RU2471895C1 - Method for obtaining coatings on surfaces of blind holes of parts from aluminium alloys - Google Patents
Method for obtaining coatings on surfaces of blind holes of parts from aluminium alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2471895C1 RU2471895C1 RU2011149048/02A RU2011149048A RU2471895C1 RU 2471895 C1 RU2471895 C1 RU 2471895C1 RU 2011149048/02 A RU2011149048/02 A RU 2011149048/02A RU 2011149048 A RU2011149048 A RU 2011149048A RU 2471895 C1 RU2471895 C1 RU 2471895C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hole
- solution
- nozzle
- parts
- oxidation
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области обработки поверхностей деталей, в частности к электрохимическому оксидированию в растворах электролитов, основными разновидностями которого являются традиционное анодирование и микродуговое оксидирование, и может использоваться в машиностроении, приборостроении и других отраслях промышленности.The invention relates to the field of surface treatment of parts, in particular to electrochemical oxidation in electrolyte solutions, the main varieties of which are traditional anodizing and microarc oxidation, and can be used in mechanical engineering, instrument making and other industries.
Известны способы получения покрытий на деталях из алюминиевых сплавов, включающие электрохимическое оксидирование в водных растворах кислот и щелочей [1, 2, 3]. При этом покрытия образуются за счет взаимодействия алюминия, находящегося в поверхностном слое детали, и кислорода, выделяющегося из электролита при прохождении электрического тока. Однако данные способы не позволяют получать покрытия с высокими значениями толщины и физико-механических свойств на поверхностях сквозных и глухих отверстий деталей, а также обеспечивать равномерность данных значений по всем поверхностям отверстий. Например, при обработке деталей с глухими отверстиями диаметром не более 5 мм и длиной не менее 10 мм толщина покрытий на доньях отверстий составляет не более 5% от толщины покрытий на наружных поверхностях деталей, а толщина покрытий на стенках отверстий около наружных поверхностей деталей составляет 50…90% от толщины покрытий на наружных поверхностях деталей.Known methods for producing coatings on parts made of aluminum alloys, including electrochemical oxidation in aqueous solutions of acids and alkalis [1, 2, 3]. In this case, coatings are formed due to the interaction of aluminum, located in the surface layer of the part, and oxygen released from the electrolyte during the passage of electric current. However, these methods do not allow to obtain coatings with high values of thickness and physico-mechanical properties on the surfaces of through and blind holes of parts, as well as to ensure the uniformity of these values on all surfaces of the holes. For example, when machining parts with blind holes with a diameter of not more than 5 mm and a length of at least 10 mm, the thickness of the coatings on the bottoms of the holes is not more than 5% of the thickness of the coatings on the outer surfaces of the parts, and the thickness of the coatings on the walls of the holes near the outer surfaces of the parts is 50 ... 90% of the coating thickness on the outer surfaces of the parts.
Также известны способы получения покрытий на деталях из алюминиевых сплавов, включающие микродуговое оксидирование с подачей на оксидируемые поверхности охлажденного кислорода [4, 5]. Подача кислорода за счет улучшения перемешивания и охлаждения раствора электролита, обогащения его кислородом обеспечивает повышение производительности оксидирования, а также повышение толщины, физико-механических свойств и равномерности покрытий на наружных поверхностях деталей и поверхностях сквозных отверстий. Однако данные способы не дают положительного эффекта при обработке поверхностей глухих отверстий, поскольку при подаче кислорода в глухое отверстие на его поверхностях образуется газовая «рубашка», нарушающая взаимодействие детали и электролита и препятствующая процессу формирования покрытия.Also known are methods of producing coatings on parts made of aluminum alloys, including microarc oxidation with the supply of cooled oxygen to the oxidized surfaces [4, 5]. Oxygen supply due to improved mixing and cooling of the electrolyte solution, its enrichment with oxygen provides increased oxidation performance, as well as increased thickness, physico-mechanical properties and uniformity of coatings on the outer surfaces of the parts and the surfaces of the through holes. However, these methods do not give a positive effect when processing the surfaces of blind holes, since when oxygen is supplied to the blind hole, a gas "shirt" is formed on its surfaces, disrupting the interaction of the part and the electrolyte and preventing the process of coating formation.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является сравнительно простой и экономичный способ получения покрытий на деталях из алюминиевых сплавов, включающий микродуговое оксидирование с подачей раствора электролита на оксидируемые поверхности через специальный трубопровод, выходное отверстие которого располагается в ванне с раствором вблизи оксидируемой детали [6]. Однако и данный способ не позволяет получать покрытия с высокими значениями толщины и физико-механических свойств на поверхностях глухих отверстий деталей, а также не обеспечивает достаточную равномерность данных значений по всем поверхностям глухих отверстий. Например, при обработке деталей с глухими отверстиями диаметром не более 5 мм и длиной не менее 10 мм толщина покрытий на доньях отверстий составляет не более 15% от толщины покрытий на наружных поверхностях деталей, а толщина покрытий на стенках отверстий около наружных поверхностей деталей составляет 60…95% от толщины покрытий на наружных поверхностях деталей.The closest in technical essence to the proposed method is a relatively simple and economical method of producing coatings on parts made of aluminum alloys, including microarc oxidation with the supply of an electrolyte solution to the oxidized surface through a special pipeline, the outlet of which is located in the bath with the solution near the oxidized part [6] . However, this method does not allow to obtain coatings with high values of thickness and physico-mechanical properties on the surfaces of blind holes of parts, and also does not provide sufficient uniformity of these values on all surfaces of blind holes. For example, when processing parts with blind holes with a diameter of not more than 5 mm and a length of at least 10 mm, the thickness of the coatings on the bottom of the holes is no more than 15% of the thickness of the coatings on the outer surfaces of the parts, and the thickness of the coatings on the walls of the holes near the outer surfaces of the parts is 60 ... 95% of the thickness of the coatings on the outer surfaces of the parts.
