RU2483145C1 - Electrochemical process of coating metallic parts - Google Patents
Electrochemical process of coating metallic parts Download PDFInfo
- Publication number
- RU2483145C1 RU2483145C1 RU2012113340/02A RU2012113340A RU2483145C1 RU 2483145 C1 RU2483145 C1 RU 2483145C1 RU 2012113340/02 A RU2012113340/02 A RU 2012113340/02A RU 2012113340 A RU2012113340 A RU 2012113340A RU 2483145 C1 RU2483145 C1 RU 2483145C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- product
- electrolyte
- tanks
- coating
- plate
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электрохимической технологии формирования износостойких, диэлектрических, антикоррозионных и декоративных оксидных или оксидно-керамических покрытий на металлические изделия, в частности для нанесения неорганических покрытий на детали и изделия из алюминиевых, магниевых и титановых сплавов, используемых в авиационной, машиностроительной, химической и строительной промышленности.The invention relates to electrochemical technology for the formation of wear-resistant, dielectric, anticorrosive and decorative oxide or oxide-ceramic coatings on metal products, in particular for applying inorganic coatings to parts and products from aluminum, magnesium and titanium alloys used in aviation, engineering, chemical and construction industry.
Известны (Аверьянов Е.Е. Справочник по анодированию. - М.: Машиностроение. 1988. - 224 с.) способы анодирования в водных растворах электролитов (тонкослойного (до 1 мкм), среднеслойного (приблизительно до 50 мкм), толстослойного анодирования (до 340 мкм)), которые проводят в гальваностатическом или потенциостатическом режимах; т.е. при пропускании постоянного тока между электродами или заданном постоянном (формовочном) напряжении между ними.Known (Averyanov EE Handbook of anodizing. - M .: Mechanical Engineering. 1988. - 224 p.) Methods of anodizing in aqueous solutions of electrolytes (thin layer (up to 1 μm), medium layer (up to about 50 μm), thick layer anodizing (up to 340 microns)), which are carried out in galvanostatic or potentiostatic modes; those. when passing direct current between the electrodes or a given constant (molding) voltage between them.
Известные способы имеют существенные недостатки:Known methods have significant disadvantages:
1) низкая антикоррозионная способность покрытия и значительно меньшая их микротвердость, износостойкость, сопротивление усталости, адгезия к металлической основе по сравнению с покрытиями, получаемыми способом микродугового оксидирования их поверхности;1) low anticorrosive ability of the coating and significantly lower microhardness, wear resistance, fatigue resistance, adhesion to the metal base compared to coatings obtained by the method of microarc oxidation of their surface;
2) сложная технология и низкая производительность получения различных по толщине и свойствам покрытий на различных участках поверхности изделия;2) sophisticated technology and low productivity of obtaining coatings of various thicknesses and properties on various parts of the product surface;
3) невозможность получения покрытия на всей поверхности изделия вследствие необходимости подключения к нему токоподвода.3) the impossibility of obtaining a coating on the entire surface of the product due to the need to connect a current lead to it.
Известен способ (А.с. 526961 СССР (H01G 9/24); опубл. в Бюл. №32. 1976.) микродугового оксидировании, позволяющий получать многофункциональные покрытия на поверхности изделий из электропроводящих материалов. Процесс проводят, как правило, погружая изделие в резервуар с электролитом и задавая между ним и противоэлектродом переменное напряжение или переменный ток.The known method (A. S. 526961 USSR (H01G 9/24); published in Bull. No. 32. 1976.) microarc oxidation, allowing to obtain multifunctional coatings on the surface of products from electrically conductive materials. The process is carried out, as a rule, by immersing the product in a tank with an electrolyte and setting between it and the counter electrode an alternating voltage or alternating current.
Этот способ имеет также недостатки:This method also has disadvantages:
1) значительная энергоемкость процесса;1) significant energy intensity of the process;
2) сложная технология и низкая производительность получения различных по толщине и свойствам покрытий на различных участках поверхности изделия, а также невозможность получения покрытия на всей поверхности изделия вследствие необходимости подключения к нему токоподвода.2) the complex technology and low productivity of obtaining coatings of different thickness and properties on various parts of the product surface, as well as the inability to obtain coatings on the entire surface of the product due to the need to connect a current lead to it.
