RU2389830C2 - Method for micro-arc oxidation - Google Patents

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: method includes placement of processed current-conducting part into galvanic bath filled with electrolyte. And application of alternating electric voltage to processed part and galvanic bath with condition of alternate performance of cathode and anode function and alternate passing of anode and cathode currents between them with provision of oxide coating on surface of processed part. At the same time after the moment of natural jump-like reduction of AC electric voltage value it is still applied so that I_A1/I_K1<I_A2/I_K2<1. Where I_A1 is anode current till jump-like reduction of voltage. I_K1 - cathode current till jump-like reduction of voltage. I_A2 - anode current after jump-like reduction of voltage. I_K2 - cathode current after jump-like reduction of voltage.

EFFECT: improved hardness and wear resistance of coatings, reduction of friction coefficient.

3 cl, 3 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к технологиям оксидирования поверхностей деталей, выполненных из вентильных металлов (алюминий, тантал, цирконий, титан, магний, бериллий и др.), и может использоваться в машиностроительной, приборостроительной, аэрокосмической, электронной, химической, нефтегазовой, автомобильной, инструментальной, текстильной, медицинской и других отраслях промышленности для повышения износостойкости, коррозионной стойкости, диэлектрических, теплозащитных и декоративных характеристик различных изделий.The invention relates to technologies for the oxidation of surfaces of parts made of valve metals (aluminum, tantalum, zirconium, titanium, magnesium, beryllium, etc.), and can be used in engineering, instrument-making, aerospace, electronic, chemical, oil and gas, automotive, instrumental, textile , medical and other industries to increase the wear resistance, corrosion resistance, dielectric, thermal and decorative characteristics of various products.

Оксидирование (от нем. Oxydieren - окислять) - это, в общем случае, преднамеренное окисление поверхности металлов и полупроводниковых материалов химическим, электрохимическим (анодирование) или другим способом. Образующаяся при оксидировании оксидная пленка играет обычно защитную, технологическую или декоративную роль.Oxidation (from it. Oxydieren - to oxidize) is, in the general case, the deliberate oxidation of the surface of metals and semiconductor materials by a chemical, electrochemical (anodizing) or other method. The oxide film formed during oxidation usually plays a protective, technological or decorative role.

Сравнительно новый способ оксидирования, так называемое микродуговое оксидирование - вид поверхностной обработки и упрочнения деталей, выполненных главным образом из металлических материалов. Он берет свое начало от традиционного анодирования и соответственно относится к электрохимическим процессам. Отличительной особенностью его является участие в процессе формирования покрытия поверхностных микроразрядов, которые оказывают весьма существенное и специфическое (термическое, плазмохимическое и др.) воздействие на формируемое покрытие и электролит. Микродуговое оксидирование позволяет получать многофункциональные керамико-подобные покрытия с широким комплексом свойств, в том числе износостойкие, коррозионно-стойкие, теплостойкие, электроизоляционные и декоративные покрытия. Состав и структура получаемых на поверхности обработанной детали оксидных слоев существенно отличаются, а полезные свойства значительно выше в сравнении с обычными анодными пленками. Кроме того, положительными чертами технологии микродугового оксидирования являются экологичность, относительная универсальность, а также отсутствие необходимости тщательной предварительной подготовки обрабатываемой поверхности детали перед ее обработкой.A relatively new method of oxidation, the so-called microarc oxidation, is a type of surface treatment and hardening of parts made mainly of metal materials. It originates from traditional anodizing and, accordingly, refers to electrochemical processes. A distinctive feature of it is its participation in the process of coating formation of surface microdischarges, which have a very significant and specific (thermal, plasmochemical, etc.) effect on the formed coating and electrolyte. Microarc oxidation allows the production of multifunctional ceramic-like coatings with a wide range of properties, including wear-resistant, corrosion-resistant, heat-resistant, electrical insulating and decorative coatings. The composition and structure of the oxide layers obtained on the surface of the machined part are significantly different, and the useful properties are much higher in comparison with conventional anode films. In addition, the positive features of microarc oxidation technology are environmental friendliness, relative versatility, and the lack of the need for thorough preliminary preparation of the workpiece surface before it is processed.