Задачей предполагаемого изобретения является повышение значений толщины и электроизоляционных свойств покрытий, формируемых традиционным анодированием и микродуговым оксидированием на поверхностях глухих отверстий деталей из алюминиевых сплавов, а также повышение равномерности данных значений.The objective of the proposed invention is to increase the thickness and electrical insulation properties of coatings formed by traditional anodizing and microarc oxidation on the surfaces of blind holes of parts made of aluminum alloys, as well as increasing the uniformity of these values.
Технический результат решения данной задачи заключается в повышении толщины, пробойного напряжения и электрического сопротивления покрытий, формируемых на поверхностях глухих отверстий деталей из алюминиевых сплавов до 75…95% значений соответственно толщины, электрического сопротивления и пробойного напряжения покрытий, формируемых на наружных поверхностях данных деталей.The technical result of solving this problem is to increase the thickness, breakdown voltage and electrical resistance of coatings formed on the surfaces of blind holes of aluminum alloy parts to 75 ... 95% of the values of the thickness, electrical resistance and breakdown voltage of coatings formed on the outer surfaces of these parts, respectively.
Поставленная задача решается в способе получения покрытий на поверхностях глухих отверстий деталей из алюминиевых сплавов, включающий электрохимическое оксидирование в ваннах с растворами кислот и щелочей, причем оксидирование деталей осуществляют в течение 30…100 минут, при этом раствор, в котором проводят оксидирование, половину времени оксидирования закачивают в отверстие детали через жиклер, изготовленный из нержавеющей стали, находящийся внутри отверстия детали, в результате чего раствор вытекает в ванну через зазоры между поверхностями отверстия детали и жиклера, а другую половину времени оксидирования раствор откачивают из отверстия детали через жиклер, в результате чего раствор из ванны втягивается в зазоры между поверхностями отверстия детали и жиклера, для проведения оксидирования деталь и жиклер подключают к противоположным полюсам источника питания, в процессе оксидирования движение раствора внутри отверстия детали поддерживают в ламинарном режиме при расходе проходящего через отверстие детали раствора 0,1…1,6 л/мин на 1 дм2 оксидируемых поверхностей отверстия детали, жиклер вставляют в отверстие детали так, чтобы между ними не было контакта, а между торцом жиклера и дном отверстия детали обеспечивался зазор 4…6 диаметров отверстия жиклера при закачивании раствора в отверстие детали и 1…3 диаметра отверстия жиклера при откачивании раствора из отверстия детали.The problem is solved in a method for producing coatings on the surfaces of blind holes of parts made of aluminum alloys, including electrochemical oxidation in baths with solutions of acids and alkalis, and the oxidation of parts is carried out for 30 ... 100 minutes, while the solution in which the oxidation is carried out, half the time of oxidation they are pumped into the hole of the part through a nozzle made of stainless steel located inside the hole of the part, as a result of which the solution flows into the bath through the gaps between the holes of the part and the nozzle, and the other half of the oxidation time, the solution is pumped out of the hole of the part through the nozzle, as a result of which the solution is drawn from the bath into the gaps between the surfaces of the hole of the part and the nozzle, to conduct oxidation, the part and the nozzle are connected to opposite poles of the power source, in the process oxidation, the movement of the solution inside the hole of the part is maintained in laminar mode at a flow rate of 0.1 ... 1.6 l / min passing through the hole of the part of the solution per 1 dm 2 of oxidizable surfaces Holes of the part, the nozzle is inserted into the hole of the part so that there is no contact between them, and between the end of the nozzle and the bottom of the hole of the part, a gap of 4 ... 6 diameters of the nozzle hole is provided when pumping the solution into the hole of the part and 1 ... 3 diameters of the nozzle hole when pumping the solution from hole parts.