Известен способ вакуумно-компрессионного микроплазменного оксидирования (WO 2007/ 142550 А1, опубл. 29.01.2007, кл. C25D 11/02), включающий погружение, по крайней мере, одной обрабатываемой детали в раствор электролита в качестве одного из электродов - анода, возбуждение микроплазменных разрядов и формирование покрытия на ее поверхности, отличающийся тем, что упомянутую деталь погружают в электролит, предварительно размещенный в герметично закрываемом резервуаре, при этом возбуждение микроплазменных разрядов осуществляют в условиях пониженного давления над электролитом.A known method of vacuum compression microplasma oxidation (WO 2007/142550 A1, publ. 29.01.2007,
Этот способ имеет следующие недостатки:This method has the following disadvantages:
1) сложная технология и низкая производительность получения многофункциональных покрытий на поверхности металлических материалов;1) complex technology and low productivity of multifunctional coatings on the surface of metallic materials;
2) невозможность получения различных по толщине и свойствам покрытий на различных участках поверхности изделий;2) the impossibility of obtaining coatings of different thickness and properties in different parts of the surface of the product;
3) невозможность получения покрытия на всей поверхности изделий вследствие необходимости подключения к ним токоподводов.3) the inability to obtain coverage on the entire surface of the products due to the need to connect current leads to them.
Прототипом изобретения является комбинированный метод одновременного анодирования двух образцов или изделий (два рабочих электрода) с использованием переменного тока - анодирование с применением трех электродов (Томашов Н.Д., Тюкина М.Н., Заливалов Ф.П.М. Толстослойное анодирование алюминия и его сплавов. М., «Машиностроение», 1968, 157 с.).The prototype of the invention is a combined method of simultaneous anodizing of two samples or products (two working electrodes) using alternating current - anodizing using three electrodes (Tomashov N.D., Tyukina MN, Zalivalov F.P.M. Thick-layer anodizing of aluminum and its alloys. M., "Engineering", 1968, 157 S.).
При этом производительность процесса анодирования алюминиевого сплава увеличивается практически в два раза по сравнению с его анодированием при пропускании переменного тока между двумя электродами (рабочим и противоэлектродом) при прочих аналогичных условиях проведения анодного процесса.At the same time, the performance of the anodizing process of the aluminum alloy is almost doubled compared to its anodizing when passing alternating current between two electrodes (working and counter electrodes) under other similar conditions for the anode process.
Данный способ также имеет недостатки, заключающиеся в невозможности получения:This method also has disadvantages in that it is impossible to obtain:
1) износостойких, антикоррозионных, с высокой адгезией к металлической основе, с высоким сопротивлением усталости покрытий на поверхности металлических изделий;1) wear-resistant, anti-corrosion, with high adhesion to a metal base, with high resistance to fatigue of coatings on the surface of metal products;
2) различных по толщине и свойствам покрытий на различных участках поверхности изделий;2) coatings, different in thickness and properties, on various parts of the product surface;
3) покрытия на всей поверхности изделий вследствие необходимости подключения к ним токоподводов.3) coatings on the entire surface of the products due to the need to connect current leads to them.
Технический результат, достигаемый в изобретении, заключается в получении покрытий с заданными различными свойствами и толщиной на различных участках поверхности одного изделия без оставшихся не покрытых ее участков поверхности и при сокращении энергозатрат более чем в два раза.The technical result achieved in the invention is to obtain coatings with predetermined various properties and thicknesses at different surface sections of a single product without its remaining uncovered surface sections and with a reduction in energy costs of more than two times.
Указанный технический результат достигается следующим образом.The specified technical result is achieved as follows.
Электрохимический способ получения покрытий на металлическом изделии включает обработку изделия с помощью пропускания переменного тока между двумя рабочими электродами, которыми являются части изделия, размещенные в двух резервуарах, и двумя противоэлектродами. Переменный ток пропускается через электролит, находящийся в герметично разделенных друг от друга резервуарах. Площадь поверхности каждого противоэлектрода более чем в пять раз больше площади соответствующей части изделия.The electrochemical method of producing coatings on a metal product includes processing the product by passing alternating current between two working electrodes, which are parts of the product placed in two tanks, and two counter electrodes. Alternating current is passed through an electrolyte located in sealed tanks. The surface area of each counter electrode is more than five times the area of the corresponding part of the product.
При этом вторым противоэлектродом является резервуар или дополнительно размещенный в резервуаре элемент.In this case, the second counter electrode is the reservoir or an element additionally located in the reservoir.
Электролит в резервуарах может быть одинаковым или различным.The electrolyte in the tanks may be the same or different.
Части изделия, расположенные в различных резервуарах, могут быть одинаковые или различные по площади.Parts of the product located in different tanks may be the same or different in area.
Для покрытия всего изделия непокрытую часть изделия перемещают в одном из резервуаров для ее помещения в электролит, который заполняет данный резервуар, и вновь пропускают переменный ток.To cover the whole product, the uncovered part of the product is moved in one of the tanks for its placement in the electrolyte, which fills this tank, and alternating current is passed again.
