RU2694441C1 - Способ получения толстослойных теплозащитных покрытий методом микродугового оксидирования на высококремнистом алюминиевом сплаве - Google Patents
Способ получения толстослойных теплозащитных покрытий методом микродугового оксидирования на высококремнистом алюминиевом сплаве Download PDFInfo
- Publication number
- RU2694441C1 RU2694441C1 RU2018135146A RU2018135146A RU2694441C1 RU 2694441 C1 RU2694441 C1 RU 2694441C1 RU 2018135146 A RU2018135146 A RU 2018135146A RU 2018135146 A RU2018135146 A RU 2018135146A RU 2694441 C1 RU2694441 C1 RU 2694441C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrolyte
- voltage
- anode
- current
- aluminum alloy
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
- C25D11/06—Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для тепловой защиты деталей объектов машиностроения, например поршней и головок блоков цилиндров двигателей внутреннего сгорания. Способ включает установку детали в электролите на токопроводящем держателе, покрытом изоляционным материалом, создание рабочего напряжения между деталью и электролитом, представляющим собой водный раствор едкого калия и жидкого стекла при концентрации каждого вещества 4 г/л, повышение напряжения до возникновения микродугового разряда на поверхности детали, при этом микродуговое оксидирование проводят в течение 1,5-2,0 часов при силе тока I=10-17 А, соотношении анодного и катодного тока 1:1 и напряжении на аноде Ua=250-350 В. Технический результат: повышение толщины оксидного керамического покрытия и, соответственно, его теплозащитных свойств, на высококремнистых заэвтектических алюминиевых сплавах с содержанием кремния более 12%. 1 пр.
Description
Изобретение относится к области электрохимической обработки поверхностей деталей из высококремнистых алюминиевых сплавов методом микродугового оксидирования (МДО) для создания толстослойных теплозащитных покрытий и может быть использовано для тепловой защиты деталей объектов машиностроения, например, поршней и головок блоков цилиндров двигателей внутреннего сгорания.
Известен способ микродугового оксидирования металлов и сплавов для получения декоративных и электроизоляционных покрытий, заключающийся в том, что оксидируемую деталь помещают в ванну-электролизер с перемешиваемым электролитом и подвергают обработке микродуговым оксидированием, перемешивание электролита производят мешалкой-электродом (патент РФ №2251595, МПК C25D 11/02, опубл. 10.05.2005 г). Этот способ при скорости перемешивания электролита 0,8-1 м/с и плотности тока 20 А/дм2 позволяет получить покрытия толщиной 225 мкм за 100 мин.
Недостатком этого способа является необходимость использования специальной мешалки-электрода, при этом скорость вращения мешалки должна быть определенной и подбираться в соответствии с конфигурацией покрываемой детали.
Известен способ получения толстослойных износостойких покрытий методом МДО для пар трения объектов машиностроения с целью увеличения их ресурса с повышенными значениями микротвердости и толщины(патент РФ №2541246, МПК C25D 11/02, опубл. 10.02.2015 г). Этот способ обеспечивае тполучение покрытия с большой толщиной с одновременным снижением трудоемкости и энергоемкости за счет оптимально подобранной концентрации веществ, входящих в состав электролита, и оптимальных параметров процесса МДО. В этом методе, в качестве электролита используют водный раствор едкого калия и жидкого стекла при концентрации каждого вещества 2,5 г/л, процесс микродугового оксидирования ведут в течение 2,5-3,5 часов при силе тока I=4,5÷42 А, соотношении анодного и катодного тока 1:1 и напряжении на аноде Ua=200÷415 В. На алюминиевом сплаве АК12Д при таких режимах удается получить покрытие с микротвердостью Нμ=16 ГПа, и толщиной - 160 мкм.
Недостатком аналога является высокая трудоемкость процесса и невозможность получения толстослойных покрытий на заэвтектических алюминиевых сплавах с содержанием кремния более 12%.
Наиболее близким к заявляемому является способ получения толстослойных защитных покрытий с высокой адгезией на деталях из вентильных металлов или их сплавов в режиме микродугового оксидирования, включающий установку детали в электролите на токопроводящем держателе, покрытом изоляционным материалом, создание рабочего напряжения между деталью и электролитом, повышение напряжения до возникновения микродугового разряда на поверхности детали. Держатель детали снаружи, на границе «воздух - электролит»покрыт электроизоляционным материалом. В одном из вариантов осуществления изобретения используют электролит, содержащий смесь едкого калия и жидкого стекла при концентрации каждого вещества 4 г/л с напряжением 700 В (патент РФ №2228973, МПК C25D 11/02, опубл. 20.05.2004 г).
Недостатком прототипа является высокая энергоемкость получения покрытия большой толщины ввиду необходимости обеспечения высокого напряжения, вплоть до 700 В, что увеличивает энергопотребление.
Задачей изобретения является получение толстослойных теплозащитных покрытий методом МДО для деталей объектов машиностроения с целью увеличения их теплостойкости, а также снижение трудоемкости и энергоемкости за счет оптимально подобранной концентрации веществ, входящих в состав электролита, и оптимальных параметров процесса МДО.