Свойства микродуговых покрытий определяются их составом и структурой, которые, в свою очередь, зависят от материала обрабатываемой детали, состава электролита и режима обработки. Например, покрытия, получаемые на деталях из алюминия и его сплавов в силикатно-щелочных электролитах, имеют, как правило, трехслойную структуру и неравномерное распределение компонентов. Они состоят из: тонкого переходного слоя, основного рабочего слоя с максимальной твердостью и минимальной пористостью, основной фазой которого является корунд, и наружного технологического слоя, обогащенного алюмосиликатами.The properties of microarc coatings are determined by their composition and structure, which, in turn, depend on the material of the workpiece, the composition of the electrolyte, and the treatment mode. For example, coatings obtained on parts from aluminum and its alloys in silicate-alkaline electrolytes, as a rule, have a three-layer structure and uneven distribution of components. They consist of: a thin transition layer, a main working layer with maximum hardness and minimum porosity, the main phase of which is corundum, and an external technological layer enriched with aluminosilicates.

Известен способ анодирования металлов и их сплавов в растворе алюмината натрия при напряжении 100-1000 В в импульсном режиме при плотности тока 5-250 А/дм², длительности импульсов 0,001-0,1 с и паузе между ними 0,02-0,1 с [АС СССР №1767043]. Данный способ позволяет получать покрытие не только на вентильных металлах, но и на черных и цветных металлах, однако наличие только лишь положительных импульсов на аноде не обеспечивает достаточного проплавления образовавшейся оксидной пленки, особенно при ее большой толщине, вследствие чего ухудшается адгезия покрытия к обрабатываемой поверхности.A known method of anodizing metals and their alloys in a solution of sodium aluminate at a voltage of 100-1000 V in a pulsed mode at a current density of 5-250 A / dm ² , the pulse duration of 0.001-0.1 s and a pause between them of 0.02-0.1 with [AS of the USSR No. 1767043]. This method allows to obtain a coating not only on valve metals, but also on ferrous and non-ferrous metals, however, the presence of only positive pulses on the anode does not provide sufficient penetration of the formed oxide film, especially at its large thickness, as a result of which the adhesion of the coating to the treated surface is impaired.

Известен также способ нанесения покрытий на металлы и сплавы в режиме микродугового оксидирования в щелочном электролите при наложении положительных и отрицательных импульсов напряжениям частотой 50 Гц и при соотношении катодного и анодного токов в пределах 0,5-0,95 [А.С. СССР №1200596]. Данный способ позволяет повысить износостойкость и уменьшить сквозную пористость покрытий, однако обладает большой энергоемкостью и низкой производительностью, что сдерживает его применением в промышленности.There is also a known method of coating metals and alloys in the microarc oxidation mode in an alkaline electrolyte when applying positive and negative pulses to voltages with a frequency of 50 Hz and with a ratio of cathodic and anodic currents in the range 0.5-0.95 [A.S. USSR No. 1200596]. This method allows to increase the wear resistance and reduce the through porosity of the coatings, however, it has a high energy intensity and low productivity, which hinders its use in industry.

Известен способ микродугового анодирования в щелочном электролите импульсами напряжения амплитудой 100-1000 В с частотой следования импульсов 1-10 кГц, при этом импульсы имеют двухступенчатую форму, а соотношение амплитуд напряжений первой и второй ступеней 1:8-12, причем длительность импульса на первой ступени 1-3 мкс, на второй 10-20 мкс [АС СССР №1767043].A known method of microarc anodizing in an alkaline electrolyte with voltage pulses with an amplitude of 100-1000 V with a pulse repetition rate of 1-10 kHz, the pulses have a two-stage shape, and the ratio of voltage amplitudes of the first and second stages is 1: 8-12, and the pulse duration at the first stage 1-3 μs, on the second 10-20 μs [USSR AS No. 1767043].

