RU2194804C2 - Method for forming protective coatings onto surface of metals and alloys - Google Patents
Method for forming protective coatings onto surface of metals and alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2194804C2 RU2194804C2 RU2000126703/02A RU2000126703A RU2194804C2 RU 2194804 C2 RU2194804 C2 RU 2194804C2 RU 2000126703/02 A RU2000126703/02 A RU 2000126703/02A RU 2000126703 A RU2000126703 A RU 2000126703A RU 2194804 C2 RU2194804 C2 RU 2194804C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrolyte
- porous screen
- screen
- metals
- alloys
- Prior art date
Links
Landscapes
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электрохимической обработке поверхности металлов и сплавов для формирования на их поверхности коррозионно-, тепло- и износостойких покрытий и придания им защитных диэлектрических и декоративных свойств и может быть использовано, например, в машиностроении, радиоэлектронике, химической промышленности, медицине, авиации и т.д. The invention relates to electrochemical surface treatment of metals and alloys to form corrosion, heat and wear-resistant coatings on their surface and impart protective dielectric and decorative properties to them and can be used, for example, in mechanical engineering, radio electronics, chemical industry, medicine, aviation, etc. .d.
Известен "Способ микродугового получения защитных пленок на поверхности металлов и их сплавов", включающий обработку постоянным током в водном электролите, содержащем фосфат и метаванадат, причем обработку ведут при плотности тока 5-15 А/дм2 в течение 5-15 мин в электролите, содержащем в качестве фосфата гексаметафосфат натрия или аммония при следующем соотношении компонентов, г/л:
Гексаметафосфат натрия - 20 - 50
Метаванадат натрия или аммония - 10 - 25
при рН 3-8.The known "Method of microarc obtaining protective films on the surface of metals and their alloys", including the processing of direct current in an aqueous electrolyte containing phosphate and metavanadate, and the processing is carried out at a current density of 5-15 A / DM 2 for 5-15 minutes in the electrolyte, containing sodium or ammonium hexametaphosphate as phosphate in the following ratio of components, g / l:
Sodium hexametaphosphate - 20 - 50
Sodium or ammonium metavanadate - 10 - 25
at pH 3-8.
Патент РФ 2061107; МКИ 6 C 25 D 11/06. RF patent 2061107; MKI 6 C 25 D 11/06.
Дата публ. 27.05.96 г., бюлл. 15. Publication Date 05/27/96, bull. fifteen.
Патентообладатель: Институт химии Дальневосточного отделения РАН. Patent holder: Institute of Chemistry, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences.
"Способ нанесения электролитического покрытия на поверхности металлов или сплавов", включающий погружение обрабатываемого материала, служащего первым электродом, и второго электрода в электролит, приложения напряжения между ними в форме ведомых нагрузкой базовых импульсов до зажигания множества микроразрядов, равномерно распределенных по поверхности обрабатываемого материала и поддержание напряжения до получения покрытия заданной толщины, причем дополнительно к базовым импульсам напряжения возбуждают наложенные на них инициирующие импульсы. "A method of applying an electrolytic coating on the surface of metals or alloys", including immersing the processed material, which serves as the first electrode, and the second electrode in the electrolyte, applying a voltage between them in the form of load-driven basic pulses to ignite many microdischarges uniformly distributed over the surface of the processed material voltage to obtain a coating of a given thickness, and in addition to the basic voltage pulses excite the superimposed on them initiate s pulses.
Патент РФ 2112086. МКИ 6 C 25 D 11/00. RF patent 2112086. MKI 6 C 25 D 11/00.
Дата публ. 27.05.98 г., бюлл. 25. Publication Date 05/27/98, bull. 25.
Патентообладатель: ЗАО "ТЕХНО-ТМ". Patent holder: CJSC "TECHNO-TM".
"Способ нанесения коррозионно- и износостойкого оксидного слоя с локально уменьшенной толщиной на поверхности металлической детали", заключающийся в использовании постоянного или импульсного тока, причем перед погружением в электролит на обрабатываемую деталь, использующуюся в качестве катода, устанавливают вспомогательный анод, отводящий анодирующий ток с участков, не требующих покрытия. "A method of applying a corrosion-resistant and wear-resistant oxide layer with a locally reduced thickness on the surface of a metal part", which consists in using direct or pulsed current, and before immersing in the electrolyte on the workpiece that is used as a cathode, an auxiliary anode is installed that removes the anodizing current from the sections not requiring coverage.