Способ реализуется следующим образом. Деталь с глухим отверстием, изготовленную из алюминиевого сплава, с помощью алюминиевого провода в электроизоляционной обмотке подсоединяют к полюсу источника питания (если оксидирование проводят при постоянном токе, деталь подсоединяют к положительному полюсу) и помещают в ванну с водным раствором электролита. Затем жиклер, изготовленный из нержавеющей стали, наружный диаметр которого меньше, чем диаметр отверстия детали, подсоединяют к гидравлической системе, а также с помощью алюминиевого провода в электроизоляционной обмотке к свободному полюсу источника питания, противоположному по знаку полюса, к которому ранее подсоединили деталь (если оксидирование проводят при постоянном токе, жиклер подсоединяют к отрицательному полюсу). Потом жиклер вставляют в отверстие детали так, чтобы между ними не было контакта, а зазор между торцом жиклера и дном отверстия составлял 4…6 диаметров отверстия жиклера (при обработке отверстий диаметром менее 4 мм в качестве жиклеров можно использовать трубки медицинских инъекционных игл). Далее к полюсу, к которому ранее подсоединили жиклер, с помощью алюминиевого провода в электроизоляционной обмотке подсоединяют ванну, если она изготовлена из нержавеющей стали, или специальную подвесную пластину, изготовленную из нержавеющей стали. Затем по цепи пропускают электрический ток и закачивают из ванны в отверстие детали через гидравлическую систему, выходным элементом которой является жиклер, раствор электролита. Через промежуток времени, равный половине времени оксидирования, жиклер смещают в осевом направлении так, чтобы зазор между торцом жиклера и дном отверстия составлял 1…3 диаметра отверстия жиклера, и до окончания оксидирования изменяют направление движения раствора через гидравлическую систему на противоположное, т.е. начинают не закачивать раствор в отверстие детали, а откачивать раствор из него. Закачивание и откачивание раствора можно проводить в любой последовательности, но время закачивания раствора должно быть приблизительно равным времени откачивания раствора (для прокачивания раствора через гидравлическую систему следует использовать насосы, изготовленные из химически инертных по отношению к электролиту материалов). Важно отметить, что параметры жиклера и расход раствора следует подбирать таким образом, чтобы характер течения раствора внутри отверстия детали, определяемый числом Рейнольдса, был ламинарным.The method is implemented as follows. A part with a blind hole made of aluminum alloy is connected to the pole of the power source using an aluminum wire in the electrical insulating winding (if oxidation is carried out at constant current, the part is connected to the positive pole) and placed in a bath with an aqueous electrolyte solution. Then the nozzle made of stainless steel, the outer diameter of which is smaller than the diameter of the part’s hole, is connected to the hydraulic system, and also, using the aluminum wire in the electrical insulation winding, to the free pole of the power supply, opposite the sign of the pole to which the part was previously connected (if oxidation is carried out at constant current, the nozzle is connected to the negative pole). Then the nozzle is inserted into the hole of the part so that there is no contact between them, and the gap between the end of the nozzle and the bottom of the hole is 4 ... 6 diameters of the nozzle hole (when processing holes with a diameter of less than 4 mm, medical injection needles can be used as nozzles). Further, to the pole to which the nozzle was previously connected, a bath is connected with an aluminum wire in the electrical insulating winding if it is made of stainless steel, or a special suspension plate made of stainless steel. Then an electric current is passed through the circuit and pumped from the bath into the hole of the part through a hydraulic system, the output element of which is a nozzle, an electrolyte solution. After a period of time equal to half the oxidation time, the nozzle is displaced in the axial direction so that the gap between the end of the nozzle and the bottom of the hole is 1 ... 3 of the diameter of the nozzle hole, and until the end of the oxidation, the direction of solution movement through the hydraulic system is reversed, i.e. they start not to pump the solution into the hole of the part, but to pump the solution out of it. Pumping and pumping out the solution can be carried out in any order, but the pumping time should be approximately equal to the pumping time of the solution (for pumping the solution through the hydraulic system, pumps made of materials chemically inert with respect to the electrolyte should be used). It is important to note that the parameters of the nozzle and the flow rate of the solution should be selected so that the nature of the flow of the solution inside the hole of the part, determined by the Reynolds number, is laminar.
Для предотвращения контакта детали и жиклера на жиклер по посадке с натягом можно напрессовать электроизоляционные вставки (кольца) с выемками, при этом между поверхностями вставок и отверстиями должен обеспечиваться зазор. С учетом того, что около вставок циркуляция раствора затрудняется, приводя к снижению толщины покрытия, следует использовать вставки толщиной не больше величины смещения жиклера в осевом направлении при смене направления движения раствора через жиклер. Это позволит получить более равномерное покрытие на стенках отверстияTo prevent contact between the part and the nozzle, an insulating fit (rings) with recesses can be pressed onto the nozzle during interference fit, while a gap should be provided between the surfaces of the inserts and the holes. Taking into account the fact that around the inserts the circulation of the solution is difficult, leading to a decrease in the coating thickness, inserts with a thickness of no more than the nozzle displacement in the axial direction should be used when changing the direction of the solution through the nozzle. This will allow a more uniform coating on the walls of the hole.
По завершении оксидирования детали цепь размыкают, прекращают прокачивать раствор через жиклер, извлекают деталь из ванны, отсоединяют от алюминиевого провода в электроизоляционной оплетке.Upon completion of the oxidation of the part, the circuit is opened, the solution is pumped through the nozzle, the part is removed from the bath, disconnected from the aluminum wire in an insulating braid.