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 схематически изображено устройство, в котором реализуется данный электрохимический способ получения покрытий на металлическом изделии: первый резервуар - противоэлектрод 1 (второй противоэлектрод), второй резервуар 2, рабочие электроды 3, 4 и 5 - части металлического изделия с одинаковой и различной площадью обрабатываемой поверхности, диэлектрическая пробка 6, рубашка 7 водяного охлаждения, охлаждаемый противоэлектрод 8, устройство 9 для барботажа электролита 10 и 11.The invention is illustrated by the drawing, in which Fig. 1 schematically shows a device in which this electrochemical method for producing coatings on a metal product is implemented: the first tank is the counter electrode 1 (second counter electrode), the second tank 2, the working electrodes 3, 4 and 5 are parts of the metal product with the same and different area of the treated surface, a dielectric plug 6, a water cooling jacket 7, a cooled counter electrode 8, a
На фиг.2 схематически изображено устройство, в котором реализуется предложенный способ, в случае когда второй противоэлектород образован не стенками резервуара, а дополнительным элементом. На рисунке показаны диэлектрическая прокладка 12 и второй противоэлектрод 13. Конфигурация противоэлектрода 13 может быть различна. Геометрические размеры противоэлектродов 1, 8, 13 не менее чем в пять раз соответственно должны быть больше рабочих электродов 3, 4 и 5 соответственно по причинам: уменьшения энергозатрат и скорости их коррозии под действием внешнего тока.Figure 2 schematically shows a device in which the proposed method is implemented in the case when the second counter-electrode is formed not by the walls of the tank, but by an additional element. The figure shows the dielectric pad 12 and the second counter electrode 13. The configuration of the counter electrode 13 may be different. The geometric dimensions of the counter electrodes 1, 8, 13 should be no less than five times, respectively, greater than the working electrodes 3, 4, and 5, respectively, for the following reasons: reduction of energy consumption and the rate of corrosion by external current.
При проведении процесса получения покрытий на электропроводящем материале (например, на образце из алюминиевого сплава) по данному способу с пропусканием переменного тока между электродами, если первоначально (в течение одного полупериода протекания переменного тока) противоэлектрод 8 является катодом, на поверхности которого в зависимости от рН электролита может протекать реакция:When carrying out the process of obtaining coatings on an electrically conductive material (for example, on a sample of aluminum alloy) according to this method with passing alternating current between the electrodes, if initially (during one half-cycle of alternating current) the counter electrode 8 is a cathode, on the surface of which, depending on pH electrolyte reaction may occur:
илиor
то рабочий электрод 3 будет являться анодом.then the working electrode 3 will be the anode.
На его поверхности в зависимости от заданного электрического режима, состава электролита и сплава, природы металла могут протекать, например, следующие реакции:On its surface, depending on the given electrical regime, the composition of the electrolyte and alloy, the nature of the metal, for example, the following reactions can occur:
где m, n, а, у, b, х - стехиометрические коэффициенты.where m, n, a, y, b, x are stoichiometric coefficients.
Анодирование может протекать по реакциям (4-6), анодирование и микродуговое оксидирование - по механизму экзотермического окисления металлического дна сквозных пор, в которых реализовались микродуговые разряды (7-10), при микродуговом оксидирование вхождение оксидов в покрытие может происходить и по плазмо-термохимическому механизму (11). По этой же реакции (11) вхождение оксидов в покрытие может реализоваться вследствие протекания электролиза.Anodizing can occur according to reactions (4-6), anodizing and microarc oxidation - according to the mechanism of exothermic oxidation of the metal bottom of the through pores, in which microarc discharges are realized (7-10), during microarc oxidation, the entry of oxides into the coating can also occur through plasma-thermochemical mechanism (11). According to the same reaction (11), the entry of oxides into the coating can occur due to electrolysis.
В этот полупериод противоэлектроды 1 или 13 являются анодом и на нем в зависимости от материала, рН электролита и электродного потенциала могут, например, протекать следующие анодные реакции:During this half-cycle, the counter electrodes 1 or 13 are the anode and, depending on the material, pH of the electrolyte and electrode potential, for example, the following anode reactions can occur:
а катодные реакции (1, или 2, или 3) протекают на другой (второй) части поверхности рабочего электрода 4 или 5.and cathodic reactions (1, or 2, or 3) occur on another (second) part of the surface of the working electrode 4 or 5.
Таким образом, ток между противоэлектродами 1, 8, 13, не контактирующими между собой, но находящимися в электролитах 10 и 11, через изделие или образец проходит вследствие протекания сопряженных реакций - между противоэлектродами 8 и рабочим электродом 3 и (реакции типа 1-3, 4, 9-11) вторыми противоэлектродом 1 или 13 и рабочим электродом 4 или 5 (реакции типа 1-3, 12-15).Thus, the current between the counter electrodes 1, 8, 13, not in contact with each other, but located in
В следующий полупериод протекания переменного тока происходит смена полярности электродов.In the next half-cycle of alternating current, the polarity of the electrodes changes.
