RU2252277C1 - Способ получения покрытий - Google Patents
Способ получения покрытий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2252277C1 RU2252277C1 RU2004101663/02A RU2004101663A RU2252277C1 RU 2252277 C1 RU2252277 C1 RU 2252277C1 RU 2004101663/02 A RU2004101663/02 A RU 2004101663/02A RU 2004101663 A RU2004101663 A RU 2004101663A RU 2252277 C1 RU2252277 C1 RU 2252277C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- products
- zirconium
- minutes
- temperature
- coating
- Prior art date
Links
Landscapes
- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области обработки поверхностей изделий и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности. Способ получения покрытий на изделиях из циркония и его сплавов включает оксидирование изделий в кислотных электролитах, при этом оксидирование проводят в микродуговом режиме на постоянном токе, продолжительностью 5-30 минут при плотности тока 5-20 А/дм2 и напряжении 350-500 В, в комбинированном электролите на основе щавелевой кислоты 20-50 г/л, лимонной кислоты 20-80 г/л и гидрофторида аммония 0,8-2,5 г/л с последующим нагревом изделий до температуры в интервале 800...1050°С выдержкой 20...30 минут и охлаждением на воздухе. Технический результат: увеличение толщины оксидного слоя с минимальной пористостью, малой шероховатостью поверхности, повышение микротвердости, коррозионной стойкости, пробивного напряжения и электросопротивления изделий при эксплуатации в широком диапазоне температур и расширение области применения используемых материалов. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области обработки поверхности изделий и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности.
Известен способ анодирования изделий из циркония и его сплавов в водных растворах электролитов [1].
Наиболее близким по технической сущности является способ получения покрытий на изделиях из циркония и его сплавов, включающий оксидирование изделий в кислотных электролитах [2].
Задачей изобретения является получение оксидного слоя значительной толщины, минимальной пористости, малой шероховатости, повышение микротвердости, коррозионной стойкости, пробивного напряжения и электросопротивления изделий при эксплуатации в широком диапазоне температур и расширение области применения используемых материалов.
Поставленная задача достигается тем, что согласно предлагаемому способу получения покрытий на изделиях из циркония и его сплавов, включающему оксидирование изделий в кислотных электролитах, оксидирование проводят в микродуговом режиме на постоянном токе, продолжительностью 5-30 минут при плотности тока 5-20 А/дм2 и напряжении 350-500 В, в комбинированном электролите на основе щавелевой кислоты 20-50 г/л, лимонной кислоты 20-80 г/л и гидрофторида аммония 0,8-2,5 г/л с последующим нагревом изделий до температуры в интервале 800...1050°С, выдержкой 20...30 минут и охлаждением на воздухе.
Способ осуществляется следующим образом: изделие из циркония или его сплавов помещают в ванну с водным раствором электролита, компонентами которого является щавелевая кислота (20...50 г/л), лимонная кислота (20...80 г/л) и гидрофторид аммония (0,8...2,5 г/л). Затем подводят постоянный ток плотностью 5...20 А/дм2 и напряжением 350...500 В на электроды, один из которых (анод), на котором закреплено обрабатываемое изделие, другой (катод) - поверхность ванны. При взаимодействии продолжительностью 5...30 минут электрического тока, электролита и материала обрабатываемого изделия происходит окисление его поверхности с образованием оксидных покрытий. В процессе оксидирования температура электролита составляет 15-20°С и поддерживается постоянной за счет охлаждения проточной водой. Перемешивание раствора производится барботацией воздуха снизу от обрабатываемого изделия при помощи компрессора. После завершения процесса окисления изделие извлекают из ванны, промывают, сушат и подвергают нагреву до температуры 800...1050°С с выдержкой 20...30 минут с последующем охлаждением на воздухе.
Посредством нагрева достигается полное удаление воды из покрытия изделия, а также происходят фазовые превращения в оксидном слое, в результате чего повышается содержание двуокиси циркония (ZrO2). При температуре 800...950°С происходят фазовые превращения двуокиси циркония (ZrO2) с переходом тетрагональной структуры в кубическую, ромбической - в тетрагональную, ромбической - в кубическую. При температуре 950...1050°С происходит переход моноклинной структуры в тетрагональную. Это обуславливает повышение микротвердости оксидного слоя, увеличение коррозионной стойкости, повышение пробивного напряжения и электросопротивления, а также благодаря нагреву достигается снижение пористости и уменьшение шероховатости покрытия изделия.
При меньшей температуре нагрева (t=650...750°С) и меньшим временем выдержки (τ=10...15 минут) ухудшаются вышеуказанные свойства покрытия изделий, например электроизоляционные свойства снижаются до значений Uпр=1000...1100 В (для изделий гр. №3, таблица 1). Это объясняется недостаточной температурой нагрева и временем выдержки, которые необходимы для фазовых превращений в покрытии, которые обуславливают вышеуказанные свойства.
