RU2392359C1 - Method of coating obtainment - Google Patents

Method of coating obtainment Download PDF

Info

Publication number
RU2392359C1
RU2392359C1 RU2009117499/02A RU2009117499A RU2392359C1 RU 2392359 C1 RU2392359 C1 RU 2392359C1 RU 2009117499/02 A RU2009117499/02 A RU 2009117499/02A RU 2009117499 A RU2009117499 A RU 2009117499A RU 2392359 C1 RU2392359 C1 RU 2392359C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
boric acid
oxidation
minutes
solution
corundum
Prior art date
Application number
RU2009117499/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Евгеньевич Чуфистов (RU)
Олег Евгеньевич Чуфистов
Евгений Алексеевич Чуфистов (RU)
Евгений Алексеевич Чуфистов
Игорь Иосифович Артемов (RU)
Игорь Иосифович Артемов
Антон Сергеевич Симонов (RU)
Антон Сергеевич Симонов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ПГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ПГУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ПГУ)
Priority to RU2009117499/02A priority Critical patent/RU2392359C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2392359C1 publication Critical patent/RU2392359C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method involves oxidation for 60-90 minutes at current density of 25- 35 A/dm2, during which oxygen of 5-15°C is supplied to part detail through sprayer contacting cathode at the flow rate of 0.1-1.0 m3/minute per square metre of oxidised surface, and detail performs advancing and rotating movement at 10-30 mm distance from the sprayer. Before oxidation, electrolytes are heated to 70-80°C, stirred and cooled down to 15-20°C, and oxidation is performed first for 10 minutes in electrolyte containing 6-8 g/l of caustic potash and 40-50 g/l of boric acid, then for 15-20 minutes in electrolyte containing 6-8 g/l of caustic potash, 40-50 g/l of boric acid, 40-60 g/l of fine-dispersed corundum of 3-5 mcm fraction and 1-2 g/l of chrome oxide, then for 25-35 minutes in electrolyte containing 6-8 g/l of caustic potash, 40-50 g/l of boric acid, 4-60 g/l of fine-dispersed corundum of 5-7 mcm fraction and 1-2 g/l of chrome oxide, and further in electrolyte containing 6-8 g/l of caustic potash, 40-50 g/l of boric acid, 40-60 g/l of fine-dispersed corundum of 7-10 mcm fraction and 1-2 g/l of chrome oxide.
EFFECT: reduced power, enhanced productivity and increased thickness, hardness, breakdown voltage and electric resistance of coatings formed.
2 tbl, 2 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к области обработки поверхностей деталей, в частности к микродуговому оксидированию деталей из алюминиевых сплавов, и может использоваться в машиностроении, приборостроении и других отраслях промышленности.The invention relates to the field of surface treatment of parts, in particular to microarc oxidation of parts made of aluminum alloys, and can be used in mechanical engineering, instrumentation and other industries.

Из источников патентной информации известны способы получения покрытий на алюминии и его сплавах, включающие оксидирование в растворе едкого кали (3…5 г/л) и борной кислоты (20…40 г/л) и последующий нагрев [Патент RU 2136788. Способ получения покрытий. Атрощенко Э.С., Чуфистов О.Е., Казанцев И.А., Дурнев В.А. - Бюлл. 08/2002; Патент RU 2166570. Способ получения покрытий. Атрощенко Э.С., Чуфистов О.Е., Казанцев И.А., Дрязгин А.В., Симцов В.В. - Бюлл. 11/2003]. Однако значения толщины, твердости и напряжения пробоя данных покрытий не превышают соответственно 200 мкм, 235000 МПа и 3000 В.From the sources of patent information, there are known methods for producing coatings on aluminum and its alloys, including oxidation in a solution of caustic potassium (3 ... 5 g / l) and boric acid (20 ... 40 g / l) and subsequent heating [Patent RU 2136788. Method for producing coatings . Atroshchenko E.S., Chufistov O.E., Kazantsev I.A., Durnev V.A. - Bull. 08/2002; Patent RU 2166570. A method for producing coatings. Atroshchenko E.S., Chufistov O.E., Kazantsev I.A., Dryazgin A.V., Simtsov V.V. - Bull. 11/2003]. However, the values of thickness, hardness, and breakdown voltage of these coatings do not exceed 200 μm, 235000 MPa, and 3000 V.