Рабочий электрод 3 становится катодом, и на нем протекают реакции типа 1-3, а анодные реакции типа 12-15 протекают на противоэлектроде 8. В этот полупериод покрытие растет на рабочем электроде 4 или 5. На нем протекают реакции типа 4-11.The working electrode 3 becomes the cathode, and reactions of type 1-3 proceed on it, and the anode reactions of type 12-15 proceed on the counter electrode 8. During this half-period, the coating grows on the working electrode 4 or 5. Type 4-11 reactions proceed on it.
Таким образом, в чередующиеся полупериоды при пропускании переменного тока между противоэлектродами 1, 8, 13 происходит посменно модификация поверхности то одной, то другой части образца или изделия.Thus, in alternating half-periods, when alternating current is passed between the counter electrodes 1, 8, 13, the surface of one or the other part of the sample or product is changed in shifts.
При установлении заданного электрического режима практически мгновенно начинает протекать процесс роста анодного покрытия на поверхности двух рабочих электродов 3, 4 или 5. В зависимости от заданных свойств покрытия, в частности увеличения его антикоррозионной способности, твердости, износостойкости, устанавливают технологические условия, а именно состав и температуру электролита, заданную плотность тока или напряжение, формы заданного переменного тока или напряжения, которые обеспечивают переход от процесса анодирования обоих рабочих электродов 3, 4 или 5 или одного из них на процесс МДО. Через 10-40 с начинается рост микродугового покрытия на одном или двух рабочих электродах.When a given electrical mode is established, the anode coating growth process begins almost instantly on the surface of two working electrodes 3, 4, or 5. Depending on the specified properties of the coating, in particular, an increase in its anticorrosion ability, hardness, and wear resistance, technological conditions are established, namely, the composition and electrolyte temperature, predetermined current density or voltage, forms of a given alternating current or voltage, which provide a transition from the anodizing process of both working their electrodes 3, 4 or 5 or one of them on the MAO process. After 10-40 s, the growth of the microarc coating begins on one or two working electrodes.
При этом для каждого электрохимического процесса, проводимого с целью заданной модификации различных частей поверхности изделия, величина плотности заданного переменного тока или формовочного напряжения, а также состав электролита устанавливаются экспериментально.Moreover, for each electrochemical process carried out with the aim of a given modification of various parts of the surface of the product, the density value of a given alternating current or molding voltage, as well as the composition of the electrolyte, are established experimentally.
Пример 1.Example 1
Осуществляют процесс получения антикоррозионного декоративного покрытия на всей поверхности пластины из деформированного сплава Д16, но с разной его толщиной и микротвердостью на различных ее участках.The process of obtaining an anti-corrosion decorative coating is carried out on the entire surface of the plate from a deformed alloy D16, but with its different thickness and microhardness in its various sections.
Часть пластины, площадь которой 0,2 дм2 (первый рабочий электрод), и первый противоэлектрод в виде змеевика из нержавеющей стали, через который пропускали проточную воду (16-18°С), погружают во второй резервуар, заполненный водным раствором, содержащим 3 г/л NaOH, 7 г/л технического жидкого стекла (плотность 1,45 г/см3, модуль 2,9). Второй резервуар изготовлен из диэлектрического материала (политетрафторэтилена) и помещен в первый резервуар. Площадь первого противоэлектрода - 5 дм2. Остальную часть пластины (второй рабочий электрод, площадь которого 0,4 дм2) погружают в первый резервуар, заполненный тем же по составу электролитом, что и второй резервуар. Первый водоохлаждаемый резервуар изготовлен из нержавеющей стали. Он является вторым противоэлектродом, площадь которого 15,5 дм2. Пропускают переменный ток (I=4А) между противоэлектродами (фиг.1).A part of the plate, the area of which is 0.2 dm 2 (the first working electrode), and the first counter electrode in the form of a stainless steel coil through which flowing water (16-18 ° C) was passed, are immersed in a second tank filled with an aqueous solution containing 3 g / l NaOH, 7 g / l technical liquid glass (density 1.45 g / cm 3 , module 2.9). The second reservoir is made of dielectric material (polytetrafluoroethylene) and placed in the first reservoir. The area of the first counter electrode is 5 dm 2 . The rest of the plate (second working electrode, the area of which is 0.4 dm 2 ) is immersed in a first reservoir filled with the same electrolyte composition as the second reservoir. The first water-cooled tank is made of stainless steel. It is the second counter electrode, the area of which is 15.5 dm 2 . AC current is passed (I = 4A) between the counter electrodes (Fig. 1).