Патент Германии 4442792. МКИ 6 C 25 D 11/02. German patent 4442792. MKI 6 C 25 D 11/02.
Дата публ. 04.05.98 г. в бюлл. 4-98 г. Publication Date 05/04/98 in the bull. 4-98 g.
ИСМ вып. 50. ISM issue. fifty.
"Способ получения тонкослойного керамического покрытия" на поверхности черных и цветных металлов путем микродугового окисления, причем в качестве материалов для одного из электродов используют сплав, содержащий алюминий и 4-10% меди, для второго электрода - не растворяющийся в электролите материал. Электролитом служит водный раствор щелочи (1-6 г/л) и силиката натрия (4-6 г/л), в котором диспергируют в количестве 0,5-2,0 г/л порошок, состоящий из диоксида кремния (90%) и оксида алюминия (10%). "A method of producing a thin-layer ceramic coating" on the surface of ferrous and non-ferrous metals by microarc oxidation, moreover, an alloy containing aluminum and 4-10% copper is used as the material for one of the electrodes, and the material insoluble in the electrolyte is used for the second electrode. The electrolyte is an aqueous solution of alkali (1-6 g / l) and sodium silicate (4-6 g / l), in which a powder consisting of silicon dioxide (90%) is dispersed in an amount of 0.5-2.0 g / l and alumina (10%).
Заявка РСТ (WO) 9703231. МКИ 6 C 25 D 11/02. PCT Application (WO) 9703231. MKI 6 C 25 D 11/02.
Дата публ. 05.05.1998 г.; бюлл. 5/98 г.; ИСМ вып. 50. Publication Date 05/05/1998; bull. 5/98 g .; ISM issue. fifty.
К недостаткам вышеописанных способов обработки поверхностей металлов относятся: сложность обработки в ваннах с электролитом крупногабаритных деталей, а также невозможность обработки поверхности деталей непосредственно в условиях эксплуатации. The disadvantages of the above methods of surface treatment of metals include: the complexity of processing in bathtubs with electrolyte large parts, as well as the inability to surface treatment of parts directly in operating conditions.
Наиболее близким аналогом к предлагаемому в качестве изобретения техническому решению является "Способ обработки поверхности на месте", применяемый на ограниченном участке, например для летательных аппаратов в условиях эксплуатации, обработку ведут с помощью устройства, содержащего электропроводный экран с изолирующим элементом из волокна и упругой мембраной, прикрепляемой к поверхности. Способ осуществляется путем подачи жидкого состава к изолирующему элементу и прикладыванием разности потенциалов между экраном и поверхностью, при этом идущий через жидкий состав ток способствует нанесению защитного покрытия. The closest analogue to the technical solution proposed as an invention is the "Surface treatment method in place", applied in a limited area, for example, for aircraft in operating conditions, processing is carried out using a device containing an electrically conductive screen with an insulating element of fiber and an elastic membrane, attached to the surface. The method is carried out by supplying a liquid composition to an insulating element and applying a potential difference between the screen and the surface, while the current flowing through the liquid composition contributes to the application of a protective coating.
Заявка ЕПВ (ЕР) 0340733, МКИ 4 C 25 D 11/04. Application EPO (EP) 0340733, MKI 4 C 25 D 11/04.
Дата публ. 08.11.89 г., бюлл. 6-1990 г., ИСМ вып. 71. Publication Date 11/08/89, bull. 6-1990, ISM issue. 71.
Недостатком вышеописанного способа является применение для процесса оксидирования металлов неподвижного устройства, прикрепляемого к обрабатываемой поверхности с помощью упругой мембраны, и, как следствие, невозможность обработки больших поверхностей. The disadvantage of the above method is the use for the process of metal oxidation of a stationary device attached to the treated surface using an elastic membrane, and, as a consequence, the inability to process large surfaces.
К техническому результату, достигаемому с помощью предлагаемого способа обработки поверхности металлов и сплавов, относятся возможность перемещения устройства для обработки относительно обрабатываемой поверхности и вследствие этого сокращение времени обработки, перенастройки оборудования в широком диапазоне режимных параметров, а также возможность регулирования толщины покрытия, сокращение объема потребляемого электролита и величины тока, обеспечивая при этом высокое качество защитного покрытия, а также возможность регулирования спектра цветового покрытия на больших поверхностях путем варьирования скорости перемещения устройства. The technical result achieved using the proposed method for processing the surface of metals and alloys includes the ability to move the processing device relative to the surface to be treated and, as a result, reduce processing time, reconfigure equipment in a wide range of operating parameters, as well as the ability to control the coating thickness and reduce the amount of consumed electrolyte and current values, while ensuring high quality of the protective coating, as well as the ability to be regulated I spectral color coating on large surfaces by varying the speed of movement of the device.