Также известен способ получения покрытий на алюминии и его сплавах в электролите, содержащем едкое кали (4…6 г/л), борную кислоту (20…30 г/л) и мелкодисперсные частицы алюминия (20 … 25 г/л) [Патент RU 2291233. Электролит микродугового оксидирования алюминия и его сплавов. Кузнецов Ю.А., Батищев А.Н., Ферябков А.В., Кулаков К.В., Тарасов К.В., Севастьянов А.Л. - Бюлл. 1/2007]. Однако значения толщины, твердости и напряжения пробоя у покрытий, формируемых данным способом, ниже, чем у покрытий, формируемых способом, защищенным патентами RU 2136788, 2166570.Also known is a method of producing coatings on aluminum and its alloys in an electrolyte containing potassium hydroxide (4 ... 6 g / l), boric acid (20 ... 30 g / l) and fine aluminum particles (20 ... 25 g / l) [RU Patent 2291233. Electrolyte of microarc oxidation of aluminum and its alloys. Kuznetsov Yu.A., Batishchev A.N., Feryabkov A.V., Kulakov K.V., Tarasov K.V., Sevastyanov A.L. - Bull. 1/2007]. However, the values of thickness, hardness and breakdown voltage of coatings formed by this method are lower than coatings formed by the method protected by patents RU 2136788, 2166570.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ получения покрытий на деталях из алюминиевых сплавов, включающий оксидирование в растворе едкого кали (3…5 г/л) и борной кислоты (20…40 г/л) с дополнительной подачей кислорода на оксидируемую поверхность детали, совершающей поступательные и вращательные движения [Патент RU 2339745. Способ получения покрытий. Чуфистов О.Е., Демин С.Б., Чуфистов Е.А. - Бюлл. №33 от 27.11.2008 (прототип)]. Однако данный способ является более сложным и дает сравнительно небольшое преимущество в повышении производительности оксидирования, увеличении толщины и напряжения пробоя покрытий.The closest in technical essence to the proposed method is a method for producing coatings on parts made of aluminum alloys, including oxidation in a solution of caustic potassium (3 ... 5 g / l) and boric acid (20 ... 40 g / l) with an additional supply of oxygen to the oxidizable surface parts performing translational and rotational movements [Patent RU 2339745. A method for producing coatings. Chufistov O.E., Demin S.B., Chufistov E.A. - Bull. No. 33 dated November 27, 2008 (prototype)]. However, this method is more complex and gives a relatively small advantage in increasing the productivity of oxidation, increasing the thickness and breakdown voltage of the coatings.

Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение мощности, затрачиваемой на оксидирование, увеличение его производительности, а также комплексное повышение физико-механических свойств формируемых покрытий.The objective of the invention is to reduce the power spent on oxidation, increase its productivity, as well as a comprehensive increase in the physico-mechanical properties of the formed coatings.

Технический результат решения данной задачи проявляется в уменьшении мощности, затрачиваемой на оксидирование, на 5…7%, увеличении его производительности на 10% и более, повышении толщины формируемых покрытий на 15…20%, твердости на 5…8%, напряжения пробоя на 16…22%, электрического сопротивления на 160…240%.The technical result of solving this problem is manifested in a decrease in the power spent on oxidation by 5 ... 7%, an increase in its productivity by 10% or more, an increase in the thickness of formed coatings by 15 ... 20%, hardness by 5 ... 8%, and breakdown voltage by 16 ... 22%, electrical resistance by 160 ... 240%.

Поставленная задача решается в способе получения покрытий на деталях из алюминиевых сплавов, включающем оксидирование в водном растворе электролита на основе едкого кали и борной кислоты в течение 60…90 мин при плотности электрического тока 25…35 А/дм2, в процессе которого на поверхность детали под давлением через распылитель, контактирующий с катодом, подается кислород с температурой 5…15°C и расходом 0,1…1,0 м3/мин на один квадратный метр оксидируемой поверхности, а деталь, контактирующая с анодом, совершает поступательное и вращательное движения, так чтобы оксидируемая поверхность находилась на расстоянии 10…30 мм от распылителя, причем перед оксидированием растворы электролитов нагревают до 70…80°C, перемешивают и охлаждают до 15…20°C, а оксидирование осуществляют за четыре последовательных стадии: сначала в течение 10 мин в растворе, содержащем едкое кали (6…8 г/л) и борную кислоту (40…50 г/л), затем в течение 15…20 мин в растворе, содержащем едкое кали (6…8 г/л), борную кислоту (40…50 г/л), мелкодисперсный корунд с размером основной фракции 3…5 мкм (40…60 г/л) и оксид хрома (1…2 г/л), потом в течение 25…35 мин в растворе, содержащем едкое кали (6…8 г/л), борную кислоту (40…50 г/л), мелкодисперсный корунд с размером основной фракции 5…7 мкм (40…60 г/л) и оксид хрома (1…2 г/л), далее в растворе, содержащем едкое кали (6…8 г/л), борную кислоту (40…50 г/л), мелкодисперсный корунд с размером основной фракции 7…10 мкм (40…60 г/л) и оксид хрома (1…2 г/л).The problem is solved in a method for producing coatings on parts of aluminum alloys, including oxidation in an aqueous solution of an electrolyte based on caustic potassium and boric acid for 60 ... 90 min at an electric current density of 25 ... 35 A / dm 2 , during which the surface of the part under pressure through the spray contacting the cathode, oxygen is supplied at a temperature of 5 ... 15 ° C and a flow rate of 0.1 ... 1.0 m3 / min per square meter of oxidizable surface and part contacting to the anode, makes translational and rotational reduction, so that the oxidized surface is at a distance of 10 ... 30 mm from the atomizer, and before oxidation, the electrolyte solutions are heated to 70 ... 80 ° C, stirred and cooled to 15 ... 20 ° C, and the oxidation is carried out in four successive stages: first, during 10 minutes in a solution containing potassium hydroxide (6 ... 8 g / l) and boric acid (40 ... 50 g / l), then for 15 ... 20 minutes in a solution containing potassium hydroxide (6 ... 8 g / l), boric acid (40 ... 50 g / l), finely divided corundum with a size of the main fraction of 3 ... 5 μm (40 ... 60 g / l) and chromium oxide (1 ... 2 g / l), then in 25 ... 35 min in a solution containing potassium hydroxide (6 ... 8 g / l), boric acid (40 ... 50 g / l), finely divided corundum with a main fraction size of 5 ... 7 μm (40 ... 60 g / l) and chromium oxide (1 ... 2 g / l), then in a solution containing potassium hydroxide (6 ... 8 g / l), boric acid (40 ... 50 g / l), finely divided corundum with a main fraction size of 7 ... 10 μm (40 ... 60 g / l) and chromium oxide (1 ... 2 g / l).