Закачивание раствора в глухое отверстие детали через жиклер, подсоединенный к полюсу источника питания, противоположному по знаку полюса, к которому подсоединена деталь, приводит к тому, что внутри отверстия детали создается повышенная напряженность электрического поля, и в донную часть данного отверстия поступает свежий, охлажденный и не обедненный кислородом раствор. Это приводит к увеличению интенсивности образования оксида именно в донной части отверстия, где при традиционной технологии оксидирования раствор не обновляется и, нагреваясь за счет тепла, выделяющегося при прохождении электрического тока, начинает растравливать оксид, интенсивность образования которого и без того является крайне низкой. Отработанный и нагретый электролит выдавливается из отверстия закачивающимся свежим раствором и выводится в объем ванны между поверхностями отверстия и жиклера. На выходе из отверстия нагретый и обедненный кислородом раствор не может обеспечить такое же интенсивное образование оксида покрытия, как и в донной части отверстия. Во избежание частичного размытия формируемого покрытия силовым воздействием струи при обеспечении хорошего перемешивания раствора в донной части отверстия следует устанавливать зазор между торцом жиклера и дном отверстия 4…6 диаметров отверстия жиклера.Pumping the solution into the blind hole of the part through a nozzle connected to the pole of the power source, opposite in sign of the pole to which the part is connected, leads to the fact that inside the hole of the part an increased electric field is created, and fresh, cooled and enters the bottom of this hole non oxygen depleted solution. This leads to an increase in the rate of oxide formation precisely in the bottom of the hole, where the solution is not updated with the traditional oxidation technology and, when heated due to the heat generated by the passage of electric current, it starts to corrode the oxide, the formation rate of which is already extremely low. The spent and heated electrolyte is squeezed out of the hole by pumping fresh solution and discharged into the volume of the bath between the surfaces of the hole and the nozzle. At the outlet of the hole, a heated and oxygen-depleted solution cannot provide the same intense formation of coating oxide as in the bottom of the hole. In order to avoid partial blurring of the formed coating by the force of the jet while ensuring good mixing of the solution in the bottom of the hole, a gap should be established between the end of the nozzle and the bottom of the
Дальнейшее откачивание раствора из глухого отверстия через тот же жиклер приводит к тому, что отработанный и нагретый раствор электролита удаляется через отверстие жиклера из донной части отверстия, и в ней образуется зона разряжения, в результате чего в зазоры между поверхностями отверстия и жиклера из объема ванны начинает втягиваться свежий, охлажденный, не обедненный кислородом раствор электролита. Поэтому около наружной поверхности детали покрытие на стенках отверстия начинает формироваться более интенсивно, чем в его донной части. Для хорошего перемешивания раствора и обновления раствора в донной части отверстия следует обеспечивать зазор между торцом жиклера и дном отверстия 1…3 диаметра отверстия жиклера.Further pumping of the solution from the blind hole through the same nozzle leads to the fact that the spent and heated electrolyte solution is removed through the nozzle hole from the bottom of the hole, and a rarefaction zone forms in it, as a result, the gap starts in the gaps between the surfaces of the hole and the nozzle from the bath volume retract fresh, chilled, not oxygen depleted electrolyte solution. Therefore, near the outer surface of the part, a coating on the walls of the hole begins to form more intensively than in its bottom. For good mixing of the solution and updating the solution in the bottom of the hole, a gap should be provided between the end of the nozzle and the bottom of the
Последовательное закачивания и откачивание раствора электролита в глухое отверстие детали выравнивает толщину покрытия на всех его поверхностях.Successive pumping and pumping of the electrolyte solution into the blind hole of the part evens out the thickness of the coating on all its surfaces.
При использовании электроизоляционных вставок (колец) с выемками (данные выемки необходимы для поддержания хорошей циркуляции раствора около поверхностей отверстия детали) затрудняется циркуляция раствора электролита около поверхности отверстия, в результате чего рядом со вставками покрытие получается более тонким. Смещение жиклера вдоль оси отверстия необходимо для того, чтобы происходило выравнивание толщины покрытия по всем поверхностям отверстия.When using insulating inserts (rings) with recesses (these recesses are necessary to maintain good circulation of the solution near the surfaces of the hole of the part), it is difficult to circulate the electrolyte solution near the surface of the hole, resulting in a thinner coating near the inserts. The offset of the nozzle along the axis of the hole is necessary so that the coating thickness is evened over all surfaces of the hole.
Предлагаемый способ поясняется схемами, представленными на фигурах 1, 2, 3, 4, 5.The proposed method is illustrated by the diagrams presented in figures 1, 2, 3, 4, 5.
На фигурах 1 и 2 показаны схемы оксидирования без использования электроизоляционных вставок - в отверстие детали 1 вставлен жиклер 2. Пунктирными стрелками показано движение раствора электролита, причем на фигуре 1 показан период, когда раствор закачивается в отверстие, а на фигуре 2 - период, когда раствор откачивается из отверстия.Figures 1 and 2 show oxidation schemes without the use of insulating inserts - a
На фигурах 3 и 4 показаны схемы оксидирования с использованием электроизоляционных вставок - в отверстие детали 1 вставлен жиклер 2, на котором находятся упорные электроизоляционные вставки 3, предотвращающие контакт детали и жиклера. Пунктирными стрелками показано движение электролита, причем на фигуре 3 показан период, когда раствор закачивается в отверстие, а на фигуре 4 - период, когда раствор откачивается из отверстия.Figures 3 and 4 show oxidation patterns using electrical insulating inserts - a
На фигуре 5 показана схема измерения толщины и электроизоляционных свойств сформированного на детали 1 покрытия 4 в четырех зонах: A, B, C, D. Данную схему измерений можно использовать для оценки равномерности значений толщины, напряжения пробоя и электрического сопротивления покрытий.Figure 5 shows a diagram for measuring the thickness and electrical insulation properties of a
Пример 1. Изготовленные из сплава АМГ3 детали с глухими отверстиями ⌀6,5 мм глубиной 20 мм были разделены на 3 группы, по пять деталей в группе, и подвергнуты обработке микродуговым оксидированием длительностью 30 минут в растворе едкого кали (5 г/л) и жидкого стекла (5 г/л) при плотности тока 20 А/дм2 и температуре раствора 25 C°.Example 1. Parts made of AMG3 alloy with blind holes ⌀6.5 mm 20 mm deep were divided into 3 groups, five parts per group, and subjected to microarc oxidation for 30 minutes in a solution of caustic potassium (5 g / l) and water glass (5 g / l) at a current density of 20 A / dm 2 and a solution temperature of 25 ° C.
Первую группу деталей обрабатывали при перемешивании всего объема раствора механической мешалкой. Вторую группу деталей обрабатывали, подавая раствор на деталь через специальный трубопровод, выходное отверстие которого располагалось напротив отверстия детали на расстоянии 5…6 мм, при этом электролит из трубопровода попадал в отверстие детали. Выходное отверстие трубопровода имело диаметр 4,0 мм, расход раствора составлял 1,0 л/мин на 1 дм2 поверхности отверстия.The first group of parts was treated with stirring the entire volume of the solution with a mechanical stirrer. The second group of parts was processed by feeding the solution to the part through a special pipeline, the outlet of which was opposite the part’s hole at a distance of 5 ... 6 mm, while the electrolyte from the pipeline fell into the part’s hole. The outlet of the pipeline had a diameter of 4.0 mm, the flow rate of the solution was 1.0 l / min per 1 dm 2 of the surface of the hole.
