RU2228973C2 - Способ получения толстослойных защитных покрытий с высокой адгезией на деталях из вентильных металлов или их сплавов в режиме микродугового оксидирования - Google Patents
Способ получения толстослойных защитных покрытий с высокой адгезией на деталях из вентильных металлов или их сплавов в режиме микродугового оксидирования Download PDFInfo
- Publication number
- RU2228973C2 RU2228973C2 RU2002105450/02A RU2002105450A RU2228973C2 RU 2228973 C2 RU2228973 C2 RU 2228973C2 RU 2002105450/02 A RU2002105450/02 A RU 2002105450/02A RU 2002105450 A RU2002105450 A RU 2002105450A RU 2228973 C2 RU2228973 C2 RU 2228973C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrolyte
- alloys
- metals
- parts made
- rectifying
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к области электрохимии, в частности к анодированию деталей из металлов вентильной группы - алюминий, титан, тантал и др., а также их сплавов, и может быть использовано для создания прочных термостойких и износоустойчивых покрытий в машиностроении. Способ включает установку детали в электролите на токопроводящем держателе, покрытом изоляционным материалом, создание рабочего напряжения между деталью и электролитом, повышение напряжения до возникновения микродугового разряда на поверхности детали, при этом держатель детали снаружи покрыт электроизоляционным материалом на границе воздух - электролит. Техническим результатом изобретения является получение толстослойных защитных покрытий с высокой твердостью, низким коэффициентом трения и высокой адгезией к основному материалу на деталях из вентильных металлов или их сплавов в режиме микродугового оксидирования, что позволяет исключить смазку при использовании деталей в трущихся парах. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области электрохимии, в частности к анодированию деталей из металлов вентильной группы - алюминий, титан, тантал и др., а также их сплавов, и может быть использовано в для создания прочных термостойких и износоустойчивых покрытий в машиностроении.
В настоящее время для защиты деталей из алюминия и его сплавов, а также деталей из других вентильных металлов используется технология микродугового оксидирования, позволяющая получать покрытия с уникальным комплексом физико-механических свойств, таких как высокая твердость, низкий коэффициент трения, высокая износостойкость и коррозионная стойкость и т.п. Это достигается за счет использования микродуговых разрядов, формирующих на поверхности изделий структуры на основе высокотемпературных кристаллических окислов, которые придают изделиям качественно новые свойства.
Так, при использовании защитных покрытий на трущихся парах, например, в двигателях внутреннего сгорания, можно обходиться без смазки трущихся поверхностей, что обеспечивает значительную экономию смазывающих материалов и существенно улучшает эксплуатационные характеристики двигателя. Однако получаемые в настоящее время защитные покрытия не находят широкого применения в двигателестроении из-за сложности получения толстых покрытий (более 150 мкм) с низким коэффициентом трения и высокой адгезией к материалу детали, что позволяет выдерживать многочисленные термоудары, возникающие при работе двигателя внутреннего сгорания без разрушения защитного покрытия.
Известен способ микродугового оксидирования вентильных металлов, взятый в качестве прототипа, (см. Новиков А.Н. Ремонт деталей из алюминия и его сплавов. Орел, Орловская государственная сельскохозяйственная академия, 1997 г., с.32-33), включающий установку детали в электролите на токопроводящем держателе, создание рабочего напряжения между деталью и электролитом, повышение напряжения до возникновения микродуговых разрядов на поверхности детали. Для исключения образования защитной пленки на не подлежащих оксидированию частях детали или подвески изготавливают специальные съемные футляры из фторопласта или капролона, которыми их закрывают при нанесении покрытия.
Известный способ микродугового оксидирования позволяет получать качественные покрытия с предельной толщиной до 60-70 мкм.
Основными недостатками известного способа являются недостаточная толщина получаемого покрытия и невысокая адгезия покрытия к основному материалу. Это связано с тем, что толщина покрытия линейно растет с ростом напряжения, но при достижении определенной толщины (в приведенном примере это 60-70 мкм) начинается резкое уменьшение скорости роста пленки (до 5 мкм/час). При таких скоростях роста пленки практически нельзя получать толстые покрытия за реально допустимое время. Связано это с шунтированием детали проводящей парогазовой фазой (парами электролита в воздухе) на границе воздух - электролит.
Кроме того, дальнейший медленный рост защитной пленки на детали не сопровождается улучшением ее адгезии к основному материалу. Это объясняется тем, что с уменьшением силы тока ослабевают микродуговые разряды, возникающие на поверхности детали и прогревающие как саму защитную пленку на всю ее толщину, так и приповерхностный слой материала детали. Такие локальные микроразогревы приповерхностного слоя детали приводят к возникновению “микрократеров”, которые затем закрываются оксидной пленкой, но при этом существенно увеличивается адгезия защитного покрытия к основному материалу детали.
Техническим результатом настоящего изобретения является получение толстослойных защитных покрытий с высокой твердостью, низким коэффициентом трения и высокой адгезией к основному материалу на деталях из вентильных металлов или их сплавов в режиме микродугового оксидирования, что позволяет исключить смазку при использовании деталей в трущихся парах.