Способ реализуется следующим образом. В четырех ваннах готовят водный раствор электролита, основными компонентами которого являются едкое кали (6…8 г/л) и борная кислота (40…50 г/л). Затем во вторую, третью и четвертую ванны добавляют оксид хрома (1…2 г/л) и корунд (40…60 г/л) в виде рафинированного тонкого микропорошка (ГОСТ 3647-80), причем во вторую ванну добавляют корунд с размером основной фракции 3…5 мкм, в третью ванну добавляют корунд с размером основной фракции 5…7 мкм, в четвертую ванну добавляют корунд с размером основной фракции 7…10 мкм.The method is implemented as follows. In four baths, an aqueous electrolyte solution is prepared, the main components of which are potassium hydroxide (6 ... 8 g / l) and boric acid (40 ... 50 g / l). Then, chromium oxide (1 ... 2 g / l) and corundum (40 ... 60 g / l) are added to the second, third and fourth baths in the form of refined fine micropowder (GOST 3647-80), and corundum with the size of the main is added to the second bath fractions of 3 ... 5 microns, corundum with a size of the main fraction of 5 ... 7 microns is added to the third bath, corundum with the size of the main fraction of 7 ... 10 microns is added to the fourth bath.

Далее растворы электролитов во всех ваннах нагревают путем пропускания через них электрического тока до 70…80°C, перемешивают до полного растворения борной кислоты и охлаждают до температур 15…20°C.Further, the electrolyte solutions in all baths are heated by passing an electric current through them to 70 ... 80 ° C, stirred until the boric acid is completely dissolved and cooled to temperatures of 15 ... 20 ° C.

Повышенная концентрация едкого кали (6…8 г/л) обеспечивает увеличение проводимости раствора и, следовательно, снижение мощности, затрачиваемой на оксидирование. Однако такая концентрация едкого кали способствует и повышению интенсивности растворяющего действия раствора на формируемое покрытие. Для предотвращения этого в растворе необходима повышенная концентрация борной кислоты (40…50 г/л), обеспечивающей пассивацию поверхностей деталей в растворе. Однако если концентрация борной кислоты 40 г/л и выше, она не растворяется в водном растворе полностью при температурах 15…20°C и частично выпадает в осадок. В процессе МДО частицы осадка могут внедряться в структуру покрытия, что является нежелательным, так как может привести к нарушению фазового состава и снижению физико-механических свойств покрытий. Поэтому растворы нагревают до 70…80°C и перемешивают до полного растворения борной кислоты, после чего охлаждают до температур 15…20°C, и борная кислота не выпадает в осадок в течение 8…9 ч (рабочей смены).An increased concentration of caustic potassium (6 ... 8 g / l) provides an increase in the conductivity of the solution and, consequently, a decrease in the power spent on oxidation. However, this concentration of potassium hydroxide also contributes to an increase in the intensity of the dissolving action of the solution on the formed coating. To prevent this, a higher concentration of boric acid (40 ... 50 g / l) is needed in the solution, which ensures passivation of the surfaces of parts in the solution. However, if the concentration of boric acid is 40 g / l or higher, it does not completely dissolve in the aqueous solution at temperatures of 15 ... 20 ° C and partially precipitates. During the MAO process, sediment particles can be introduced into the coating structure, which is undesirable, since it can lead to a violation of the phase composition and a decrease in the physicomechanical properties of the coatings. Therefore, the solutions are heated to 70 ... 80 ° C and stirred until the boric acid is completely dissolved, then it is cooled to temperatures of 15 ... 20 ° C, and boric acid does not precipitate for 8 ... 9 hours (work shift).

После приготовления растворов деталь из алюминиевого сплава фиксируют на выходном звене (валу) привода поступательного и вращательного движения, контактируют с анодом и последовательно оксидируют в растворах первой, второй, третьей и четвертой ванн при плотности тока 25…35 А/дм2. В процессе оксидирования деталь совершает поступательные и вращательные движения, а на ее поверхность через заранее установленные распылители из нержавеющей стали, контактирующие с катодом, под давлением подается кислород с температурой 5…15°C и расходом 0,1…1,0 м3/мин на один квадратный метр оксидируемой поверхности. При этом деталь в ванне всегда располагается таким образом, чтобы ее оксидируемая поверхность в любой момент движения находилась на расстоянии 10…30 мм от распылителей.After preparing the solutions, the aluminum alloy part is fixed on the output link (shaft) of the translational and rotational motion drive, is contacted with the anode and sequentially oxidized in solutions of the first, second, third and fourth baths at a current density of 25 ... 35 A / dm 2 . In the process of oxidation, the part performs translational and rotational movements, and oxygen is supplied under pressure at a temperature of 5 ... 15 ° C and a flow rate of 0.1 ... 1.0 m 3 / min through a pre-installed stainless steel atomizers in contact with the cathode per square meter of oxidizable surface. In this case, the part in the bath is always located so that its oxidized surface at any moment of movement is at a distance of 10 ... 30 mm from the nozzles.