Третью группу деталей обрабатывали с закачиванием и откачиванием раствора в отверстия деталей через жиклер из нержавеющей стали, вставленный в отверстия деталей в соответствии с фигурами 3 и 4. Наружный диаметр жиклера составлял 3,0 мм, диаметр отверстия жиклера составлял 2,0 мм, зазор между торцом жиклера и дном отверстия составлял 6…7 мм при закачивании раствора в отверстие детали и 3…4 мм при откачивании раствора. Течение раствора внутри отверстия детали было преимущественно ламинарным при расходе проходящего через отверстие раствора 1,0 л/мин на 1 дм2 поверхности отверстия. Закачивание раствора в отверстия деталей проводилось в течение 15 минут, а откачивание - в течение 15 оставшихся минут. Таким образом, первую группу деталей обрабатывали в соответствии с традиционной технологией, вторую группу деталей - в соответствии с прототипом, а третью группу деталей - в соответствии с предлагаемым способом.The third group of parts was processed by pumping and pumping the solution into the holes of the parts through a stainless steel nozzle inserted into the holes of the parts in accordance with figures 3 and 4. The outer diameter of the nozzle was 3.0 mm, the diameter of the nozzle opening was 2.0 mm, the gap between the end of the nozzle and the bottom of the hole was 6 ... 7 mm when pumping the solution into the hole of the part and 3 ... 4 mm when pumping the solution. The flow of the solution inside the part opening was predominantly laminar at a flow rate of 1.0 l / min passing through the hole per 1 dm 2 of the surface of the hole. The solution was pumped into the holes of the parts for 15 minutes, and pumping out for the remaining 15 minutes. Thus, the first group of parts was processed in accordance with traditional technology, the second group of parts in accordance with the prototype, and the third group of parts in accordance with the proposed method.
После обработки микродуговым оксидированием детали промывали, высушивали и по стандартным методикам [7] измеряли толщину, напряжение пробоя и электрическое сопротивление покрытий в четырех зонах, показанных на фигуре 5.After treatment with microarc oxidation, the parts were washed, dried, and, according to standard procedures [7], the thickness, breakdown voltage, and electrical resistance of the coatings were measured in the four zones shown in FIG. 5.
Пример 2. Изготовленные из сплава Д16 детали с глухими отверстиями ⌀ 4,0 мм глубиной 15 мм были разделены на 5 групп, по три детали в каждой группе, и подвергнуты обработке традиционным анодированием длительностью 40 минут в растворе щавелевой кислоты (40 г/л) при плотности тока 2,5 А/дм2 и температуре раствора 20 C°.Example 2. Parts made from D16 alloy with blind holes ⌀ 4.0 mm deep 15 mm were divided into 5 groups, three parts in each group, and subjected to traditional anodizing for 40 minutes in a solution of oxalic acid (40 g / l) at a current density of 2.5 A / dm 2 and a solution temperature of 20 ° C.
Первую группу деталей обрабатывали при перемешивании всего объема раствора механической мешалкой. Вторую группу деталей обрабатывали, подавая раствор на деталь через специальный трубопровод, выходное отверстие которого располагалось напротив отверстия детали на расстоянии 3…5 мм, при этом электролит из трубопровода попадал в отверстие детали. Выходное отверстие трубопровода имело диаметр 4,0 мм, расход раствора составлял 0,6 л/мин на 1 дм2 поверхности отверстия.The first group of parts was treated with stirring the entire volume of the solution with a mechanical stirrer. The second group of parts was processed by feeding a solution to the part through a special pipeline, the outlet of which was opposite the part’s hole at a distance of 3 ... 5 mm, while the electrolyte from the pipeline fell into the hole of the part. The outlet of the pipeline had a diameter of 4.0 mm, the flow rate of the solution was 0.6 l / min per 1 dm 2 of the surface of the hole.
Третью, четвертую и пятую группы деталей обрабатывали с прокачиваем раствора через жиклер из нержавеющей стали, вставленный в отверстия деталей в соответствии с фигурами 3 и 4. Наружный диаметр жиклера составлял 2,2 мм, диаметр отверстия жиклера составлял 1,5 мм, зазор между торцом жиклера и дном отверстия составлял 5…6 мм при закачивании раствора и 2…3 мм при откачивании раствора. Течение раствора внутри отверстия детали было преимущественно ламинарным при расходе проходящего через отверстие раствора 0,3 л/мин на 1 дм2 поверхности отверстия. При этом, третью партию деталей обрабатывали, только закачивая раствор в отверстие, четвертую группу обрабатывали, только откачивая электролит из отверстия, а пятую группу обрабатывали, последовательно закачивая и откачивая раствор в течение равных промежутков времени. Таким образом, первую группу деталей обрабатывали в соответствии с традиционной технологией, вторую группу деталей - в соответствии с прототипом, а третью и четвертую группы деталей - в частичном соответствии с предлагаемым способом, пятую группу деталей - в полном соответствии с предлагаемым способом.The third, fourth and fifth groups of parts were treated with pumping the solution through a stainless steel nozzle inserted into the holes of the parts in accordance with figures 3 and 4. The outer diameter of the nozzle was 2.2 mm, the diameter of the nozzle opening was 1.5 mm, and the gap between the end face the nozzle and the bottom of the hole was 5 ... 6 mm when pumping the solution and 2 ... 3 mm when pumping the solution. The flow of the solution inside the hole of the part was predominantly laminar at a flow rate of 0.3 l / min passing through the hole per 1 dm 2 of the hole surface. Moreover, the third batch of parts was processed only by pumping the solution into the hole, the fourth group was processed only by pumping the electrolyte out of the hole, and the fifth group was processed by pumping and pumping the solution successively for equal periods of time. Thus, the first group of parts was processed in accordance with traditional technology, the second group of parts in accordance with the prototype, and the third and fourth groups of parts in partial accordance with the proposed method, the fifth group of parts in full accordance with the proposed method.