Технический результат достигается тем, что в способе получения защитных покрытий на поверхности металлов и сплавов путем микродугового оксидирования с помощью устройства, снабженного электролитом и пористым экраном, через который подается жидкий электролит, и приложением напряжения между обрабатываемым участком и пористым экраном, при этом подача электролита через пористый экран, имеющий переменную толщину сечения, осуществляют с расходом 4-8 л/мин. Обработку ведут в течение 3-10 минут при нарастающем напряжении до 190 В и плотности тока до 5 А/дм2.The technical result is achieved by the fact that in the method of producing protective coatings on the surface of metals and alloys by microarc oxidation using a device equipped with an electrolyte and a porous screen through which liquid electrolyte is supplied, and applying voltage between the treated area and the porous screen, while supplying the electrolyte through a porous screen having a variable section thickness is carried out at a flow rate of 4-8 l / min. Processing is carried out for 3-10 minutes with increasing voltage up to 190 V and current density up to 5 A / dm 2 .
Процесс оксидирования осуществляют путем перемещения устройства по обрабатываемой поверхности, при этом вектор скорости перемещения и вектор максимального градиента толщины сечения пористого экрана взаимно перпендикулярны и находятся в зависимости от следующего соотношения:
где V - скорость перемещения пористого экрана, м/с;
Нmах - максимальная толщина сечения экрана, м;
Hmin - минимальная толщина сечения экрана, м;
U - напряжение электрического тока между экраном и обрабатываемой поверхностью, В.The oxidation process is carried out by moving the device along the treated surface, while the vector of the velocity of movement and the vector of the maximum gradient of the thickness of the cross section of the porous screen are mutually perpendicular and depend on the following ratio:
where V is the velocity of the porous screen, m / s;
Нmах - maximum thickness of the screen section, m;
Hmin is the minimum thickness of the screen section, m;
U is the voltage of the electric current between the screen and the workpiece, V.
Способ осуществляется следующим образом. Деталь с очищенной и обезжиренной поверхностью устанавливают на противень для сбора стекающего электролита. Обрабатываемая деталь является анодом, в качестве катода используется специальное перемещаемое устройство с пластиной из нержавеющей стали. The method is as follows. A part with a cleaned and degreased surface is mounted on a baking sheet to collect the draining electrolyte. The workpiece is an anode; a special movable device with a stainless steel plate is used as a cathode.
Проведены эксперименты, позволяющие осуществить данный способ в условиях производства и получить положительные результаты. Experiments have been carried out that make it possible to carry out this method in a production environment and obtain positive results.
Для апробирования использовали лист из сплава ПТ-ЗВ толщиной 4 мм и площадью 1м2. В качестве катода применили пластину из нержавеющей стали площадью 1 дм2.For testing, a PT-ZV alloy sheet with a thickness of 4 mm and an area of 1 m 2 was used . As a cathode, a stainless steel plate with an area of 1 dm 2 was used .
Состав электролита: Na3PO4•12H2O, остальное вода. Прокачивая электролит через электрод и экран с расходом 6 л/мин, постепенно увеличивая напряжение, и при напряжении U=190 В и плотности тока i=5 А/дм начинается процесс микродугового оксидирования на поверхности детали под электродом. Выдерживая устройство 3-10 мин - время, достаточное для получения заданного слоя оксида, перемещаем его по обрабатываемой поверхности.The composition of the electrolyte: Na 3 PO 4 • 12H 2 O, the rest is water. Pumping the electrolyte through the electrode and the screen with a flow rate of 6 l / min, gradually increasing the voltage, and at a voltage U = 190 V and current density i = 5 A / dm, the process of microarc oxidation on the surface of the part under the electrode begins. Holding the device for 3-10 minutes - enough time to obtain a given oxide layer, we move it along the treated surface.
После оксидирования лист промыли и просушили. Полученное покрытие удовлетворяет предъявляемым требованиям. After oxidation, the sheet was washed and dried. The resulting coating meets the requirements.