Указанный технический результат в способе получения толстослойных защитных покрытий с высокой адгезией на деталях из вентильных металлов или их сплавов в режиме микродугового оксидирования, включающем установку детали в электролите на токопроводящем держателе, покрытом изоляционным материалом, создание рабочего напряжения между деталью и электролитом, повышение напряжения до возникновения микродугового разряда на поверхности детали, достигается тем, что держатель детали снаружи покрыт электроизоляционным материалом на границе воздух - электролит.
Покрытие держателя детали снаружи электроизоляционным материалом на границе воздух - электролит позволяет исключить влияние парогазовой фазы, т.е. избежать шунтирования детали и ослабления величины тока через деталь, что создает условия для дальнейшего роста напряжения, а значит и для дальнейшего быстрого роста толщины защитного покрытия. При проведенных сравнительных механических испытаниях, направленных на определение величины адгезии покрытия к основному материалу детали, выявлено, что на деталях, покрытых по заявляемому способу, происходит отрыв поверхности детали по основному материалу, а не по нижней границе защитной пленки, как в прототипе.
Заявляемый способ позволяет существенно увеличить толщину получаемых покрытий на деталях из вентильных металлов и увеличить адгезию покрытия к основному материалу, что не имеет аналогов среди известных технических решений, используемых при микродуговом оксидировании, а следовательно, позволяет сделать вывод о том, что он удовлетворяет критерию “изобретательский уровень”.
На чертеже схематично представлена установка, поясняющая реализацию заявляемого способа.
Установка для получения защитных покрытий на деталях из вентильных металлов или их сплавов в режиме микродугового оксидирования (см.чертеж) включает металлическую ванну 1 с электролитом 2, в которую на токопроводящем держателе 3 с электроизоляционным покрытием 4 на границе воздух - электролит установлена деталь 5, которая соединена с одной из клемм источника питания 6, другая клемма которого соединена с металлической ванной 1.
Установка работает следующим образом. На деталь 5 с источника питания 6 подают положительное напряжение (или переменное напряжение со смещением). Идет процесс обычного анодирования, при котором возникает окисная пленка, а напряжение продолжает расти до некоторого значения (около 100 В), при достижении которого на поверхности детали создаются необходимые условия для возникновения микродуговых разрядов, пробивающих анодную окисную пленку с образованием нового более толстого защитного покрытия в местах пробоя. С возникновением микродуговых разрядов ток начинает расти, но с ростом толщины защитного покрытия уменьшается. Если не увеличивать напряжение на источнике 6, то процесс роста пленки остановится на определенном уровне. Для дальнейшего роста толщины защитного покрытия необходимо увеличение напряжения на источнике питания. Однако при этом наблюдается следующее негативное явление. На не погруженной в раствор электролита части держателя 3 в месте перехода воздух - электролит (из-за наличия в воздухе паров электролита) начинает образовываться пористое защитное покрытие, через которое идет основной ток от источника 6, и которое фактически шунтирует источник питания. Если процесс не остановить, материал держателя быстро перейдет в пористые наросты, а следовательно, израсходуется и разрушится. Благодаря наличию электроизоляции 4 на участке электролит - воздух удается исключить образование пористых наростов, а следовательно, убрать паразитное шунтирование источника питания 6, тем самым можно существенно увеличивать напряжение на детали, что обеспечит дальнейший рост толщины защитного покрытия.
Вариант 1.
В качестве электролита использована концентрированная серная кислота, а в качестве источника питания - источник постоянного напряжения. При постоянном токе нагрузки без защиты токопроводящего держателя удалось поднять напряжение до 390 В, а при использование частично защищенного электроизоляционным материалом (фторопластом) держателя - напряжение удалось поднять более чем до 460 В, тем самым увеличив толщину получаемого покрытия более чем в 2 раза.
Вариант 2.
В качестве электролита использован раствор 4 г/л едкого калия и 4 г/л жидкого стекла, а в качестве источника питания - источник переменного напряжения со смещением. Без защиты токопроводящего держателя удалось поднять напряжение до 410 В, а при использование частично защищенного электроизоляционным материалом держателя - напряжение удалось поднять свыше 700 В, что позволило также более чем в 2 раза увеличить толщину покрытия.