Оксидирование в растворе первой ванны проводится течение 10 мин и позволяет получить плотное оксидное покрытие толщиной до 60 мкм, образующееся в результате взаимодействия кислорода, выделяющегося из электролита, и алюминия, находящегося в наружных слоях обрабатываемой детали. Дополнительная подача кислорода при разности потенциалов между распылителем и деталью обеспечивает перемешивание, насыщение кислородом, снижение температуры электролита вблизи оксидируемой поверхности. При этом одновременно повышается интенсивность образования нового оксида, снижается растворяющее действие электролита на покрытие, и толщина покрытия ускоренно увеличивается.Oxidation in the solution of the first bath is carried out for 10 minutes and allows you to get a dense oxide coating with a thickness of up to 60 microns, resulting from the interaction of oxygen released from the electrolyte and aluminum located in the outer layers of the workpiece. An additional supply of oxygen at a potential difference between the atomizer and the part ensures mixing, oxygen saturation, and a decrease in the temperature of the electrolyte near the oxidized surface. At the same time, the rate of formation of a new oxide increases simultaneously, the dissolving effect of the electrolyte on the coating decreases, and the coating thickness increases rapidly.

Последующее оксидирование в растворе второй ванны в течение 15…20 мин позволяет значительно увеличить толщину покрытия, которая может достигать 150 мкм, и проводится с присутствием в растворе частиц корунда с размером основной фракции 3…5 мкм и оксида хрома.Subsequent oxidation in the solution of the second bath for 15 ... 20 min can significantly increase the thickness of the coating, which can reach 150 microns, and is carried out with the presence in the solution of corundum particles with a size of the main fraction of 3 ... 5 microns and chromium oxide.

Дополнительная подача кислорода при разности потенциалов между распылителем и деталью наряду с перемешиванием, насыщением кислородом и снижением температуры раствора вблизи оксидируемой поверхности также обеспечивает направленную транспортировку на оксидируемую поверхность частиц корунда, которые поляризуются в процессе МДО под воздействием ионных комплексов, образуемых в растворе едкого кали и борной кислоты с добавкой оксида хрома. Это приводит к аккумуляции поляризованных частиц на оксидируемой поверхности, испытывающей действие многочисленных микродуговых разрядов.The additional oxygen supply at the potential difference between the atomizer and the component, along with mixing, oxygen saturation and lowering the temperature of the solution near the oxidized surface, also provides directional transport of corundum particles that are polarized in the MAO process under the influence of ionic complexes formed in a solution of caustic potassium and boric acid with the addition of chromium oxide. This leads to the accumulation of polarized particles on the oxidized surface, experiencing the action of numerous microarc discharges.

При пробое происходит локальное разрушение покрытия (образуется кратер пробоя) с возникновением микродугового разряда [5]. Частица корунда, находящаяся вблизи кратера, попадает в зону действия микродуги и включается в структуру покрытия. При этом одновременно повышается интенсивность образования нового оксида, происходит внедрение мелкодисперсных частиц корунда в растущий оксидный слой, и снижается растворяющее действие электролита на покрытие. В результате значительно увеличивается скорость роста толщины покрытия.During breakdown, local coating failure occurs (breakdown crater forms) with the appearance of a microarc discharge [5]. A corundum particle located near the crater falls into the microarc action zone and is included in the coating structure. At the same time, the rate of formation of a new oxide is simultaneously increased, fine particles of corundum are introduced into the growing oxide layer, and the dissolving effect of the electrolyte on the coating is reduced. As a result, the growth rate of the coating thickness increases significantly.

Дальнейшее оксидирование в третьей ванне позволяет получать покрытия толщиной до 200 мкм и проводится с присутствием в растворе частиц корунда с размером основной фракции 5…7 мкм и оксида хрома. При этом за счет роста толщины покрытия увеличивается разность потенциалов, при которой происходят пробои покрытия, в результате чего микродуговые разряды становятся менее частыми, но более мощными. Поэтому при пробое одновременно увеличивается размер кратера пробоя, и повышается выделяемая энергия [5], обеспечивая включение в структуру покрытия более крупной частицы размером 5…7 мкм.Further oxidation in the third bath makes it possible to obtain coatings up to 200 microns thick and is carried out with the presence of corundum particles in the solution with the size of the main fraction 5 ... 7 microns and chromium oxide. Moreover, due to an increase in the thickness of the coating, the potential difference increases, at which breakdowns of the coating occur, as a result of which microarc discharges become less frequent, but more powerful. Therefore, during breakdown, the size of the breakdown crater simultaneously increases, and the released energy increases [5], ensuring the inclusion of a larger particle with a size of 5 ... 7 microns in the coating structure.

Окончательное оксидирование в четвертой ванне позволяет получать покрытия толщиной до 250 мкм и проводится с присутствием в растворе корунда с размером основной фракции 7…10 мкм и оксида хрома. При этом размеры кратеров и энергия, выделяемая при разрядах, становятся достаточными для включения в структуру покрытий более крупных частиц размером 7…10 мкм.The final oxidation in the fourth bath allows to obtain coatings up to 250 microns thick and is carried out with the presence of corundum in the solution with the size of the main fraction 7 ... 10 microns and chromium oxide. In this case, the size of the craters and the energy released during the discharges become sufficient to include larger particles with a size of 7 ... 10 microns in the coating structure.

Предлагаемый способ поясняется схемами, представленными на фиг. 1, 2. На фиг.1 показана схема оксидирования: через трубопровод 1 кислород под давлением поступает в распылитель 2, из которого через калиброванные отверстия направляется к поверхности оксидируемой детали 3, закрепленной на валу привода поступательного и вращательного движений 4.The proposed method is illustrated by the schemes shown in FIG. 1, 2. Figure 1 shows the oxidation scheme: through pipeline 1, oxygen under pressure enters the atomizer 2, from which through calibrated holes it is directed to the surface of the oxidized part 3, mounted on the drive shaft of the translational and rotational movements 4.