Для получения поверхности различного цвета предлагается разрушать анодную пленку в зоне, подлежащей окрашиванию, и проводить вторичное анодирование в условиях микроплазменных разрядов, обеспечивающих формирование окрашенных пленок. Поскольку в предлагаемом изобретении деталь не погружается в ванну, то для изменения цвета окраски на больших площадях достаточно изменить в соответствующем месте режим оксидирования (подобрав напряжение формирования анодной пленки U1 и плотность тока i1) или изменить состав электролита, ввести в него ингибирующие добавки. Таким образом, пленка приобретает окраску, соответствующую иону-модификатору в электролите. Кроме того, данный способ получения разноцветного покрытия использует различную конструкцию электрода и пористого экрана с переменным расстоянием поверхности электрода от обрабатываемой поверхности.To obtain a surface of various colors, it is proposed to destroy the anode film in the zone to be stained, and to conduct secondary anodizing under microplasma discharges, which ensure the formation of colored films. Since in the present invention the part is not immersed in the bath, to change the color of the paint over large areas, it is enough to change the oxidation mode in the appropriate place (by selecting the anode film formation voltage U 1 and current density i 1 ) or change the electrolyte composition and introduce inhibitory additives into it. Thus, the film acquires a color corresponding to the modifier ion in the electrolyte. In addition, this method of obtaining a multi-colored coating uses a different design of the electrode and the porous screen with a variable distance of the electrode surface from the surface to be treated.
В отличие от существующих способов оксидирования, где для поддержания требуемой плотности тока применяют источники питания, выдерживающие ток до 500 А, использовалась установка мощностью всего 2 кВт, обеспечивающая необходимые параметры процесса. Для проведения процесса применили электролит в объеме 50 литров, что во много раз меньше известных аналогичных технологий. Unlike existing oxidation methods, where power sources withstanding currents up to 500 A are used to maintain the required current density, a plant with a capacity of only 2 kW was used, which provides the necessary process parameters. An electrolyte of 50 liters was used for the process, which is many times less than the known similar technologies.
Применение предложенного технического решения позволит восстановить утраченные покрытия, получить покрытия различной толщины на поверхности деталей, выполнить местное оксидирование, обеспечить возможность нанесения покрытия на крупногабаритные детали или конструкции, а также на изделия с переменным профилем, сократить время обработки из-за подвижности устройства и снизить расход электролита при одновременном обеспечении высокого качества получаемого защитного покрытия и, кроме того, обеспечить нанесение широкого спектра цветового покрытия на поверхности изделий путем варьирования скорости перемещения устройства для обработки. Application of the proposed technical solution will restore lost coatings, obtain coatings of different thicknesses on the surface of parts, perform local oxidation, provide the ability to coat large parts or structures, as well as products with a variable profile, reduce processing time due to the mobility of the device and reduce consumption electrolyte while ensuring high quality of the resulting protective coating and, in addition, to ensure the application of a wide range of color a coating on the surface of articles by varying the speed of movement of the device for processing.
Claims (1)
где V - скорость перемещения пористого экрана, м/с;
Нmax - максимальная толщина сечения экрана, м;
Нmin - минимальная толщина сечения экрана, м;
U - напряжение электрического тока между экраном и обрабатываемой поверхностью, В.A method of obtaining a protective coating on the surface of metals and alloys by microarc oxidation using a device equipped with an electrode and a porous screen through which a liquid electrolyte is supplied and applying voltage between the treated surface area and the porous screen, characterized in that the electrolyte is fed through a porous screen having a variable section thickness, is carried out with a flow rate of 4-8 l / min with increasing voltage and current density up to 190 V and 5 A / dm 2, respectively, for 3-10 minutes, and the process idings are carried out by moving the device along the surface to be treated, while the vector of the velocity of movement and the vector of the maximum gradient of the thickness of the cross section of the porous screen are mutually perpendicular and depend on the following ratio:
where V is the velocity of the porous screen, m / s;
Нmax - maximum thickness of the screen section, m;
Нmin - the minimum thickness of the screen section, m;
U is the voltage of the electric current between the screen and the workpiece, V.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000126703/02A RU2194804C2 (en) | 2000-10-23 | 2000-10-23 | Method for forming protective coatings onto surface of metals and alloys |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000126703/02A RU2194804C2 (en) | 2000-10-23 | 2000-10-23 | Method for forming protective coatings onto surface of metals and alloys |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000126703A RU2000126703A (en) | 2002-09-27 |