Процесс сопряженного микродугового оксидирования различных участков пластины осуществляют в течение 70 мин. На обоих участках поверхности пластины загораются микроплазменные разряды; т.е реализуют как на поверхности первого, так и второго рабочего электрода процесс микродугового оксидирования. Затем перемещают пластину, осуществляя нахождение ее непокрытого участка, поверхность пластины, ранее находящейся диэлектрической пробке, во второй электролит и, проведя герметичное разделение электролитов, находящихся в резервуарах при помощи этой пробки, вновь проводят процесс. При описанном выше технологическом режиме, но в течение 7 минут.The process of conjugate microarc oxidation of various sections of the plate is carried out for 70 minutes In both parts of the wafer surface, microplasma discharges light up; i.e., they realize the process of microarc oxidation both on the surface of the first and second working electrodes. Then the plate is moved, finding its uncovered portion, the surface of the plate, previously located in the dielectric plug, in the second electrolyte and, after tightly separating the electrolytes in the tanks using this plug, the process is again carried out. With the technological mode described above, but within 7 minutes.
На всей поверхности пластины из сплава Д16 формируется антикоррозионное покрытие. После выдержки в течение 10 суток в водном растворе, содержащем 5,7 г/л NaCl, 0,2 г/л H2O2, на поверхности пластины с различными покрытиями отсутствовали коррозионные поражения, а электролит остался прозрачным. Покрытие, полученное на первой части пластины, имеет толщину 89,4±4,3 мкм, серо-коричневый цвет, среднюю и максимальную микротвердость 1640, 1870 Hv соответственно. Покрытие, полученное на второй (нижней) части поверхности пластины, имеет толщину 47 мкм, темно-коричневый цвет, среднюю и максимальную микротвердость 650, 830 Hv соответственно.An anti-corrosion coating is formed on the entire surface of the plate made of D16 alloy. After exposure for 10 days in an aqueous solution containing 5.7 g / l NaCl, 0.2 g / l H 2 O 2 , corrosion damage was absent on the surface of the plate with various coatings, and the electrolyte remained transparent. The coating obtained on the first part of the plate has a thickness of 89.4 ± 4.3 μm, gray-brown color, average and maximum microhardness of 1640, 1870 Hv, respectively. The coating obtained on the second (lower) part of the surface of the plate has a thickness of 47 μm, dark brown color, average and maximum microhardness of 650, 830 Hv, respectively.
Энергозатраты при получении способом микродугового оксидирования антикоррозионного покрытия толщиной приблизительно 90 мкм, со средней и максимальной микротвердостью 1600, 1850 Hv соответственно на всей поверхности такой пластины (площадь 0,6 дм2) практически в 2,7 раза больше, чем при получении такого покрытия только на заданном участке, площадью 0,2 дм2.The energy consumption when obtaining a method of microarc oxidation of an anti-corrosion coating with a thickness of approximately 90 μm, with an average and maximum microhardness of 1600, 1850 Hv, respectively, on the entire surface of such a plate (area 0.6 dm 2 ) is almost 2.7 times greater than when obtaining such a coating only in a given area, an area of 0.2 dm 2 .
Следовательно, если необходимо по техническому заданию получать твердое (со средней и максимальной микротвердостью не менее 1600; 1850 Hv соответственно) антикоррозионное покрытие только на участке поверхности, площадь которого 0.2 дм2, а на другой части пластины антикоррозионное покрытие со значительно меньшей микротвердостью, то энергозатраты при получении покрытия по заявляемому способу значительно снижаются (практически в 2.7 раза).Therefore, if it is necessary, according to the technical specifications, to obtain a solid (with an average and maximum microhardness of at least 1600; 1850 Hv, respectively) a corrosion-resistant coating only on the surface area, the area of which is 0.2 dm 2 , and on the other part of the plate a corrosion-resistant coating with much lower microhardness, then energy consumption upon receipt of the coating according to the claimed method is significantly reduced (almost 2.7 times).
Пример 2.Example 2
Осуществляют процесс получения антикоррозионного декоративного покрытия на всей поверхности пластины из сплава Д16, но с существенно различными толщиной и микротвердостью на разных ее участках.The process of obtaining an anti-corrosion decorative coating is carried out on the entire surface of a plate made of D16 alloy, but with significantly different thickness and microhardness in its different areas.