Далее детали промывали водой, высушивали и по стандартным методикам [7] измеряли толщину, напряжение пробоя и электрическое сопротивление покрытий в четырех зонах, показанных на фигуре 5.Next, the parts were washed with water, dried, and by standard methods [7], the thickness, breakdown voltage, and electrical resistance of the coatings were measured in the four zones shown in FIG. 5.
Результаты измерений толщины, напряжения пробоя и электрического сопротивления покрытий, представленные в таблицах 4-6 указывают на то, что по сравнению с прототипом предлагаемый способ позволяет получать на поверхности глухих отверстий более равномерные покрытия с повышенными значения толщины и электрофизических свойств. Вместе с тем, данные таблиц подтверждают, что при чередовании закачивания и откачивания раствора на поверхностях глухих отверстий образуются более равномерные покрытия, чем только при закачивании или только при откачивании.The results of measurements of the thickness, breakdown voltage, and electrical resistance of the coatings presented in tables 4-6 indicate that, in comparison with the prototype, the proposed method allows to obtain more uniform coatings with increased values of thickness and electrophysical properties on the surface of blind holes. At the same time, the data in the tables confirm that with alternating pumping and pumping out of the solution, more uniform coatings are formed on the surfaces of blind holes than only when pumping or only when pumping.
Если движение раствора внутри отверстия является не ламинарным, а турбулентным, то из раствора выделяются газовые пузырьки, образующие на стенках отверстия газовую «рубашку», препятствующую взаимодействию раствора электролита и детали и снижающую интенсивность образования оксида формируемого покрытия.If the movement of the solution inside the hole is not laminar, but turbulent, then gas bubbles are released from the solution, forming a gas “jacket” on the walls of the hole, which prevents the interaction of the electrolyte solution and the part and reduces the rate of formation of oxide of the formed coating.
Если расход проходящего через отверстие детали раствора меньше 0,1 л на 1 дм2, то обновление раствора электролита в отверстии происходит крайне неинтенсивно, что не позволяет значимо активизировать образование нового оксида, а если расход больше 1,6 л на 1 дм2, то динамическое воздействие раствора на формируемое покрытие может привести к его частичному размыванию, кроме того при этом увеличиваются затраты на осуществление циркуляции электролита, а следовательно, и энергоемкость обработки без увеличения производительности оксидирования.If the flow rate of the solution component passing through the hole is less than 0.1 l per 1 dm 2 , then the electrolyte solution in the hole is renewed extremely non-intensively, which does not allow significantly activating the formation of new oxide, and if the flow rate is more than 1.6 l per 1 dm 2 , then the dynamic effect of the solution on the formed coating can lead to its partial erosion, in addition, this increases the cost of the circulation of the electrolyte, and consequently, the energy consumption of the treatment without increasing the productivity of oxidation.
Если при закачивании раствора в отверстие зазор между жиклером и дном отверстия детали меньше четырех диаметров отверстия жиклера, то покрытие в донной части отверстия может подвергнуться динамическому воздействию струи раствора, что может привести к частичному размытию покрытия, кроме того, при этом возможно образование в донной части отверстия зоны турбулентности и появление газовой «рубашки», снижающей эффективность образования нового оксида. Если при закачивании раствора в отверстие зазор между жиклером и дном отверстия больше шести диаметров отверстия жиклера, то циркуляция свежего электролита вблизи дна отверстия может оказаться недостаточной для устойчивого образования нового оксида.If, when the solution is pumped into the hole, the gap between the nozzle and the bottom of the part’s hole is less than four diameters of the nozzle hole, then the coating in the bottom of the hole can be subjected to dynamic action of the solution jet, which can lead to partial blurring of the coating, in addition, formation of the bottom part holes in the turbulence zone and the appearance of a gas "shirt", which reduces the efficiency of the formation of a new oxide. If, when the solution is pumped into the hole, the gap between the nozzle and the bottom of the hole is greater than six diameters of the nozzle hole, then the circulation of fresh electrolyte near the bottom of the hole may not be sufficient for stable formation of a new oxide.
Если при откачивании раствора из отверстия зазор между жиклером и дном отверстия детали меньше диаметра отверстия жиклера, то покрытие в донной части отверстия может подвергнуться динамическому воздействию струи раствора, что может привести к частичному размытию покрытия, кроме того, при этом возможно образование в донной части отверстия зоны турбулентности в виде воронки всасывания и появление газовой «рубашки», снижающей эффективность образования нового оксида, а также существует вероятность контакта жиклера и детали, что может привести к локальному разрушению не только образующегося покрытия, но и сплава детали. Если при откачивании раствора в отверстие зазор между жиклером и дном отверстия больше трех диаметров отверстия жиклера, то обновление раствора вблизи дна отверстия может оказаться недостаточным для устойчивого образования нового оксида.If, when pumping the solution out of the hole, the gap between the nozzle and the bottom of the part’s hole is smaller than the diameter of the nozzle hole, then the coating in the bottom of the hole can be subjected to dynamic action of the solution jet, which can lead to partial blurring of the coating, in addition, formation of holes in the bottom of the hole turbulence zones in the form of a suction funnel and the appearance of a gas “jacket” that reduces the efficiency of the formation of a new oxide, and there is also the possibility of contact between the nozzle and the part, which can lead to local destruction of not only the resulting coating, but also the alloy of the part. If, when pumping the solution into the hole, the gap between the nozzle and the bottom of the hole is greater than three diameters of the nozzle hole, then updating the solution near the bottom of the hole may not be sufficient for stable formation of a new oxide.