Известен способ микродугового анодно-катодного оксидирования металлических изделий, который включает обработку изделий в щелочном электролите импульсами напряжения амплитудой 100-1000 В и частотой 1-10 кГц, при этом на обрабатываемое изделие накладывают чередующиеся положительные и отрицательные импульсы напряжения низкой частоты 0,05-1 кГц с амплитудой 100-500 В и длительностью 0,001-0,01 с, а в каждый из анодных полупериодов дополнительно накладывают высокачастотные положительные импульсы с амплитудой 600-1000 В, частотой 1-10 кГц и длительностью 0,1-1 мкс [Патент РФ №2070947]. Его недостатком является сложность осуществления.A known method of microarc anodic-cathodic oxidation of metal products, which includes processing products in an alkaline electrolyte with voltage pulses with an amplitude of 100-1000 V and a frequency of 1-10 kHz, with alternating positive and negative low-frequency voltage pulses of 0.05-1 being applied to the workpiece kHz with an amplitude of 100-500 V and a duration of 0.001-0.01 s, and in each of the anode half-periods, high-frequency positive pulses with an amplitude of 600-1000 V, a frequency of 1-10 kHz and a duration of 0.1-1 m are additionally applied with [RF patent №2070947]. Its disadvantage is the difficulty of implementation.

Известен способ микродугового оксидирования поверхности в щелочном электролите с частотой следования импульсов напряжения 50 Гц при соотношении амплитуд анодного и катодного тока 1,06-2, длительности отрицательных и положительных импульсов прямоугольной формы 100-300 мс, паузе между положительным и последующим отрицательным импульсом 100-300 мс, температуре электролита 15-30°С и плотности анодного тока 30-70 А/дм² [Патент РФ №2046157]. Дополнительно полученное покрытие уплотняют в растворе фторопласта.A known method of microarc oxidation of a surface in an alkaline electrolyte with a pulse repetition rate of 50 Hz with a ratio of amplitudes of the anode and cathode current of 1.06-2, the duration of negative and positive pulses of a rectangular shape of 100-300 ms, the pause between a positive and subsequent negative pulse of 100-300 ms, the electrolyte temperature of 15-30 ° C and the anode current density of 30-70 A / dm ² [RF Patent No. 2046157]. Additionally, the resulting coating is compacted in a fluoroplastic solution.

Известен способ микродугового оксидирования поверхностей металлических деталей с получением оксидной пленки, в соответствии с которым обрабатываемую деталь помещают в ванну с электролитом и прикладывают переменное электрическое напряжение к детали и ванне таким образом, что обрабатываемая деталь и ванна поочередно становятся анодом и катодом [АС СССР №1759041, МПК C25D 11/02]. Этот способ является ближайшим аналогом предлагаемого и принят за прототип изобретения. При обработке детали в тот период времени, когда она является анодом, а ванна катодом, происходит образование оксидной пленки на поверхности детали за счет оседания на ней отрицательно заряженных кислородсодержащих ионов, например ионов ОН^-. Когда же деталь является катодом, а ванна анодом, происходит частичное травление образовавшейся пленки, так как на нее осаждаются положительно заряженные ионы Н⁺. По мере роста толщины оксидного покрытия напряжение также постепенно самопроизвольно увеличивается. Основным недостатком этого способа является низкое качество получаемых покрытий.A known method of microarc oxidation of the surfaces of metal parts to obtain an oxide film, according to which the workpiece is placed in a bath with an electrolyte and an alternating voltage is applied to the part and the bath so that the workpiece and bath alternately become the anode and cathode [AS USSR No. 1759041 IPC C25D 11/02]. This method is the closest analogue of the proposed and adopted as a prototype of the invention. When a part is processed at a time when it is an anode and the bath is a cathode, an oxide film forms on the surface of the part due to the deposition of negatively charged oxygen-containing ions on it, such as OH ^- ions. When the part is the cathode and the bath is the anode, partial etching of the formed film occurs, since positively charged H ⁺ ions are deposited on it. As the thickness of the oxide coating increases, the voltage also gradually spontaneously increases. The main disadvantage of this method is the low quality of the resulting coatings.

Изобретение решает задачу создания способа микродугового оксидирования, который позволяет получать покрытия более высокого качества, имеющие, в частности, уникально высокие твердость и износостойкость, а также чрезвычайно низкий коэффициент трения.The invention solves the problem of creating a method of microarc oxidation, which allows to obtain coatings of higher quality, having, in particular, uniquely high hardness and wear resistance, as well as an extremely low coefficient of friction.