На фиг. 2 показана схема формирования покрытия: на 1-ой стадии на сплаве 1 формируется начальная толщина покрытия 2 в растворе, не содержащем корунд; на последующих 2-ой, 3-ей и 4-ой стадиях на сплаве 1 постепенно формируется окончательная толщина покрытия 2 в растворах, содержащих частицы корунда 3.In FIG. 2 shows a coating formation scheme: at the first stage, an initial thickness of coating 2 is formed on alloy 1 in a solution containing no corundum; In the subsequent 2nd, 3rd, and 4th stages, the final thickness of coating 2 in solutions containing corundum particles 3 is gradually formed on alloy 1.

По сравнению с прототипом [4] предлагаемый способ одновременно позволяет:Compared with the prototype [4], the proposed method simultaneously allows:

- снизить мощность, затрачиваемую на оксидирование, не менее чем на 5%;- reduce the power spent on oxidation, not less than 5%;

- повысить производительность оксидирования, не менее чем на 10%;- increase the productivity of oxidation, not less than 10%;

- повысить толщину покрытий не менее чем на 15%;- increase the thickness of the coatings by at least 15%;

- повысить твердость покрытия не менее чем на 5%;- increase the hardness of the coating by at least 5%;

- повысить напряжение пробоя покрытий не менее чем на 16%;- increase the breakdown voltage of coatings by at least 16%;

- повысить электрическое сопротивление покрытий не менее чем на 160%.- increase the electrical resistance of coatings by at least 160%.

Пример. Детали (стержни диаметром 20 мм) из сплава АМг3 были разделены на шесть групп - по пять деталей в каждой. Детали всех шести групп были обработаны оксидированием в течение 75 мин при плотности тока на поверхности детали 30 А/дм2 и средней температуре электролита 15°C. При этом обработка каждой партии имела свои исключительные особенности, указанные в таблице 1.Example. Parts (rods with a diameter of 20 mm) made of AMg3 alloy were divided into six groups - five parts each. Parts of all six groups were oxidized for 75 min at a current density on the surface of the part of 30 A / dm 2 and an average electrolyte temperature of 15 ° C. At the same time, the processing of each batch had its own exceptional features, indicated in table 1.

При обработке отдельных групп деталей имели место:When processing certain groups of parts, there were:

- *подготовка раствора к применению, включающая в себя нагрев раствора до 75°C, его перемешивание до полного растворения борной кислоты и охлаждение до 15°C;- * preparation of the solution for use, which includes heating the solution to 75 ° C, stirring it until the boric acid is completely dissolved and cooling to 15 ° C;

- *подача кислорода на поверхности детали, проводимая при температуре кислорода 10°C и расходе 0,5 м3/мин на 1 м2 оксидируемой поверхности, расположенной на расстоянии 15…20 мм от распылителя.- * oxygen supply to the surface of the part, carried out at an oxygen temperature of 10 ° C and a flow rate of 0.5 m 3 / min per 1 m 2 of oxidizable surface, located at a distance of 15 ... 20 mm from the atomizer.

Таким образом, первую группу деталей обрабатывали в полном соответствии прототипу [4], шестую группу - в полном соответствии предлагаемому способу, остальные четыре группы - в частичном соответствии предлагаемому способу.Thus, the first group of parts was processed in full accordance with the prototype [4], the sixth group in full accordance with the proposed method, the remaining four groups in partial accordance with the proposed method.

В процессе оксидирования деталей всех групп измеряли средние значения разности потенциалов на клеммах ванны при поддержании постоянной плотности тока на поверхности детали - около 30 А/дм2.In the process of oxidation of parts of all groups, the average values of the potential difference at the bath terminals were measured while maintaining a constant current density on the surface of the part — about 30 A / dm 2 .

Таблица 1Table 1 Условия оксидирования групп деталейPart group oxidation conditions № группы деталейPart Group No. Стадии оксидированияOxidation stages Раствор электролитаElectrolyte solution *Подготовка раствора к применению* Preparation of the solution for use *Подача кислорода на поверхности детали* Oxygen supply on the surface of the part № стадииStage number Длительность, минDuration min Содержание едкого кали, г/лThe content of caustic potassium, g / l Содержание борной кислоты, г/лThe content of boric acid, g / l Содержание оксида хрома, г/лThe content of chromium oxide, g / l Содержание корунда, г/лCorundum content, g / l Размер частиц корунда, мкмCorundum particle size, microns 1one 1one 7575 4four 30thirty -- -- -- -- применяетсяapplies 22 1one 1010 4four 30thirty -- -- -- не применяетсяnot applicable применяетсяapplies 22 15fifteen 4four 30thirty 1one 50fifty 3…53 ... 5 33 30thirty 4four 30thirty 1one 50fifty 5…75 ... 7 4four 20twenty 4four 30thirty 1one 50fifty 7…107 ... 10 33 1one 7575 77 4545 1one 50fifty 5…75 ... 7 применяетсяapplies применяетсяapplies 4four 1one 1010 77 4545 -- -- -- не применяетсяnot applicable применяетсяapplies 22 15fifteen 77 4545 1one 50fifty 3…53 ... 5 33 30thirty 77 4545 1one 50fifty 5…75 ... 7 4four 20twenty 77 4545 1one 50fifty 7…107 ... 10 55 1one 1010 77 4545 -- -- -- применяетсяapplies не применяетсяnot applicable 22 15fifteen 77 4545 1one 50fifty 3…53 ... 5 33 30thirty 77 4545 1one 50fifty 5…75 ... 7 4four 20twenty 77 4545 1one 50fifty 7…107 ... 10 66 1one 1010 77 4545 -- -- -- применяетсяapplies применяетсяapplies 22 15fifteen 77 4545 1one 50fifty 3…53 ... 5 33 30thirty 77 4545 1one 50fifty 5…75 ... 7 4four 20twenty 77 4545 1one 50fifty 7…107 ... 10