Если время оксидирования, в течение которого раствор закачивается в отверстие детали, не равно времени, в течение которого раствор откачивается из отверстия детали, то не будет обеспечиваться равномерности значений толщины и электроизоляционных свойств по всем поверхностям формируемых покрытий. Это объясняется тем, что при закачивании раствора в отверстие через жиклер свежий раствор поступает в донную часть покрытия, повышая в ней интенсивность формирования покрытия, а при откачивании - свежий раствор поступает в граничащую с наружной поверхностью детали часть отверстия, повышая интенсивность формирования покрытия на входе в отверстие.If the time of oxidation during which the solution is pumped into the hole of the part is not equal to the time during which the solution is pumped out of the hole of the part, then the uniformity of the thickness and electrical insulation properties on all surfaces of the formed coatings will not be ensured. This is due to the fact that when pumping the solution into the hole through the nozzle, the fresh solution enters the bottom of the coating, increasing the intensity of coating formation in it, and when pumping out, the fresh solution enters the part of the hole bordering the outer surface of the part, increasing the intensity of coating formation at the entrance to hole.
Если время оксидирования меньше 30 минут, то на детали формируются покрытия с относительно невысокими значениями толщины, напряжения пробоя и электрического сопротивления. Увеличение времени оксидирования свыше 100 минут также нецелесообразно, поскольку толщина покрытия перестает увеличиваться, но оно продолжает испытывать растворяющее действие электролита, в результате чего снижается его напряжение пробоя, а также возрастает энергоемкость обработки.If the oxidation time is less than 30 minutes, then coatings with relatively low values of thickness, breakdown voltage, and electrical resistance are formed on the part. An increase in the oxidation time in excess of 100 minutes is also impractical, since the coating thickness ceases to increase, but it continues to experience the dissolving effect of the electrolyte, as a result of which its breakdown voltage decreases, and the processing energy consumption also increases.
Источники информацииInformation sources
1. Патент RU 2136788. Способ получения покрытий. Атрощенко Э.С., Чуфистов О.Е., Казанцев И.А., Дурнев В.А. - Бюл. №25 от 10.09.1999.1. Patent RU 2136788. A method for producing coatings. Atroshchenko E.S., Chufistov O.E., Kazantsev I.A., Durnev V.A. - Bull. No. 25 dated 09/10/1999.
2. Патент RU 2166570. Способ получения покрытий. Атрощенко Э.С., Чуфистов О.Е., Казанцев И.А., Дрязгин А.В., Симцов В.В. - Бюл. №13 от 10.05.20012. Patent RU 2166570. A method for producing coatings. Atroshchenko E.S., Chufistov O.E., Kazantsev I.A., Dryazgin A.V., Simtsov V.V. - Bull. No 13 on 05/10/2001
3. Патент RU 2354759. Способ получения покрытий. Чуфистов О.Е., Демин С.Б., Чуфистов Е.А., Борисков Д.Е., Холудинцев П.А. - Бюл. №13 от 10.05.2009.3. Patent RU 2354759. A method for producing coatings. Chufistov O.E., Demin S.B., Chufistov E.A., Boriskov D.E., Kholudintsev P.A. - Bull. No 13 on 05/10/2009.
4. Патент RU 2339745. Способ получения покрытий. Чуфистов О.Е., Демин С.Б., Чуфистов Е.А. - Бюл. №33 от 27.11.2008.4. Patent RU 2339745. A method for producing coatings. Chufistov O.E., Demin S.B., Chufistov E.A. - Bull. No. 33 dated November 27, 2008.
5. Патент RU 2354758. Способ получения покрытий. Чуфистов О.Е., Борисков Д.Е., Чуфистов Е.А. - Бюл. №13 от 10.05.2009.5. Patent RU 2354758. A method for producing coatings. Chufistov O.E., Boriskov D.E., Chufistov E.A. - Bull. No 13 on 05/10/2009.
6. Чуфистов О.Е., Демин С.Б., Борисков Д.Е., Холудинцев П.А. Способы повышения качества покрытий, формируемых микродуговым оксидированием на деталях сложной формы // Сб. статей II междунар. научн.-практ.конф. «Управление качеством в современной организации». - Пенза: ПДЗ, 2007. - С.114-118 (прототип).6. Chufistov O.E., Demin S.B., Boriskov D.E., Kholudintsev P.A. Ways to improve the quality of coatings formed by microarc oxidation on parts of complex shape // Sat. Articles II Int. scientific-practical conference "Quality management in a modern organization." - Penza: PDZ, 2007. - S.114-118 (prototype).