По аналогичному технологическому режиму, как и в первом примере, проводят сопряженное анодирование пластины, но вторая (нижняя) часть пластины имеет площадь 2,0 дм2 и погружена в водный электролит, содержащий 110 г/л технического жидкого стекла (плотность 1,45 г/см3, модуль 2,9), который заполняет первый резервуар. На первом (верхнем) участке пластины, площадь которой 0.2 дм2, реализуется процесс микродугового оксидирования по механизму экзотермического окисления металлического дна каналов сквозных пор, в которых реализовались микроразряды. На втором (нижнем) участке поверхности пластины рост покрытия происходит в основном за счет осаждения оксида кремния (SiO2) и вхождения его в покрытие при воздействии на электролит микродуговых разрядов, приводящих к термическому преобразованию полианионов электролита, содержащих кремний и кислород, образованию оксида, выпарки слоя электролита, прилегающего к покрытию и находящегося в его порах. Данный процесс осуществляют в течение 70 мин. На обоих участках поверхности пластины загораются микродуговые разряды. Однако на поверхности первого участка пластины реализуется процесс микродугового оксидирования, а второй части ее поверхности рост покрытия происходит по плазмо-термохимическому механизму. Затем перемещают пластину, осуществляя нахождение ее непокрытого участка, поверхность пластины ранее находящаяся в диэлектрической пробке, во второй электролит и, проведя герметичное разделение электролитов, находящихся в резервуарах при помощи этой пробки, вновь проводят процесс при описанном выше технологическом режиме, но в течение 5 минут. На всей поверхности пластины из сплава Д16 формируется антикоррозионное покрытие. После выдержки в течение 10 суток в водном электролите, содержащем 5,7 г/л NaCl, 0,2 г/л H2O2, на поверхности пластины с различными покрытиями отсутствовали коррозионные поражения, а электролит остался прозрачным. Покрытие, полученное на первой части пластины имеет толщину 83,9±4,5 мкм, серо-коричневый цвет, среднюю и максимальную микротвердость 1650, 1990 Hv соответственно. Покрытие, полученное на второй (нижней) части поверхности пластины, имеет толщину 43,2±4,4 мкм, серо-белый цвет, среднюю и максимальную микротвердость 480, 520 Hv соответственно.In a similar technological mode, as in the first example, conjugate anodizing of the plate is carried out, but the second (lower) part of the plate has an area of 2.0 dm 2 and is immersed in an aqueous electrolyte containing 110 g / l of technical liquid glass (density 1.45 g / cm 3 , module 2.9), which fills the first tank. In the first (upper) section of the plate, the area of which is 0.2 dm 2 , the process of microarc oxidation is realized by the mechanism of exothermic oxidation of the metal bottom of the channels of the through pores in which microdischarges are realized. In the second (lower) portion of the wafer surface, coating growth occurs mainly due to the deposition of silicon oxide (SiO 2 ) and its entry into the coating when microarc discharges are exposed to the electrolyte, leading to the thermal conversion of electrolyte polyanions containing silicon and oxygen, the formation of oxide, and evaporation a layer of electrolyte adjacent to the coating and located in its pores. This process is carried out for 70 minutes. In both parts of the plate surface, microarc discharges light up. However, the microarc oxidation process is realized on the surface of the first section of the plate, and the growth of the coating occurs by the plasma-thermochemical mechanism in the second part of its surface. Then the plate is moved, finding its uncovered portion, the surface of the plate previously located in the dielectric plug, into the second electrolyte and, after tightly separating the electrolytes in the tanks using this plug, the process is again carried out under the technological mode described above, but for 5 minutes . An anti-corrosion coating is formed on the entire surface of the plate made of D16 alloy. After exposure for 10 days in an aqueous electrolyte containing 5.7 g / l NaCl, 0.2 g / l H 2 O 2 , there were no corrosion damage on the surface of the plate with various coatings, and the electrolyte remained transparent. The coating obtained on the first part of the plate has a thickness of 83.9 ± 4.5 μm, gray-brown color, average and maximum microhardness of 1650, 1990 Hv, respectively. The coating obtained on the second (lower) part of the wafer surface has a thickness of 43.2 ± 4.4 μm, gray-white color, average and maximum microhardness of 480, 520 Hv, respectively.
Энергозатраты при получении способом микродугового оксидирования антикоррозионного покрытия толщиной приблизительно 80 мкм, со средней и максимальной микротвердостью 1640, 1970 Hv соответственно на всей поверхности такой пластины (площадь 2,2 дм2) практически в 10.5 раза больше, чем при получении аналогичного покрытия, но только на заданном участке, площадью 0,2 дм2.The energy consumption when a microarc oxidation method produces an anti-corrosion coating with a thickness of approximately 80 μm, with an average and maximum microhardness of 1640, 1970 Hv, respectively, on the entire surface of such a plate (area 2.2 dm 2 ) is almost 10.5 times greater than when a similar coating was obtained, but only in a given area, an area of 0.2 dm 2 .
