RU2250937C1 - Method of making coats - Google Patents
Method of making coats Download PDFInfo
- Publication number
- RU2250937C1 RU2250937C1 RU2004109405/02A RU2004109405A RU2250937C1 RU 2250937 C1 RU2250937 C1 RU 2250937C1 RU 2004109405/02 A RU2004109405/02 A RU 2004109405/02A RU 2004109405 A RU2004109405 A RU 2004109405A RU 2250937 C1 RU2250937 C1 RU 2250937C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ceramic
- polymer
- products
- microarc
- electrolyte
- Prior art date
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области обработки поверхности изделий и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности.The invention relates to the field of surface treatment of products and can be used in mechanical engineering and other industries.
Известен способ анодирования изделий из циркония и его сплавов в водных растворах электролитов [1].A known method of anodizing articles of zirconium and its alloys in aqueous solutions of electrolytes [1].
Наиболее близким по технической сущности является способ получения покрытий, включающий микродуговое оксидирование изделий в щелочных и кислотных электролитах [2].The closest in technical essence is a method for producing coatings, including microarc oxidation of products in alkaline and acid electrolytes [2].
Задачей изобретения является расширение области применения микродугового оксидирования путем получения покрытий нового типа.The objective of the invention is to expand the scope of microarc oxidation by producing coatings of a new type.
Поставленная задача достигается тем, что в известном способе, включающем микродуговое оксидирование изделий в щелочных и кислотных электролитах, согласно предлагаемому изобретению покрытие на изделиях из магния, алюминия, титана, циркония, ниобия, тантала и их сплавов формируют на основе керамических, полимерных, металлических, стекловидных, керамико-металлических, керамико-полимерных, керамико-стекловидных порошковых частиц, равномерно перемещаемых в растворе электролита у покрываемой поверхности изделий и имеющих температуру плавления, не превышающую температуру микродуговых разрядов, при этом размер частиц не должен превосходить 5 мкм, а их массовая доля - 0,5-5% от массы электролита.The problem is achieved in that in the known method, including microarc oxidation of products in alkaline and acid electrolytes, according to the invention, the coating on products of magnesium, aluminum, titanium, zirconium, niobium, tantalum and their alloys is formed on the basis of ceramic, polymer, metal, glassy, ceramic-metal, ceramic-polymer, ceramic-glassy powder particles uniformly moving in the electrolyte solution near the coated surface of the products and having a melting temperature eniya not exceeding the temperature microarc bits, wherein the particle size should not exceed 5 microns, and their mass fraction - 0.5-5% by weight of the electrolyte.
Способ осуществляется следующим образом: изделие из магния, алюминия, титана, циркония, ниобия, тантала или их сплавов помещают в ванну с водным раствором кислотного или щелочного электролита, в который дополнительно вводят либо керамический, либо полимерный, либо металлический, либо стекловидный, либо керамико-металлический, либо керамико-полимерный либо керамико-стекловидный порошок, температура плавления частиц которого не превышает температуру микродуговых разрядов. При этом размер частиц не превосходит 5 мкм, а их массовая доля - 0,5-5% от массы электролита. Раствор электролита перемешивают сжатым воздухом с одновременным вращением изделий со скоростью ламинарного потока электролита, что позволяет частицам порошка равномерно перемещаться у покрываемой поверхности изделий в процессе микродугового оксидирования. Ток подводят на электроды, один из которых (анод) закреплен на обрабатываемом изделии, другой (катод) - на внутренней поверхности ванны. При взаимодействии электрического тока, электролита, частиц порошка и материала обрабатываемого изделия происходит формирование либо керамического, либо полимерного, либо металлического, либо стекловидного, либо керамико-металлического, либо керамико-полимерного, либо керамико-стекловидного покрытия. После завершения процесса микродугового оксидирования изделие извлекают из ванны, промывают и сушат. Введение частиц порошка в раствор электролита и равномерное их перемещение относительно поверхности изделий, позволяет в процессе микродугового оксидирования металла основы одновременно оплавить указанные частицы на поверхности (анода) изделия в результате воздействия энергии микродуг.The method is as follows: a product of magnesium, aluminum, titanium, zirconium, niobium, tantalum or their alloys is placed in a bath with an aqueous solution of acid or alkaline electrolyte, which is additionally injected with either ceramic, polymer, metal, or glassy, or ceramic -metal, either ceramic-polymer or ceramic-glassy powder, the melting temperature of particles of which does not exceed the temperature of microarc discharges. In this case, the particle size does not exceed 5 μm, and their mass fraction is 0.5-5% by weight of the electrolyte. The electrolyte solution is mixed with compressed air with simultaneous rotation of the products at a laminar flow rate of the electrolyte, which allows powder particles to move uniformly at the coated surface of the products during microarc oxidation. The current is supplied to the electrodes, one of which (anode) is mounted on the workpiece, the other (cathode) - on the inner surface of the bath. In the interaction of electric current, electrolyte, powder particles and material of the workpiece, either ceramic, or polymer, or metal, or glassy, or ceramic-metal, or ceramic-polymer, or ceramic-glassy coating is formed. After the completion of the microarc oxidation process, the product is removed from the bath, washed and dried. The introduction of powder particles into the electrolyte solution and their uniform movement relative to the surface of the products, allows in the process of microarc oxidation of the base metal to simultaneously melt these particles on the surface (anode) of the product as a result of exposure to microarc energy.