Технический результат - повышение толщины оксидного керамического покрытия и, соответственно, его теплозащитных свойств, на высококремнистых заэвтектических алюминиевых сплавах с содержанием кремния более 12%.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается способом получения толстослойных теплозащитных покрытий на высококремнистом сплаве микродуговым оксидированием, по которому устанавливают деталь в электролите на токопроводящем держателе, покрытом изоляционным материалом, создают рабочее напряжение между деталью и электролитом, представляющем собой водный раствор едкого калия и жидкого стекла при концентрации каждого вещества 4 г/л, повышают напряжение до возникновения микродугового разряда на поверхности детали, согласно изобретению, микродуговое оксидирование проводят в течение 1,5-2,0 часов при силе тока I=10÷17 А, соотношении анодного и катодного тока 1:1 и напряжении на аноде Ua=250÷350 В.
Технический результат заявляемого изобретения достигается благодаря следующему. Концентрация едкого калия и жидкого стекла 4 г/л выбрана исходя из результатов проведенных исследований по оптимизации процесса МДО, которые показали, что максимальную толщину и микротвердость МДО-слоя можно получить при указанной концентрации веществ, при длительности процесса 1,5-2 часа, при силе тока I=10÷17 А, соотношении анодного и катодного тока 1:1 и напряжении на аноде Ua=250÷350 В.
Кроме того, выбранные параметры процесса МДО и концентрации веществ, входящих в состав электролита, обеспечивают снижение трудоемкости и энергоемкости получения покрытия.
Осуществление изобретения раскрыто в примере конкретной реализации.
Пример конкретной реализации способа.
Методом МДО было сформировано теплозащитное покрытие на лабораторном образце, изготовленном из заэвтектического алюминиевого сплава AlSi25CuNiMg (содержание кремния 25-26%).
Предлагаемый способ получения толстослойного теплозащитного покрытия реализован с использованием установки МДО, которая состоит из ванны, заполненной электролитом, в которую погружают катод и анод (функцию анода выполняет лабораторный образец из алюминиевого сплава), затем через них пропускают электрический ток.
Электролит состоит из дистиллированной воды с добавлением 4 г/л КОН и 4 г/л Na2SiO3(жидкое стекло). МДО - обработку ведут в течение 1,5-2 часов. Процесс оксидирования протекает при силе тока на аноде и катоде I=10÷17 А. В процессе обработки контролируются следующие параметры процесса:
Ia - сила тока на аноде,
Ik - сила тока на катоде,
Ua - падение напряжения на аноде,
Uk-падение напряжения на катоде,
t - температура электролита.
В процессе обработки эти параметры имели следующие значения:
Ia=10÷17 А
Ik=10÷17 A
Ua=270÷292 B
Uk=50÷105 B
t=25÷48°C.
После обработки образца по заявляемому способу максимальная толщина слоя составила 283 мкм. По сравнению с прототипом, у которого толщина слоя составляет 140 мкм, по заявляемому способу получено покрытие большей толщины и, соответственно, теплостойкости.
Таким образом, предложенное изобретение позволяет получить толстослойное теплозащитное покрытие методом МДО с повышенными значениями толщины, а также снизить энергоемкость за счет оптимально подобранной концентрации веществ, входящих в состав электролита, и оптимальных параметров процесса МДО.
Claims (1)
- Способ получения толстослойных теплозащитных покрытий на высококремнистом алюминиевом сплаве микродуговым оксидированием, включающий установку детали в электролите на токопроводящем держателе, покрытом изоляционным материалом, создание рабочего напряжения между деталью и электролитом, представляющим собой водный раствор едкого калия и жидкого стекла при концентрации каждого вещества 4 г/л, повышение напряжения до возникновения микродугового разряда на поверхности детали, отличающийся тем, что микродуговое оксидирование проводят в течение 1,5-2,0 часов при силе тока I=10-17 А, соотношении анодного и катодного тока 1:1 и напряжении на аноде Ua=250-350 В.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018135146A RU2694441C1 (ru) | 2018-10-04 | 2018-10-04 | Способ получения толстослойных теплозащитных покрытий методом микродугового оксидирования на высококремнистом алюминиевом сплаве |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018135146A RU2694441C1 (ru) | 2018-10-04 | 2018-10-04 | Способ получения толстослойных теплозащитных покрытий методом микродугового оксидирования на высококремнистом алюминиевом сплаве |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2694441C1 true RU2694441C1 (ru) | 2019-07-15 |
Family