Результаты измерений показали, что при оксидировании деталей первой и второй групп в растворах, содержащих едкое кали (4 г/л) и борную кислоту (30 г/л), среднее значение разности потенциалов составило 545 В. При оксидировании деталей всех остальных групп, в том числе и шестой группы, в растворах, содержащих едкое кали (7 г/л) и борную кислоту (45 г/л), среднее значение разности потенциалов составило 515 В, следовательно, в данном случае по сравнению с предлагаемым способом прототип требует мощности на 6,8% больше.The measurement results showed that when oxidizing parts of the first and second groups in solutions containing potassium hydroxide (4 g / l) and boric acid (30 g / l), the average potential difference was 545 V. When oxidizing the details of all other groups, including the sixth group, in solutions containing caustic potassium (7 g / l) and boric acid (45 g / l), the average value of the potential difference was 515 V, therefore, in this case, in comparison with the proposed method, the prototype requires power for 6.8% more.

Далее по стандартным методикам [6, 7] измеряли толщину, твердость, напряжение пробоя и электрическое сопротивление полученных покрытий. Результаты испытаний, представленные в таблице 2, подтверждают, что предлагаемый способ обеспечивает более высокую производительность и более высокие физико-механические свойства покрытий.Then, by standard methods [6, 7], the thickness, hardness, breakdown voltage, and electrical resistance of the resulting coatings were measured. The test results presented in table 2 confirm that the proposed method provides higher performance and higher physical and mechanical properties of the coatings.

Таблица 2table 2 Свойства покрытийCoating Properties № группы деталейPart Group No. Толщина, мкмThickness, microns Твердость, ГПаHardness, GPa Напряжения пробоя, ВBreakdown voltages, V Электрическое сопротивление, ОмElectric resistance, Ohm 1one 169,55169.55 17,84…22,4417.84 ... 22.44 2383,9972383,997 4,73×1014 4.73 × 10 14 22 193,02193.02 18,90…23,1118.90 ... 23.11 2721,3412721,341 7,03×1014 7.03 × 10 14 33 192,91192.91 18,72…23,0218.72 ... 23.02 2718,1922718,192 6,99×1014 6.99 × 10 14 4four 192,74192.74 18,55…22,9918.55 ... 22.99 2711,8992711,899 6,98×1014 6.98 × 10 14 55 185,09185.09 18,17…22,8318.17 ... 22.83 2576,4542576,454 6,71×1014 6.71 × 10 14 66 200,18200.18 19,74…23,8119.74 ... 23.81 2826,5872826,587 10,59×1014 10.59 × 10 14

Сочетание концентраций едкого кали (6…8 г/л) и борной кислоты (40…50 г/л) является наиболее рациональным, так как при этом обеспечивается хорошая проводимость раствора и относительно пассивное состояние оксидируемой поверхности, поэтому оксидирование требует невысокой мощности и позволяет получать покрытия с высокими физико-механическими свойствами.The combination of concentrations of caustic potassium (6 ... 8 g / l) and boric acid (40 ... 50 g / l) is the most rational, since this ensures good conductivity of the solution and a relatively passive state of the oxidized surface, therefore, oxidation requires low power and allows to obtain coatings with high physical and mechanical properties.

При уменьшении концентрации едкого кали снижается проводимость раствора, повышается мощность, затрачиваемая на оксидирование. При увеличении концентрации едкого кали повышается интенсивность растворяющего действия раствора на покрытие, поэтому снижаются его физико-механические свойства. При уменьшении концентрации борной кислоты ухудшается пассивация поверхности, микродуговые разряды возникают при низких напряжениях пробоя, и освобождающейся при этом энергии не хватает для включения частиц корунда в покрытие, поэтому его физико-механические свойства снижаются. При увеличении концентрации борной кислоты она растворяется во время нагрева, но во время охлаждения выпадает в осадок и может включаться в покрытие, нарушая его фазовый состав и снижая физико-механические свойства.With a decrease in the concentration of caustic potassium, the conductivity of the solution decreases, and the power spent on oxidation increases. With an increase in the concentration of caustic potassium, the intensity of the solvent action of the solution on the coating increases, therefore, its physical and mechanical properties decrease. With a decrease in the concentration of boric acid, surface passivation worsens, microarc discharges occur at low breakdown voltages, and the energy released in this case is not enough to incorporate corundum particles into the coating, therefore its physical and mechanical properties are reduced. With an increase in the concentration of boric acid, it dissolves during heating, but during cooling it precipitates and can be included in the coating, disrupting its phase composition and reducing the physical and mechanical properties.

При проведении первой стадии оксидирования в растворе, содержащем корунд, рост покрытия замедляется, поскольку энергия, выделяющаяся при пробоях тонкого покрытия недостаточна для включения в его структуру частиц корунда, но данные частицы ухудшают условия взаимодействия электролита оксидируемой поверхности.During the first stage of oxidation in a solution containing corundum, the growth of the coating slows down, since the energy released during breakdowns of a thin coating is not sufficient to include corundum particles in its structure, but these particles worsen the interaction conditions of the electrolyte of the oxidized surface.