7. Испытательная техника: Справ. в 2-х т./Под ред. Клюева В.В. - М.: Машиностроение, 1982. - 528 с.7. Testing equipment: Ref. in 2 t. / Ed. Klyueva V.V. - M.: Mechanical Engineering, 1982. - 528 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011149048/02A RU2471895C1 (en) | 2011-12-01 | 2011-12-01 | Method for obtaining coatings on surfaces of blind holes of parts from aluminium alloys |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011149048/02A RU2471895C1 (en) | 2011-12-01 | 2011-12-01 | Method for obtaining coatings on surfaces of blind holes of parts from aluminium alloys |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2471895C1 true RU2471895C1 (en) | 2013-01-10 |
Family
ID=48806095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011149048/02A RU2471895C1 (en) | 2011-12-01 | 2011-12-01 | Method for obtaining coatings on surfaces of blind holes of parts from aluminium alloys |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2471895C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2661135C1 (en) * | 2017-09-05 | 2018-07-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВО "Пензенский государственный университет") | Method for treatment of parts from alloys of metals of vent group with through-holes with electrochemical oxidation |
| RU2669952C1 (en) * | 2017-11-28 | 2018-10-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВО "Пензенский государственный университет") | Method of producing coatings on surfaces of through holes in products from valve metal alloys |
| RU2676380C1 (en) * | 2017-11-28 | 2018-12-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВО "Пензенский государственный университет") | Method of obtaining coatings for items made of valve metal alloys |
| RU2694859C1 (en) * | 2018-10-05 | 2019-07-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВО "Пензенский государственный университет") | Method of producing coatings on surfaces of deep through holes with straight and curved axes in articles from valve metal alloys |
| RU2803795C1 (en) * | 2022-05-17 | 2023-09-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный технологический университет" | Method for making coatings on surfaces of internal cavities of products from alloys of valve group metals |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1135547B1 (en) * | 1998-10-22 | 2003-01-22 | Alcan International Limited | Decorative beverage can bodies |
| RU2354758C2 (en) * | 2007-04-04 | 2009-05-10 | Пензенская государственная технологическая академия | Method of coating obtainment |
| RU2395632C1 (en) * | 2009-06-09 | 2010-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования РФ Пензенская Государственная Технологическая Академия | Procedure for application of coating |
-
2011
- 2011-12-01 RU RU2011149048/02A patent/RU2471895C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1135547B1 (en) * | 1998-10-22 | 2003-01-22 | Alcan International Limited | Decorative beverage can bodies |
| RU2354758C2 (en) * | 2007-04-04 | 2009-05-10 | Пензенская государственная технологическая академия | Method of coating obtainment |
| RU2395632C1 (en) * | 2009-06-09 | 2010-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования РФ Пензенская Государственная Технологическая Академия | Procedure for application of coating |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Чуфистов О.Е. и др. Способы повышения качества покрытий, формируемых микродуговым оксидированием на деталях сложной формы. - Сб. статей II международной научно-практической конференции "Управление качеством в современной организации", Пенза, ПДЗ, 2007, с.114-118. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2661135C1 (en) * | 2017-09-05 | 2018-07-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВО "Пензенский государственный университет") | Method for treatment of parts from alloys of metals of vent group with through-holes with electrochemical oxidation |
| RU2669952C1 (en) * | 2017-11-28 | 2018-10-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВО "Пензенский государственный университет") | Method of producing coatings on surfaces of through holes in products from valve metal alloys |
| RU2676380C1 (en) * | 2017-11-28 | 2018-12-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВО "Пензенский государственный университет") | Method of obtaining coatings for items made of valve metal alloys |
| RU2694859C1 (en) * | 2018-10-05 | 2019-07-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВО "Пензенский государственный университет") | Method of producing coatings on surfaces of deep through holes with straight and curved axes in articles from valve metal alloys |
| RU2803795C1 (en) * | 2022-05-17 | 2023-09-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный технологический университет" | Method for making coatings on surfaces of internal cavities of products from alloys of valve group metals |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8691403B2 (en) | Method for anodizing aluminum and anodized aluminum | |
| RU2471895C1 (en) | Method for obtaining coatings on surfaces of blind holes of parts from aluminium alloys | |
| US3079308A (en) | Process of anodizing | |
| JPH0621420B2 (en) | Carbon fiber surface treatment method | |
| WO2016076005A1 (en) | Surface electrolysis treatment device for slide fasteners | |
| TW200533788A (en) | Electrolytic treatment method and device | |
| RU2395632C1 (en) | Procedure for application of coating | |
| FI104501B (en) | Coating of wire | |
| US3506546A (en) | Copper coating | |
| RU2395633C1 (en) | Procedure for application of coating | |
| RU2681028C2 (en) | Method of forming protective oxide and ceramic coating on the surface of ventilation metals and alloys | |
| RU2661135C1 (en) | Method for treatment of parts from alloys of metals of vent group with through-holes with electrochemical oxidation | |
| JP2002069689A (en) | Method for electroplating on powder | |
| JP4595830B2 (en) | Anodized processing method and apparatus, and anodized processing system | |
| RU2354758C2 (en) | Method of coating obtainment | |
| US3669865A (en) | Apparatus for uniformly plating a continuous cylindrical substrate | |
| RU2676203C2 (en) | Device intended for anodizing and anodizing treatment | |
| RU2694859C1 (en) | Method of producing coatings on surfaces of deep through holes with straight and curved axes in articles from valve metal alloys | |
| RU2339745C2 (en) | Method for coating receiving | |
| RU2537346C1 (en) | Method of electrolite-plasma processing of metal surface | |
| RU2392359C1 (en) | Method of coating obtainment | |
| JPH04198497A (en) | Surface treatment of al or its alloy | |
| RU2676380C1 (en) | Method of obtaining coatings for items made of valve metal alloys | |
| WO2019151487A1 (en) | Surface treatment device and surface treatment method | |
| RU2669952C1 (en) | Method of producing coatings on surfaces of through holes in products from valve metal alloys |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131202 |