ID=67309304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018135146A RU2694441C1 (ru) | 2018-10-04 | 2018-10-04 | Способ получения толстослойных теплозащитных покрытий методом микродугового оксидирования на высококремнистом алюминиевом сплаве |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2694441C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2763137C1 (ru) * | 2021-02-11 | 2021-12-27 | Акционерное общество "ЗЕНТОРН" | Каталитически активный термобарьерный керамический модификационный слой на поверхности дна поршня, и/или сферы, и/или выпускных каналов головки двс и способ его формирования |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2168039C2 (ru) * | 1996-07-05 | 2001-05-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - ВНИИГАЗ" | Двигатель внутреннего сгорания с уменьшенным теплоотводом и способ его изготовления |
| RU2228973C2 (ru) * | 2002-03-04 | 2004-05-20 | Никифоров Алексей Александрович | Способ получения толстослойных защитных покрытий с высокой адгезией на деталях из вентильных металлов или их сплавов в режиме микродугового оксидирования |
| RU2541246C1 (ru) * | 2013-11-21 | 2015-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Способ получения толстослойных износостойких покрытий методом микродугового оксидирования |
| RU2616146C1 (ru) * | 2016-01-12 | 2017-04-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Способ тепловой защиты поршня двигателя внутреннего сгорания из алюминиевых сплавов |
-
2018
- 2018-10-04 RU RU2018135146A patent/RU2694441C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2168039C2 (ru) * | 1996-07-05 | 2001-05-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - ВНИИГАЗ" | Двигатель внутреннего сгорания с уменьшенным теплоотводом и способ его изготовления |
| RU2228973C2 (ru) * | 2002-03-04 | 2004-05-20 | Никифоров Алексей Александрович | Способ получения толстослойных защитных покрытий с высокой адгезией на деталях из вентильных металлов или их сплавов в режиме микродугового оксидирования |
| RU2541246C1 (ru) * | 2013-11-21 | 2015-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Способ получения толстослойных износостойких покрытий методом микродугового оксидирования |
| RU2616146C1 (ru) * | 2016-01-12 | 2017-04-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Способ тепловой защиты поршня двигателя внутреннего сгорания из алюминиевых сплавов |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2763137C1 (ru) * | 2021-02-11 | 2021-12-27 | Акционерное общество "ЗЕНТОРН" | Каталитически активный термобарьерный керамический модификационный слой на поверхности дна поршня, и/или сферы, и/или выпускных каналов головки двс и способ его формирования |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Fattah-Alhosseini et al. | Plasma electrolytic oxidation (PEO) process on commercially pure Ti surface: effects of electrolyte on the microstructure and corrosion behavior of coatings | |
| Mohedano et al. | PEO of pre-anodized Al–Si alloys: Corrosion properties and influence of sealings | |
| CN103339298B (zh) | 非金属涂层和其制造方法 | |
| Martin et al. | The influence of metallurgical state of substrate on the efficiency of plasma electrolytic oxidation (PEO) process on magnesium alloy | |
| CN103643278B (zh) | 一种汽车配件铝材微弧氧化的方法 | |
| RU2124588C1 (ru) | Способ микроплазменного оксидирования вентильных металлов и их сплавов и устройство для его осуществления | |
| CN109267136A (zh) | 基于原位生长的钛螺栓表面陶瓷化的方法 | |
| RU2694441C1 (ru) | Способ получения толстослойных теплозащитных покрытий методом микродугового оксидирования на высококремнистом алюминиевом сплаве | |
| CN101333673B (zh) | 用于微弧氧化制备纳米陶瓷涂层的电解液及处理方法 | |
| Cheng et al. | Effect of NaOH on plasma electrolytic oxidation of A356 aluminium alloy in moderately concentrated aluminate electrolyte | |
| RU2541246C1 (ru) | Способ получения толстослойных износостойких покрытий методом микродугового оксидирования | |
| RU2390587C2 (ru) | Способ упрочнения седел клапанов двигателя внутреннего сгорания из алюминиевого сплава | |
| RU2569259C1 (ru) | Способ получения защитных полимерсодержащих покрытий на металлах и сплавах | |
| CN111979569B (zh) | 隔热涂层、被涂部件以及制造被涂部件的方法 | |
| RU2110623C1 (ru) | Способ получения покрытия на металлах с униполярной проводимостью | |
| Krishtal | Oxide Layer Formation by Micro-Arc Oxidation on Structurally Modified Al-Si Alloys and Applications for Large-Sized Articles Manufacturing | |
| CN108441912B (zh) | 铝合金表面Al3C4-Al2O3-ZrO2耐磨复合涂层的制备方法 | |
| Toulabifard et al. | Synergistic effect of W incorporation and pulsed current mode on wear and tribocorrosion resistance of coatings grown by plasma electrolytic oxidation on 7075 Al alloy | |
| RU2263164C1 (ru) | Способ нанесения защитных покрытий на алюминий и его сплавы | |
| KR100573027B1 (ko) | 알루미늄 합금으로 제조된 물품의 마이크로아크 산화 공정 | |
| Stoychev et al. | The influence of pulse frequency on the hardness of bright copper electrodeposits | |
| RU2392360C1 (ru) | Способ получения антикоррозионных покрытий на стали | |
| RU2437967C1 (ru) | Способ осаждения композиционных покрытий никель-ванадий-фосфор-нитрид бора | |
| CN107345309B (zh) | 一种高硅铝合金等离子体电解氧化陶瓷涂层制备方法 | |
| RU2218454C2 (ru) | Способ формирования износостойких покрытий |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20210125 |