При проведении второй, третьей и четвертой стадий оксидирования в растворах, содержащих частицы корунда, средний размер которых отличается соответственно от 3…5, 5…7 и 7…10 мкм, рост покрытия замедляется. Частицы больших размеров плохо внедряются в структуру, а частицы меньших размеров хорошо внедряются в структуру покрытия, но из-за их малого объема уменьшается объем корунда, включаемого в покрытие.During the second, third and fourth stages of oxidation in solutions containing corundum particles, the average size of which differs from 3 ... 5, 5 ... 7 and 7 ... 10 microns, respectively, the growth of the coating slows down. Particles of large sizes are poorly embedded in the structure, and particles of smaller sizes are well embedded in the structure of the coating, but because of their small volume, the amount of corundum included in the coating is reduced.

Концентрация оксида хрома 1…2 г/л также обеспечивает наилучшее сочетание производительности оксидирования и физико-механических свойств покрытий. При большей концентрации оксида хрома производительность оксидирования не возрастает, но снижаются твердость и электрическое сопротивление покрытий, поскольку в них появляются вещества, содержащие хром. При меньшей концентрации оксида хрома твердость и электрическое сопротивление не снижаются, но уменьшается производительность оксидирования (не менее чем на 3…4%).The concentration of chromium oxide 1 ... 2 g / l also provides the best combination of oxidation performance and physico-mechanical properties of coatings. At a higher concentration of chromium oxide, the oxidation performance does not increase, but the hardness and electrical resistance of the coatings decrease, since substances containing chromium appear in them. At a lower concentration of chromium oxide, the hardness and electrical resistance do not decrease, but the oxidation performance decreases (not less than 3 ... 4%).

При длительности оксидирования больше 90 мин повышается пористость покрытия и снижаются его физико-механические свойства. При длительности оксидирования меньше 60 мин не хватает времени для полной реализации всех четырех стадий оксидирования.With a duration of oxidation of more than 90 minutes, the porosity of the coating increases and its physical and mechanical properties decrease. When the oxidation duration is less than 60 minutes, there is not enough time for the full implementation of all four stages of oxidation.

Источники информацииInformation sources

1. Патент RU 2136788. Способ получения покрытий. Атрощенко Э.С., Чуфистов О.Е., Казанцев И.А., Дурнев В.А. - Бюлл. 08/2002.1. Patent RU 2136788. A method for producing coatings. Atroshchenko E.S., Chufistov O.E., Kazantsev I.A., Durnev V.A. - Bull. 08/2002.

2. Патент RU 2166570. Способ получения покрытий. Атрощенко Э.С., Чуфистов О.Е., Казанцев И.А., Дрязгин А.В., Симцов В.В. - Бюлл. 11/2003.2. Patent RU 2166570. A method for producing coatings. Atroshchenko E.S., Chufistov O.E., Kazantsev I.A., Dryazgin A.V., Simtsov V.V. - Bull. 11/2003.

3. Патент RU 2291233. Электролит микродугового оксидирования алюминия и его сплавов. Кузнецов Ю.А., Батищев А.Н., Ферябков А.В., Кулаков К.В., Тарасов К.В., Севостьянов А.Л. - Бюлл. 1/2007.3. Patent RU 2291233. Electrolyte of microarc oxidation of aluminum and its alloys. Kuznetsov Yu.A., Batishchev A.N., Feryabkov A.V., Kulakov K.V., Tarasov K.V., Sevostyanov A.L. - Bull. 1/2007.

4. Патент RU 2339745. Способ получения покрытий. Чуфистов О.Е., Дёмин С.Б., Чуфистов Е.А. - Бюлл. №33 от 27.11.2008 (прототип).4. Patent RU 2339745. A method for producing coatings. Chufistov O.E., Dyomin S.B., Chufistov E.A. - Bull. No. 33 dated November 27, 2008 (prototype).

5. Черненко В.И., Снежко Л.А., Папанова И.И. Получение покрытий анодно-искровым электролизом. - Л.: Химия, 1991. - 126 с.5. Chernenko V.I., Snezhko L.A., Papanova I.I. Obtaining coatings by anodic-spark electrolysis. - L .: Chemistry, 1991 .-- 126 p.

6. Испытательная техника: справочник в 2-х т. / Под ред. Клюева В.В. - М.: Машиностроение, 1982. - 528 с.6. Testing equipment: a reference book in 2 volumes / Ed. Klyueva V.V. - M.: Mechanical Engineering, 1982. - 528 p.

7. ГОСТ 9450-76. Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников.7. GOST 9450-76. Microhardness measurement by indentation of diamond tips.

Claims (1)