Превышение температуры нагрева и времени выдержки является нецелесообразным, так как фазовые превращения заканчиваются в указанном интервале температур (t=800...1050°С). Превышение данных значений температуры нагрева и времени выдержки приводит к возникновению трещин, деформации изделий и разрушению покрытия.
Варьируя продолжительность микродугового оксидирования, плотность и напряжение электрического тока, концентрацию компонентов электролита и режимы нагрева, можно в широких пределах регулировать скорость роста оксидного слоя и его пористость, шероховатость, микротвердость, пробивное напряжение и электросопротивление, что объясняется различной электропроводностью электролита и изменением содержания в покрытии его составляющих - двуокиси циркония (ZrO2).
Введение новых признаков обеспечивает получение изделий из циркония и его сплавов с высокими физико-механическими и эксплуатационными характеристиками за счет регулирования в широких пределах параметров микродугового оксидирования и режимов нагрева.
Согласно предлагаемому способу гидрофторид аммония (NH4HF2) в указанных пределах вызывает электрохимическое подтравливание поверхности изделия, щавелевая кислота (H2C2O4) обеспечивает получение качественного покрытия на изделии, обладающего вышеуказанными свойствами, лимонная кислота (Н8С6O7) снижает проводимость раствора, в результате чего возрастает напряжение, при котором формируется покрытие и как следствие происходит увеличение скорости образования оксидного слоя в единицу времени (по сравнению с анодированием), а также ингибирует процесс растворения формирующегося покрытия.
Пример. Изделия из технического циркония подвергали микродуговому оксидированию в режиме постоянного тока, продолжительностью (τ) 5...30 минут при плотности тока (j) 5...20 А/дм2 и напряжении (U) 350...500 В в комбинированном электролите на основе щавелевой кислоты (Н2С2O4) - 20...50 г/л, лимонной кислоты (H8C6O7) - 20...80 г/л и гидрофторида аммония (NH4HF2) - 0,8...2,5 г/л с последующим нагревом изделий до температуры в интервале 800...1050°С, выдержкой 20...30 минут и охлаждением на воздухе. Данные сведены в таблицу 1.
Далее, по стандартным методикам определяли толщину, пористость, шероховатость покрытия, коррозионную стойкость, пробивное напряжение и микротвердость изделий. Результаты испытаний, представленные в таблице (см. пример, гр.№1, 2, 3), свидетельствуют о получении оксидного слоя значительной толщины, минимальной его пористости, малой шероховатости, высокой микротвердости, увеличении коррозионной стойкости и пробивного напряжения изделий при эксплуатации в широком диапазоне температур, что позволяет расширить область применения используемых материалов.
Если параметры процесса микродугового оксидирования и концентрация компонентов электролита ниже меньшего предела: τ менее 5 минут, j менее 5 А/дм2, U менее 350 В, Н2С2O4 менее 20 г/л, (Н8С6O7) менее 20 г/л, NH4HF2 менее 0,8 г/л, то уменьшается толщина оксидного слоя и снижаются вышеуказанные характеристики покрытия изделий (см. пример, гр. №4).
Если параметры процесса микродугового оксидирования и концентрация компонентов электролита выше большего предела: τ более 30 минут, j более 20 А/дм2, U более 500 В, Н2С2O4 более 50 г/л, (Н8С6O7) более 80 г/л, NH4HF более 2,5 г/л, то состав покрытия становится неравномерным, происходит растравливание покрытия, оксидный слой разрушается, что приводит к снижению вышеуказанных характеристик покрытия изделий (см. пример, гр. №5).
Заявка на изобретение является результатом научной работы по гранту (шифр А03 - 3.18 - 350) на тему "Разработка технологии и исследование структуры и свойств покрытий сплавов алюминия и титана, полученных микродуговым оксидированием".
Список используемых источников информации
1. Гордиенко П.С. Закономерности синтеза и физико-химические свойства оксидных структур анодных пленок диоксида циркония /Гордиенко П.С., Ефименко А.В., Семенова Т.Л.; РАН.ДВО.Ин-т химии. -Владивосток: Дальнаука, 2001. – 93 с.
2. Способ нанесения керамических покрытий на цирконий и его сплавы. Агапитов В.А., Гогиш-Клушин С.Ю., Маркешин А.В., Харитонов Д.Ю., Зусманович И.З./ Патент на изобретение №1823534.