Пример 3.Example 3
Осуществляют декоративную обработку пластины с получением различного цвета покрытий на различных ее участках. Часть пластины из литейного сплава АК12, площадь которой 0,2 дм2, погружают во второй резервуар, заполненный водным электролитом, содержащим 110 г/л технического жидкого стекла (плотность 1,45 г/см3, модуль 2,9). Остальную часть пластины (второй рабочий электрод, площадь которого 0,6 дм2) погружают в первый резервуар, заполненный 20% раствором серной кислоты. Пропускают переменный ток между вспомогательными электродами, среднеквадратичное значение которого 1 А. Устройство, материал и геометрические размеры первых и вторых рабочих резервуаров и противоэлектродов такие же, как в первом примере.Carry out decorative processing of the plate with obtaining a different color of coatings in its various areas. A part of the plate from cast alloy AK12, the area of which is 0.2 dm 2 , is immersed in a second tank filled with an aqueous electrolyte containing 110 g / l of technical liquid glass (density 1.45 g / cm 3 , module 2.9). The rest of the plate (second working electrode, the area of which is 0.6 dm 2 ) is immersed in the first tank filled with 20% sulfuric acid solution. An alternating current is passed between the auxiliary electrodes, the rms value of which is 1 A. The device, material and geometric dimensions of the first and second working tanks and counter electrodes are the same as in the first example.
Процесс сопряженного анодирования и микродуговой обработки различных участков пластины осуществляют в течение 20 мин. На первом участке поверхности пластины загораются микродуговые разряды; т.е реализуют процесс микродуговой обработки по механизму, описанному во втором примере. На поверхности второго рабочего электрода осуществляют процесс анодирования. Затем перемещают пластину, осуществляя нахождение ее непокрытого участка, поверхность пластины ранее находящейся в диэлектрической пробке, во второй электролит и, проведя герметичное разделение электролитов, находящихся в резервуарах при помощи этой пробки, вновь проводят процесс. Вновь при среднеквадратичном значение тока 0,1 А при прочем одинаковом технологическом режиме проводят процесс в течение 3 мин.The process of conjugate anodizing and microarc treatment of various sections of the plate is carried out for 20 minutes In the first section of the plate surface, microarc discharges light up; i.e., they realize the microarc treatment process according to the mechanism described in the second example. On the surface of the second working electrode, an anodization process is carried out. Then the plate is moved, finding its uncovered portion, the surface of the plate previously located in the dielectric plug, into the second electrolyte and, having hermetically separated the electrolytes in the tanks using this plug, the process is carried out again. Again, at a mean square current value of 0.1 A with other identical technological conditions, the process is carried out for 3 minutes.
Покрытие, полученное на первой части пластины имеет толщину 31,3±2,2 мкм, серо-белый цвет. Покрытие, полученное на второй (нижней) части поверхности пластины, имеет толщину 14,1±0,5 мкм, желто-золотистый цвет.The coating obtained on the first part of the plate has a thickness of 31.3 ± 2.2 μm, gray-white color. The coating obtained on the second (lower) part of the surface of the plate has a thickness of 14.1 ± 0.5 μm, yellow-golden color.
В изобретении достигается получение покрытий с заданными различными свойствами и толщиной на различных участках поверхности изделия без оставшихся не покрытых участков на его поверхности. При этом сокращают энергозатраты более чем в два раза по сравнению со способами микродугового нанесения покрытия на металлическое изделие, причем для получения покрытий одновременно одну часть поверхности изделия обрабатывают по одному заданному технологическому режиму, а другую часть поверхности - по другому заданному технологическому режиму без использования непосредственных электроконтактов этих частей поверхности с токоподводом.The invention achieves the production of coatings with predetermined various properties and thicknesses at different parts of the surface of the product without remaining uncoated areas on its surface. At the same time, energy costs are reduced by more than two times in comparison with the methods of microarc coating on a metal product, moreover, to obtain coatings, one part of the surface of the product is simultaneously treated according to one predetermined technological mode, and the other part of the surface is treated according to another predetermined technological mode without using direct electrical contacts these parts of the surface with a current lead.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012113340/02A RU2483145C1 (en) | 2012-04-06 | 2012-04-06 | Electrochemical process of coating metallic parts |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012113340/02A RU2483145C1 (en) | 2012-04-06 | 2012-04-06 | Electrochemical process of coating metallic parts |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2483145C1 true RU2483145C1 (en) | 2013-05-27 |