Способ получения покрытий на деталях из алюминиевых сплавов, включающий оксидирование в водном растворе электролита на основе едкого кали и борной кислоты в течение 60-90 мин при плотности электрического тока 25-35 А/дм2, в процессе которого на поверхность детали под давлением через распылитель, контактирующий с катодом, подают кислород с температурой 5-15°С и расходом 0,1-1,0 м3/мин на один квадратный метр оксидируемой поверхности, а деталь, контактирующая с анодом, совершает поступательные и вращательные движения так, чтобы оксидируемая поверхность находилась на расстоянии 10-30 мм от распылителя, отличающийся тем, что перед оксидированием растворы электролитов нагревают до 70-80°С, перемешивают и охлаждают до 15-20°С, а оксидирование осуществляют за четыре последовательных стадии, причем сначала в течение 10 мин в растворе, содержащем едкое кали 6-8 г/л и борную кислоту 40-50 г/л, затем в течение 15-20 мин в растворе, содержащем едкое кали 6-8 г/л, борную кислоту 40-50 г/л, мелкодисперсный корунд с размером основной фракции 3-5 мкм 40-60 г/л и оксид хрома 1-2 г/л, потом в течение 25-35 мин в растворе, содержащем едкое кали 6-8 г/л, борную кислоту 40-50 г/л, мелкодисперсный корунд с размером основной фракции 5-7 мкм 4-60 г/л и оксид хрома 1-2 г/л, и далее в растворе, содержащем едкое кали 6-8 г/л, борную кислоту 40-50 г/л, мелкодисперсный корунд с размером основной фракции 7-10 мкм 40-60 г/л и оксид хрома 1-2 г/л. A method of producing coatings on parts made of aluminum alloys, including oxidation in an aqueous solution of an electrolyte based on caustic potassium and boric acid for 60-90 min at an electric current density of 25-35 A / dm 2 , during which the surface of the part is pressurized through a spray in contact with the cathode, oxygen is supplied with a temperature of 5-15 ° C and a flow rate of 0.1-1.0 m 3 / min per square meter of oxidized surface, and the part in contact with the anode performs translational and rotational movements so that the oxidizable turn the value was at a distance of 10-30 mm from the atomizer, characterized in that before oxidation, the electrolyte solutions are heated to 70-80 ° C, stirred and cooled to 15-20 ° C, and the oxidation is carried out in four successive stages, first for 10 min in a solution containing potassium hydroxide 6-8 g / l and boric acid 40-50 g / l, then for 15-20 minutes in a solution containing potassium hydroxide 6-8 g / l, boric acid 40-50 g / l, finely divided corundum with the size of the main fraction 3-5 microns 40-60 g / l and chromium oxide 1-2 g / l, then for 25-35 minutes in solution, containing I eat potassium hydroxide 6-8 g / l, boric acid 40-50 g / l, finely divided corundum with a main fraction size of 5-7 microns 4-60 g / l and chromium oxide 1-2 g / l, and then in solution, containing potassium hydroxide 6-8 g / l, boric acid 40-50 g / l, finely divided corundum with a main fraction size of 7-10 μm 40-60 g / l and chromium oxide 1-2 g / l.
RU2009117499/02A 2009-05-04 2009-05-04 Method of coating obtainment RU2392359C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009117499/02A RU2392359C1 (en) 2009-05-04 2009-05-04 Method of coating obtainment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009117499/02A RU2392359C1 (en) 2009-05-04 2009-05-04 Method of coating obtainment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2392359C1 true RU2392359C1 (en) 2010-06-20

Family

ID=42682736

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009117499/02A RU2392359C1 (en) 2009-05-04 2009-05-04 Method of coating obtainment

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2392359C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2459890C1 (en) * 2011-07-22 2012-08-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" Method to produce optically black oxide-ceramic coating on surface of aluminium and its alloys

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2459890C1 (en) * 2011-07-22 2012-08-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" Method to produce optically black oxide-ceramic coating on surface of aluminium and its alloys

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Fattah-alhosseini et al. Effect of particles addition to solution of plasma electrolytic oxidation (PEO) on the properties of PEO coatings formed on magnesium and its alloys: A review
Clyne et al. A review of recent work on discharge characteristics during plasma electrolytic oxidation of various metals
Pezzato et al. Effect of microstructure and porosity of AlSi10Mg alloy produced by selective laser melting on the corrosion properties of plasma electrolytic oxidation coatings
US9677187B2 (en) Non-metallic coating and method of its production
CN106567122B (en) Electrochemical polishing electrolyte for titanium and titanium alloy and polishing method thereof
KR101210416B1 (en) Process for producing crystalline titanium oxide coating film through electrolytic anodizing
KR101214400B1 (en) Plasma electrolytic oxidation coating method for aluminum metal and aluminum metal-oxide
CN106884191B (en) Electrolyte for micro-arc oxidation, micro-arc oxidation method and application
RU2395632C1 (en) Procedure for application of coating
Lin et al. Electropolishing of 304 stainless steel: Interactive effects of glycerol content, bath temperature, and current density on surface roughness and morphology
RU2395633C1 (en) Procedure for application of coating
CN113481585A (en) Electrolytic polishing solution and electrolytic polishing method for stainless steel
Fang et al. Effects of sodium tungstate on properties of micro-arc coatings on magnesium alloys
Wang et al. The technology of preparing green coating by conducting micro-arc oxidation on AZ91D magnesium alloy
RU2392359C1 (en) Method of coating obtainment
JP2014025126A (en) Anodic oxide film of aluminum stock and method for producing the same
RU2671311C2 (en) Electrolyte for coating valve metals and alloys thereof, method of coating and coating obtained by this method
RU2466218C1 (en) Method of micro arc obtaining of composite coating on aluminium and its alloys
Yi et al. Morphology and growth of porous anodic oxide films on Ti-10V-2Fe-3Al in neutral tartrate solution
Ding et al. The electrodeposition of low-Sn imitation gold Cu–Sn alloy from EDTA-tartrate double complexing agents
RU2537346C1 (en) Method of electrolite-plasma processing of metal surface
RU2471021C1 (en) Method for obtaining nanocomposite coatings
RU2393274C1 (en) Procedure for applying coating
JP2011157624A (en) Surface-treated aluminum member having high voltage resistance, and method for manufacturing the same
RU2550436C1 (en) Method of treating metal surface

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110505