анодного напряжения, независимого блока формирования катодного напряжения и блока формирования выходного асимметричного напряжения и тока, отличающийся тем, что блок формирования выходного асимметричного напряжения и тока содержит силовые высоковольтные ключевые элементы и трехобмоточный высокочастотный импульсный трансформатор, вторичная обмотка которого соединена с нагрузкой (с электродами электролитической ванны).

6. Импульсный источник питания по п.5, отличающийся тем, что подает на электроды биполярные прямоугольные импульсы напряжения и тока, причем за анодным импульсом следует бестоковая пауза и затем катодный импульс; при этом соотношение длительностей анодного импульса и бестоковой паузы (Та/То) выбирается в диапазоне от 1:5 до 1:6, а длительность анодного импульса составляет 3-30 мкс и общая длительность периода (Т=Та+То+Тк) составляет 30-300 мкс.

7. Импульсный источник питания по п. 5, отличающийся тем, что в процессе оксидирования выдерживает между амплитудными значениями и длительностями анодных и катодных импульсов соотношение Ua*Та=Uк*Тк.

8. Импульсный источник питания по п. 5, отличающийся тем, что процесс оксидирования ведется в как в импульсном потенциостатическом или в импульсном потенциодинамическом режиме, так и в импульсном гальваностатическом или в импульсном гальванодинамическом режиме в анодной и катодной цепях в различных комбинациях.

9. Импульсный источник питания по п. 5, отличающийся тем, что выходной трехобмоточный высокочастотный импульсный трансформатор обеспечивает коэффициент трансформации между обмоткой катодного плеча и выходной обмоткой 1:1 и коэффициент трансформации между обмоткой анодного плеча и выходной обмоткой 2,5:1.

10. Импульсный источник питания по п. 5, отличающийся тем, что блок силового выпрямителя представляет собой мостовой неуправляемый выпрямитель, выполненный на диодах.

11. Импульсный источник питания по п. 5, отличающийся тем, что независимые блоки формирования анодного и катодного напряжения представляют собой импульсные преобразователи напряжения, выполненные по схеме с синхронным выпрямителем.

12. Импульсный источник питания по п. 5, отличающийся тем, что блок управления представляет собой микропроцессорную систему управления, которая с помощью датчиков токов, напряжений и драйверов силовых ключей реализует требуемые режимы ПЭО.