Claims (1)
- Способ получения толстослойных защитных покрытий с высокой адгезией на деталях из вентильных металлов или их сплавов в режиме микродугового оксидирования, включающий установку детали в электролите на токопроводящем держателе, покрытом изоляционным материалом, создание рабочего напряжения между деталью и электролитом, повышение напряжения до возникновения микродугового разряда на поверхности детали, отличающийся тем, что держатель детали снаружи покрыт электроизоляционным материалом на границе воздух - электролит.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002105450/02A RU2228973C2 (ru) | 2002-03-04 | 2002-03-04 | Способ получения толстослойных защитных покрытий с высокой адгезией на деталях из вентильных металлов или их сплавов в режиме микродугового оксидирования |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002105450/02A RU2228973C2 (ru) | 2002-03-04 | 2002-03-04 | Способ получения толстослойных защитных покрытий с высокой адгезией на деталях из вентильных металлов или их сплавов в режиме микродугового оксидирования |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002105450A RU2002105450A (ru) | 2003-12-10 |
RU2228973C2 true RU2228973C2 (ru) | 2004-05-20 |
Family
ID=32678390
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002105450/02A RU2228973C2 (ru) | 2002-03-04 | 2002-03-04 | Способ получения толстослойных защитных покрытий с высокой адгезией на деталях из вентильных металлов или их сплавов в режиме микродугового оксидирования |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2228973C2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1715083A4 (en) * | 2004-01-12 | 2008-05-21 | Aleksey Aleksandrovi Nikiforov | METHOD FOR PRODUCING HEAVY HIGH ADHESIVE PROTECTIVE COATINGS ON VALVE METAL PARTS BY MICROBEL OXIDE OXIDATION |
RU2541246C1 (ru) * | 2013-11-21 | 2015-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Способ получения толстослойных износостойких покрытий методом микродугового оксидирования |
RU2694441C1 (ru) * | 2018-10-04 | 2019-07-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Способ получения толстослойных теплозащитных покрытий методом микродугового оксидирования на высококремнистом алюминиевом сплаве |
-
2002
- 2002-03-04 RU RU2002105450/02A patent/RU2228973C2/ru active IP Right Revival
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
НОВИКОВ А.Н. Ремонт деталей из алюминия и его сплавов. - Орел: ОГСХА, 1997, с.32, 33. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1715083A4 (en) * | 2004-01-12 | 2008-05-21 | Aleksey Aleksandrovi Nikiforov | METHOD FOR PRODUCING HEAVY HIGH ADHESIVE PROTECTIVE COATINGS ON VALVE METAL PARTS BY MICROBEL OXIDE OXIDATION |
RU2541246C1 (ru) * | 2013-11-21 | 2015-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Способ получения толстослойных износостойких покрытий методом микродугового оксидирования |
RU2694441C1 (ru) * | 2018-10-04 | 2019-07-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Способ получения толстослойных теплозащитных покрытий методом микродугового оксидирования на высококремнистом алюминиевом сплаве |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4868020B2 (ja) | アルミニウムの陽極酸化方法、および陽極酸化アルミニウム | |
US7838120B2 (en) | Anodic oxide film | |
Akbari et al. | Electrochemically-induced TiO2 incorporation for enhancing corrosion and tribocorrosion resistance of PEO coating on 7075 Al alloy | |
JP5152574B2 (ja) | アルミニウム部材の陽極酸化処理方法 | |
JP2003531302A (ja) | プラズママイクロアーク酸化用の電解法 | |
JP2015193915A (ja) | 陽極酸化処理方法及び内燃機関の構造 | |
KR101356230B1 (ko) | 양극 산화 피막의 형성 방법 | |
EP1029952B1 (en) | Surfacing of aluminum bodies by anodic spark deposition | |
Heydarian et al. | The effects of anodic amplitude and waveform of applied voltage on characterization and corrosion performance of the coatings grown by plasma electrolytic oxidation on AZ91 Mg alloy from an aluminate bath | |
US20210230751A1 (en) | Method of Forming Corrosion Resistant Coating and Related Apparatus | |
Kaseem et al. | On the compactness of the oxide layer induced by utilizing a porosification agent | |
Loghman et al. | Corrosion Behavior of PEO Coatings on 6061 Al Alloy: Effect of Sodium Fluoride Addition to Aluminate based Electrolyte. | |
RU2228973C2 (ru) | Способ получения толстослойных защитных покрытий с высокой адгезией на деталях из вентильных металлов или их сплавов в режиме микродугового оксидирования | |
FR2877018A1 (fr) | Procede d'oxydation micro arc pour la fabrication d'un revetement sur un substrat metallique, et son utilisation | |
CN107460518A (zh) | 一种金属纳米陶瓷涂层制备方法 | |
JP2017214603A (ja) | 内燃機関用ピストンおよびその製造方法 | |
JP4365415B2 (ja) | マイクロアーク酸化によるバルブ金属部品の高接着性の厚い保護コーティングを生産する方法 | |
CA2847014A1 (en) | Lubricious composite oxide coating and process for making the same | |
CN1785912A (zh) | 轻金属表面微等离子体陶瓷涂层工艺 | |
CN110184637B (zh) | 提高文丘里管内壁减摩耐腐蚀性能的陶瓷层及制备方法 | |
US20190177868A1 (en) | Durable white inorganic finish for aluminium articles | |
RU2694441C1 (ru) | Способ получения толстослойных теплозащитных покрытий методом микродугового оксидирования на высококремнистом алюминиевом сплаве | |
JP2016540894A (ja) | 保護被覆で被覆された部品を製造するための方法 | |
RU2263164C1 (ru) | Способ нанесения защитных покрытий на алюминий и его сплавы | |
RU2541246C1 (ru) | Способ получения толстослойных износостойких покрытий методом микродугового оксидирования |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050305 |
|
NF4A | Reinstatement of patent | ||
QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20060922 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20150825 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20180627 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20190719 |