Claims (1)
- Способ получения покрытий на изделиях из циркония и его сплавов, включающий оксидирование изделий в кислотных электролитах, отличающийся тем, что оксидирование проводят в микродуговом режиме на постоянном токе, продолжительностью 5-30 мин при плотности тока 5-20 А/дм2 и напряжении 350-500 В, в комбинированном электролите на основе щавелевой кислоты 20-50 г/л, лимонной кислоты 20-80 г/л и гидрофторида аммония 0,8-2,5 г/л, с последующим нагревом изделий до температуры в интервале 800-1050°С, выдержкой 20-30 мин и охлаждением на воздухе.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004101663/02A RU2252277C1 (ru) | 2004-01-20 | 2004-01-20 | Способ получения покрытий |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004101663/02A RU2252277C1 (ru) | 2004-01-20 | 2004-01-20 | Способ получения покрытий |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2252277C1 true RU2252277C1 (ru) | 2005-05-20 |
Family
ID=35820587
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004101663/02A RU2252277C1 (ru) | 2004-01-20 | 2004-01-20 | Способ получения покрытий |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2252277C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2472873C1 (ru) * | 2011-08-15 | 2013-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет" (ГОУ ВПО ВГУ) | Способ получения защитного изоляционного покрытия на цирконии |
RU2483372C1 (ru) * | 2009-05-04 | 2013-05-27 | Постек Экэдими-Индастри Фаундейшн | Способ формирования шероховатости на внешней поверхности оболочки топливного стержня ядерного реактора и топливный стержень ядерного реактора, обладающий шероховатостью, сформированной на внешней поверхности его оболочки |
CN105420787A (zh) * | 2015-11-24 | 2016-03-23 | 广州有色金属研究院 | 一种锆合金包壳管表面制备氧化膜标准件的方法 |
-
2004
- 2004-01-20 RU RU2004101663/02A patent/RU2252277C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2483372C1 (ru) * | 2009-05-04 | 2013-05-27 | Постек Экэдими-Индастри Фаундейшн | Способ формирования шероховатости на внешней поверхности оболочки топливного стержня ядерного реактора и топливный стержень ядерного реактора, обладающий шероховатостью, сформированной на внешней поверхности его оболочки |
RU2472873C1 (ru) * | 2011-08-15 | 2013-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет" (ГОУ ВПО ВГУ) | Способ получения защитного изоляционного покрытия на цирконии |
CN105420787A (zh) * | 2015-11-24 | 2016-03-23 | 广州有色金属研究院 | 一种锆合金包壳管表面制备氧化膜标准件的方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR920004509B1 (ko) | 고전압 캐패시터용 알루미늄 양극 박막 및 그 에칭 공정 | |
JPH0557360B2 (ru) | ||
CN101104944A (zh) | 有序多孔氧化铝薄膜的制备方法 | |
JP2008038237A (ja) | アルミナ多孔質構造体の製造方法 | |
RU2252277C1 (ru) | Способ получения покрытий | |
JP5344850B2 (ja) | 陽極酸化ポーラスアルミナおよびその製造方法 | |
JP2000073198A (ja) | バルブ金属を陽極処理するための方法及び電解質 | |
JPS63297592A (ja) | チタン及びチタン合金の陽極酸化処理法 | |
Ha et al. | Fast fabrication of a high-aspectratio, self-ordered nanoporous alumina membrane by using high-field anodization | |
CN105702466A (zh) | 一种高介电常数化成铝箔的制备方法 | |
CN108183032A (zh) | 一种用于中高压铝电解电容器的电极箔的制备方法、电极箔及电容器 | |
Lin et al. | Challenges to Fabricate Large Size-Controllable Submicron-Structured Anodic-Aluminum-Oxide Film | |
JPH01282813A (ja) | 電解コンデンサ電極用アルミニウム材料の製造方法 | |
KR101172806B1 (ko) | 고전계 양극산화방법 | |
RU2238352C1 (ru) | Способ получения покрытий | |
JP5155704B2 (ja) | 表面に微細構造を有するアルミニウムの製造方法およびポーラスアルミナの製造方法 | |
JPS5839237B2 (ja) | 陽極酸化されたアルミニウムの電解着色法 | |
RU2405621C2 (ru) | Способ изготовления мембран с регулярными нанопорами из оксидов вентильных металлов | |
Yang et al. | Improvement of porosity of anodic TiO2 nanotubes based by dip-dissolution method | |
KR20140073475A (ko) | 전해액 첨가제를 이용한 고전계 양극 산화 방법 | |
Veselinov et al. | Influence of the electrochemical anodizing parameters on the microstructure, microroughness and microhardness of anodized Ti-6Al-7Nb | |
JP2939380B2 (ja) | 銅線に黒色酸化皮膜を形成する方法 | |
RU2238351C1 (ru) | Способ получения покрытий | |
Lednický et al. | Optimization of self-organized growth of nanoporous anodic alumina templates for capacitor application | |
RU2110624C1 (ru) | Способ получения оксидных пленок на алюминии и его сплавах |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150121 |