| RU2194804C2 true RU2194804C2 (en) | 2002-12-20 |
Family
ID=20241351
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000126703/02A RU2194804C2 (en) | 2000-10-23 | 2000-10-23 | Method for forming protective coatings onto surface of metals and alloys |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2194804C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007142550A1 (en) | 2006-06-05 | 2007-12-13 | State Educational Institution Of Higher Professional Education 'tomsk State University' | Method for vacuum-compression micro-plasma oxidation and device for carrying out said method |
| RU2547372C2 (en) * | 2013-08-21 | 2015-04-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" Фгуп "Цнии Км "Прометей" | Production of coatings on surfaces of metals and alloys |
| RU2655399C2 (en) * | 2016-03-04 | 2018-05-28 | Валерий Константинович Шаталов | Method for producing protective coatings on surfaces of metals and alloys |
| RU2657252C2 (en) * | 2016-03-18 | 2018-06-09 | Валерий Константинович Шаталов | Method for manufacturing a bar code for metal products |
-
2000
- 2000-10-23 RU RU2000126703/02A patent/RU2194804C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007142550A1 (en) | 2006-06-05 | 2007-12-13 | State Educational Institution Of Higher Professional Education 'tomsk State University' | Method for vacuum-compression micro-plasma oxidation and device for carrying out said method |
| US8163156B2 (en) | 2006-06-05 | 2012-04-24 | Tomsk State University (Tsu) | Method for vacuum-compression micro plasma oxidation |
| RU2547372C2 (en) * | 2013-08-21 | 2015-04-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" Фгуп "Цнии Км "Прометей" | Production of coatings on surfaces of metals and alloys |
| RU2655399C2 (en) * | 2016-03-04 | 2018-05-28 | Валерий Константинович Шаталов | Method for producing protective coatings on surfaces of metals and alloys |
| RU2657252C2 (en) * | 2016-03-18 | 2018-06-09 | Валерий Константинович Шаталов | Method for manufacturing a bar code for metal products |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5700366A (en) | Electrolytic process for cleaning and coating electrically conducting surfaces | |
| CA2380475C (en) | An improved process and apparatus for cleaning and/or coating metal surfaces using electro-plasma technology | |
| US5958604A (en) | Electrolytic process for cleaning and coating electrically conducting surfaces and product thereof | |
| Han-Hua et al. | Characterization of microarc oxidation process on aluminium alloy | |
| CN101187049A (en) | Rare earth magnesium alloy micro arc oxidation green ceramic film preparation method | |
| RU2124588C1 (en) | Process of microplasma oxidation of valve metals and their alloys and gear for its implementation | |
| US4439287A (en) | Method for anodizing aluminum materials and aluminized parts | |
| KR20140075454A (en) | Method for surface treatment of magnesium material using plasma electrolytic oxidation, anodic films formed on magnesium thereby and solution for surface treatment of magnesium material used for plasma electrolytic oxidation | |
| KR100695999B1 (en) | Anodizing method for matal surface using high-frequency pluse | |
| RU2194804C2 (en) | Method for forming protective coatings onto surface of metals and alloys | |
| RU2149929C1 (en) | Process of microplasma electrolytic machining of surface of current-conducting materials | |
| JP2001517737A (en) | Electroplating method | |
| US20030094377A1 (en) | Process for forming coatings on metallic bodies and an apparatus for carrying out the process | |
| Siva Prasad et al. | Improving the corrosion properties of magnesium AZ31 alloy GTA weld metal using microarc oxidation process | |
| Xia et al. | Investigation of the scanning microarc oxidation process | |
| CA3003199A1 (en) | Electrolytic process and apparatus for the surface treatment of non-ferrous metals | |
| Guang-Liang et al. | Characterization of microarc oxidation discharge process for depositing ceramic coating | |
| RU2537346C1 (en) | Method of electrolite-plasma processing of metal surface | |
| RU2773545C1 (en) | Method for plasma-electrochemical formation of nanostructured chrome smooth coating | |
| RU2786993C1 (en) | Method for forming ceramic protective and decorative coating of camouflage of various shades on product from valve metal or its alloy and ceramic protective and decorative coating obtained by this method | |
| RU2218454C2 (en) | Process forming wear-resistant coats | |
| US20230392277A1 (en) | Method for producing a ceramic coating on the surface of an aluminum alloy substrate by means of plasma electrolytic oxidation | |
| RU2771409C1 (en) | Method for plasma-electrochemical formation of nanostructured chromium coating and device for implementing the method | |
| RU2286406C1 (en) | Method for electrolytic microplasma deposition of coatings on current conductive article | |
| RU2078857C1 (en) | Process of deposition of protective coats of metals |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20041024 |