Введение новых признаков обеспечивает получение изделий из магния, алюминия, титана, циркония, ниобия, тантала с керамическими, полимерными, металлическими, стекловидными, керамико-металлическими, керамико-полимерными, керамико-стекловидными покрытиями широкого функционального назначения, что расширяет область применения процесса микродугового оксидирования.The introduction of new features provides the production of products from magnesium, aluminum, titanium, zirconium, niobium, tantalum with ceramic, polymer, metal, glassy, ceramic-metal, ceramic-polymer, ceramic-glassy coatings with a wide functional purpose, which expands the scope of the microarc oxidation process .
Варьируя составами порошков, размерами частиц, их массовой долей в растворе электролита, скоростью перемещения частиц относительно покрываемой поверхности изделий, можно получать покрытия нового типа с широкими функциональными возможностями.By varying the compositions of the powders, the size of the particles, their mass fraction in the electrolyte solution, the speed of movement of the particles relative to the coated surface of the products, it is possible to obtain coatings of a new type with wide functional capabilities.
Пример: изделия из металлов и их сплавов: магний высокой чистоты, литейные сплавы - МЛЗ, МЛ12, деформируемые сплавы - МА1, МА8; алюминий технически чистый, литейные сплавы - АК12, АК8, АМг10, деформируемые - АМц, АМг3, Д16; титан технический, сплавы - ВТ-5, ОТ4, ВТ6; цирконий технический, сплавы - Н-2,5, “Цирколлой”; ниобий технически чистый, сплавы - ВН-2, ВН-4, тантал технически чистый, сплавы - ES-60, WS-222 подвергали микродуговому оксидированию продолжительностью 5-80 минут, при плотности тока 5-35 А/дм2 и напряжении 400 - 650 В, либо в щелочном электролите (силикат натрия 20-30 г/л, ортофосфат натрия 1-5 г/л, метаалюминат натрия 1-5 г/л), либо в кислотном электролите (борная кислота 40-50 г/л, тетраборат натрия 2-10 г/л). В раствор электролита предварительно засыпали частицы порошка размером не более 5 мкм и составляющих по массе 3% от массы электролита. Сжатый воздух в ванну подавали через барбатажные спирали.Example: products from metals and their alloys: high-purity magnesium, cast alloys - MLZ, ML12, wrought alloys - MA1, MA8; technically pure aluminum, cast alloys - AK12, AK8, AMg10, wrought - AMts, AMg3, D16; technical titanium, alloys - VT-5, OT4, VT6; technical zirconium, alloys - N-2.5, Zirkolloy; technically pure niobium, alloys VN-2, VN-4, tantalum technically pure, alloys ES-60, WS-222 were subjected to microarc oxidation for 5-80 minutes, at a current density of 5-35 A / dm 2 and a voltage of 400 - 650 V, either in an alkaline electrolyte (sodium silicate 20-30 g / l, sodium orthophosphate 1-5 g / l, sodium metaaluminate 1-5 g / l), or in an acid electrolyte (boric acid 40-50 g / l, sodium tetraborate 2-10 g / l). Powder particles were previously poured into the electrolyte solution with a size of not more than 5 μm and constituting 3% by weight of the mass of the electrolyte. Compressed air was supplied to the bath through sparging spirals.
Изделия вращали с помощью механизма, позволяющего регулировать скорость.Products were rotated using a mechanism that allows you to adjust the speed.
Результаты испытаний сведены в таблицу.The test results are summarized in table.