Family
ID=48791921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012113340/02A RU2483145C1 (en) | 2012-04-06 | 2012-04-06 | Electrochemical process of coating metallic parts |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2483145C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2286406C1 (en) * | 2005-11-07 | 2006-10-27 | Закрытое Акционерное Общество "НАМИП" | Method for electrolytic microplasma deposition of coatings on current conductive article |
| RU2324771C1 (en) * | 2006-12-27 | 2008-05-20 | ООО "Научно-технический центр "Технический аудит и диагностика" | Method of electrolytic microplasmous coating application on conductive part |
| RU2389830C2 (en) * | 2008-04-21 | 2010-05-20 | Алексей Александрович Никифоров | Method for micro-arc oxidation |
| CN102181900A (en) * | 2011-05-24 | 2011-09-14 | 昆山金利表面材料应用科技股份有限公司 | Patterned micro-arc oxidizing method |
-
2012
- 2012-04-06 RU RU2012113340/02A patent/RU2483145C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2286406C1 (en) * | 2005-11-07 | 2006-10-27 | Закрытое Акционерное Общество "НАМИП" | Method for electrolytic microplasma deposition of coatings on current conductive article |
| RU2324771C1 (en) * | 2006-12-27 | 2008-05-20 | ООО "Научно-технический центр "Технический аудит и диагностика" | Method of electrolytic microplasmous coating application on conductive part |
| RU2389830C2 (en) * | 2008-04-21 | 2010-05-20 | Алексей Александрович Никифоров | Method for micro-arc oxidation |
| CN102181900A (en) * | 2011-05-24 | 2011-09-14 | 昆山金利表面材料应用科技股份有限公司 | Patterned micro-arc oxidizing method |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ТОМАШОВ Н.Д. и др. Толстослойное анодирование алюминия и его сплавов. - М.: Машиностроение, 1968, с.124-133. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hakimizad et al. | The effect of pulse waveforms on surface morphology, composition and corrosion behavior of Al2O3 and Al2O3/TiO2 nano-composite PEO coatings on 7075 aluminum alloy | |
| JP4673903B2 (en) | Metal oxide and / or metal hydroxide coated conductive material | |
| Timoshenko et al. | Investigation of plasma electrolytic oxidation processes of magnesium alloy MA2-1 under pulse polarisation modes | |
| Kityk et al. | Electropolishing of aluminium in a deep eutectic solvent | |
| Akbari et al. | Electrochemically-induced TiO2 incorporation for enhancing corrosion and tribocorrosion resistance of PEO coating on 7075 Al alloy | |
| Chung et al. | Effect of current density and concentration on microstructure and corrosion behavior of 6061 Al alloy in sulfuric acid | |
| Barchiche et al. | A better understanding of PEO on Mg alloys by using a simple galvanostatic electrical regime in a KOH–KF–Na3PO4 electrolyte | |
| RU2006133098A (en) | METHOD FOR ANODIZING METAL SURFACES AND INTENDED FOR THIS COMPOSITION | |
| Tang et al. | High-corrosion resistance of the microarc oxidation coatings on magnesium alloy obtained in potassium fluotitanate electrolytes | |
| Jiang et al. | Micro-arc oxidation (MAO) to improve the corrosion resistance of magnesium (Mg) alloys | |
| KR102056412B1 (en) | Method of forming oxide film using plasma electrolytic oxidation | |
| Rehman et al. | Structure and corrosion properties of the two-step PEO coatings formed on AZ91D Mg alloy in K2ZrF6-based electrolyte solution | |
| Sobolev et al. | Comparison of plasma electrolytic oxidation coatings on Al alloy created in aqueous solution and molten salt electrolytes | |
| KR101214400B1 (en) | Plasma electrolytic oxidation coating method for aluminum metal and aluminum metal-oxide | |
| Kim et al. | Composite plasma electrolytic oxidation to improve the thermal radiation performance and corrosion resistance on an Al substrate | |
| CN101260555B (en) | Plasma liquid phase electrolysis method for ceramic film deposited on surface of copper and alloy thereof | |
| Bogdashkina et al. | Influence of nickel sulfate additives to electrolytes subjected to microarc oxidation on the structure, composition, and properties of coatings formed on titanium | |
| Loghman et al. | Corrosion Behavior of PEO Coatings on 6061 Al Alloy: Effect of Sodium Fluoride Addition to Aluminate based Electrolyte. | |
| Songur et al. | Taguchi optimization of PEO process parameters for corrosion protection of AA7075 alloy | |
| Zhang et al. | Preparation, microstructure and corrosion resistance of Al2O3 coatings by cathodic plasma electrolytic deposition on sintered NdFeB permanent magnet | |
| RU2483145C1 (en) | Electrochemical process of coating metallic parts | |
| US20080087551A1 (en) | Method for anodizing aluminum alloy and power supply for anodizing aluminum alloy | |
| Asoh et al. | Design of Multiphase Metal Balls via Maskless Localized Anodization Based on Bipolar Electrochemistry | |
| RU2389830C2 (en) | Method for micro-arc oxidation | |
| Liu et al. | Characterization of anodized titanium for hydrometallurgical applications—Evidence for the reduction of cupric on titanium dioxide |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180407 |