В качестве частиц порошка при формировании покрытий использовали:As powder particles in the formation of coatings used:
- керамические (фарфор, ситаллы на основе титаната бария, стеатитовая керамика на основе силиката магния, форстеритовая керамика на основе ортосиликата магния, циркон, фторированный углерод);- ceramic (porcelain, barium titanate-based ceramic, steatite ceramic based on magnesium silicate, forsterite ceramic based on magnesium orthosilicate, zircon, fluorinated carbon);
- полимерные (поливинилбутираль, полиэтилен низкого давления, полиамиды);- polymer (polyvinyl butyral, low pressure polyethylene, polyamides);
- металлические (никель, алюминий, титан, медь).- metal (nickel, aluminum, titanium, copper).
- стекловидные (стекло листовое техническое, кварцевое, устойчивое аппаратное, “мазда”, “пирекс”);- glassy (glass sheet technical, quartz, stable hardware, Mazda, Pyrex);
- керамико-металлические (никель и фарфор, алюминий и углерод);- ceramic-metal (nickel and porcelain, aluminum and carbon);
- керамико-полимерные (фтористый углерод и поливинилбутираль, полиамиды и фарфор);- ceramic-polymer (carbon fluoride and polyvinyl butyral, polyamides and porcelain);
- керамико-стекловидные (стекло техническое и углерод, фарфор и фторированный углерод).- ceramic-glassy (technical glass and carbon, porcelain and fluorinated carbon).
В том случае, когда частицы порошка неравномерно перемещаются относительно покрываемой поверхности, покрытие имеет разную толщину, различную степень шероховатости со следами наростов и неоплавленностей.In the case when the powder particles are unevenly moving relative to the surface to be coated, the coating has a different thickness, a different degree of roughness with traces of growths and non-melting.
При размерах частиц менее 5 мкм условия формирования покрытий остаются стабильными.With particle sizes less than 5 microns, the conditions for the formation of coatings remain stable.
Если размер частиц больше 5 мкм, образуются неровные и неоднородные покрытия со следами сколов, неоплавленных участков, бугров и наростов, поскольку энергии микродуг недостаточно для формирования качественного покрытия.If the particle size is more than 5 microns, uneven and inhomogeneous coatings are formed with traces of chips, unmelted areas, tubercles and growths, since the energy of the microarcs is not enough to form a high-quality coating.
При массе частиц более 5% от массы электролита ухудшаются условия формирования оксида на металле основы за счет ограниченного перемещения ионов и снижения эффективности действия электрического поля в процессе микродугового оксидирования. Кроме того, невозможно обеспечить условие равномерного перемещения частиц порошка относительно покрываемой поверхности изделия, что не позволяет сформировать покрытие требуемого качества. При массовой доле частиц менее 0,5% происходит расслаивание и выгорание покрытия вследствие большой энергии микродуговых разрядов.With a particle mass of more than 5% of the mass of the electrolyte, the conditions for the formation of oxide on the base metal are worsened due to the limited movement of ions and a decrease in the efficiency of the electric field during microarc oxidation. In addition, it is impossible to ensure a uniform movement of powder particles relative to the surface of the product, which does not allow to form a coating of the required quality. When the mass fraction of particles is less than 0.5%, delamination and burning out of the coating occur due to the high energy of microarc discharges.
При использовании частиц порошка с температурой плавления, превышающей температуру микродуговых разрядов, покрытие формируется на отдельных участках, с отдельными очагами оплавления указанных частиц порошка при формировании покрытия.When using powder particles with a melting point exceeding the temperature of microarc discharges, the coating is formed in separate areas, with separate foci of melting these powder particles during coating formation.
Список используемых источников информации:List of used information sources:
1. Гордиенко П.С. Закономерности синтеза и физико-химические свойства оксидных структур анодных пленок диоксида циркония // Гордиенко П.С., Ефименко А.В., Семенова Т.П.; РАН.ДВО. Ин-т химии. Владивосток: Дальнаука, 2001 - 93 с.1. Gordienko P.S. Patterns of synthesis and physicochemical properties of oxide structures of anodic zirconia films // Gordienko P.S., Efimenko A.V., Semenova T.P .; RAS. TWO. Institute of Chemistry. Vladivostok: Dalnauka, 2001 - 93 p.
2. Черненко В.И., Снежко Л.А., Чернова С.Б. // Электролиты для формовки керамических покрытий на алюминии в режиме искрового разряда // “Защита металлов”, Т. XVIII. №3. 1982, с.454-458.2. Chernenko V.I., Snezhko L.A., Chernova S.B. // Electrolytes for forming ceramic coatings on aluminum in spark discharge mode // “Protection of metals”, T. XVIII. No. 3. 1982, p. 544-458.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004109405/02A RU2250937C1 (en) | 2004-03-29 | 2004-03-29 | Method of making coats |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004109405/02A RU2250937C1 (en) | 2004-03-29 | 2004-03-29 | Method of making coats |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2250937C1 true RU2250937C1 (en) | 2005-04-27 |
Family
ID=35635923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004109405/02A RU2250937C1 (en) | 2004-03-29 | 2004-03-29 | Method of making coats |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2250937C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102534720A (en) * | 2011-11-30 | 2012-07-04 | 沈阳理工大学 | Preparation method for metal ceramic composite coating on surface of aluminum alloy |
| RU2471021C1 (en) * | 2011-04-20 | 2012-12-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") | Method for obtaining nanocomposite coatings |
| RU2527110C1 (en) * | 2013-04-16 | 2014-08-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина" | Production of composite coatings on gate metal alloys |
| RU2821978C1 (en) * | 2023-11-28 | 2024-06-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Niobium substrate surface treatment method |
-
2004
- 2004-03-29 RU RU2004109405/02A patent/RU2250937C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЧЕРНЕНКО В.И. и др. Электролиты для формовки керамических покрытий на алюминии в режиме искрового разряда. Защита металлов. Т. XVIII, №3, 1982, с.454-458. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2471021C1 (en) * | 2011-04-20 | 2012-12-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") | Method for obtaining nanocomposite coatings |
| CN102534720A (en) * | 2011-11-30 | 2012-07-04 | 沈阳理工大学 | Preparation method for metal ceramic composite coating on surface of aluminum alloy |
| RU2527110C1 (en) * | 2013-04-16 | 2014-08-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина" | Production of composite coatings on gate metal alloys |
| RU2821978C1 (en) * | 2023-11-28 | 2024-06-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Niobium substrate surface treatment method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cheng et al. | Key factors determining the development of two morphologies of plasma electrolytic coatings on an Al–Cu–Li alloy in aluminate electrolytes | |
| Bahramian et al. | An investigation of the characteristics of Al2O3/TiO2 PEO nanocomposite coating | |
| Erfanifar et al. | Growth kinetics and morphology of plasma electrolytic oxidation coating on aluminum | |
| TWI564437B (en) | Non-metallic coating and method of its production | |
| JP5529916B2 (en) | Method for forming a film on the surface of a light metal base material by plasma electrolytic oxidation treatment | |
| Erfanifar et al. | Growth kinetics and morphology of microarc oxidation coating on titanium | |
| Wu et al. | An investigation of microstructure evolution for plasma electrolytic oxidation (PEO) coated Al in an alkaline silicate electrolyte | |
| WO2019137094A1 (en) | Method for polishing inner wall of hollow metal part | |
| Yang et al. | An interesting anodic oxidation behavior of plasma electrolytic oxidation coatings fabricated on aluminum in alkaline phosphate electrolyte | |
| Huang et al. | Morphological evolution and burning behavior of oxide coating fabricated on aluminum immersed in etidronic acid at high current density | |
| RU2250937C1 (en) | Method of making coats | |
| TWI471460B (en) | Molten salt bath, method for preparing the same, and tungsten film | |
| Wang et al. | Growth methods of PEO coatings on 7075 aluminum alloy at two cathodic current densities | |
| KR20080111243A (en) | Implant having high quality surface and method for surface treatment of implant | |
| Madhuri et al. | Flat Absorber Black PEO coatings on Ti6Al4V for spacecraft thermal control application | |
| Zhu et al. | Robust micro arc oxidation coatings on 6061 aluminum alloys via surface thickening and microvoid reducing approach | |
| Shahzamani et al. | The use of low duty cycle pulsed-unipolar current mode for producing Alumina/ZnO nanocomposite coatings via plasma electrolytic oxidation process | |
| CN108115143B (en) | Preparation method of filter device | |
| RU2471021C1 (en) | Method for obtaining nanocomposite coatings | |
| JPWO2016136804A1 (en) | Electrode material for aluminum electrolytic capacitor and method for producing the same | |
| KR20110016048A (en) | Method for treating the surface of metals | |
| Zhai et al. | Mechanism of microarc oxidation on AZ91D Mg alloy induced by β-Mg17Al12 phase | |
| CN113787196A (en) | High-performance aluminum alloy treatment method | |
| KR102117420B1 (en) | Preparing method of aluminum alloy coating layer without crack | |
| RU2259255C1 (en) | Method of production of ceramic molds by electrophoresis |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140330 |