Поставленная задача решается тем, что предлагается способ микродугового оксидирования, включающий помещение обрабатываемой токопроводящей детали в гальваническую ванну, наполненную электролитом, и прикладывание переменного электрического напряжения к обрабатываемой детали и гальванической ванне таким образом, чтобы они поочередно выполняли функции катода и анода и между ними поочередно протекали анодный и катодный токи, а на поверхности обрабатываемой детали образовывалась оксидное покрытие, причем электрическое напряжение прикладывают до момента естественного скачкообразного снижения его величины, после чего его продолжают прикладывать таким образом, чтобыThe problem is solved by the fact that a method of microarc oxidation is proposed, which includes placing the treated conductive part in a galvanic bath filled with an electrolyte and applying alternating voltage to the workpiece and the galvanic bath so that they alternately perform the functions of the cathode and anode and flow between them alternately anodic and cathodic currents, and an oxide coating was formed on the surface of the workpiece; moreover, the voltage adyvayut until natural hop reduce its size, after which it continues to apply such a way that

I_A1/I_К1<I_A2/I_К2<1, гдеI _A1 / I _K1 <I _A2 / I _K2 <1, where

- I_A1 - анодный ток до естественного скачкообразного снижения величины электрического напряжения;- I _A1 - anode current to a natural abrupt decrease in the magnitude of the electrical voltage;

- I_К1 - катодный ток до естественного скачкообразного снижения величины электрического напряжения;- I _K1 - cathodic current to a natural abrupt decrease in the magnitude of the electrical voltage;

- I_A2 - анодный ток после естественного скачкообразного снижения величины электрического напряжения;- I _A2 - anode current after a natural abrupt decrease in the magnitude of the electrical voltage;

- I_К2 - катодный ток после естественного скачкообразного снижения величины электрического напряжения.- I _K2 - cathode current after a natural abrupt decrease in the magnitude of the electrical voltage.

На первой стадии процесса, который длится от начала обработки и до момента естественного самопроизвольного скачкообразного снижения электрического напряжения, осуществляется режим обычного микродугового оксидирования, который характеризуется ярко выраженными звуковыми и световыми явлениями, на поверхности обрабатываемой детали непрерывно возникают видимые невооруженным глазом микроразряды, сопровождающиеся звуковыми явлениями. Причем известно, что величина электрического напряжения растет по мере роста оксидного покрытия [И.В.Суминов, А.В.Эпельфельд, В.Б.Людин и др. Микродуговое оксидирование (теория, технология, оборудование. - М: Национальный институт Нефти и Газа, 2005 г. - 368 стр.]. Следовательно, и на первой стадии предлагаемого способа происходит такой рост. Далее напряжение самопроизвольно скачкообразно падает. Этот момент знаменует окончание первой стадии.At the first stage of the process, which lasts from the beginning of processing to the moment of a natural spontaneous abrupt decrease in electrical voltage, a conventional microarc oxidation mode is carried out, which is characterized by pronounced sound and light phenomena, on the surface of the workpiece microdischarges continuously visible, accompanied by sound phenomena, continuously appear. Moreover, it is known that the magnitude of the electric voltage increases with the growth of the oxide coating [I.V.Suminov, A.V. Epelfeld, V. B. Lyudin and others. Microarc oxidation (theory, technology, equipment. - M: National Institute of Oil and Gaza, 2005 - 368 pp.]. Consequently, such an increase occurs in the first stage of the proposed method. Further, the voltage spontaneously drops spontaneously. This moment marks the end of the first stage.

На второй стадии процесса, который длится от момента естественного самопроизвольного скачкообразного снижения электрического напряжения, реализуется режим термоэлектронного оксидирования, при котором микроразряды уже не видны невооруженным глазом и звуковые явления также практически отсутствуют. При наблюдении в микроскоп видны редкие мелкие искорки, а на поверхности обрабатываемой детали - большое количество слабо светящихся разогретых точечных участков. Соотношение анодного и катодного токов на первой и второй стадиях можно выразить следующим образом:At the second stage of the process, which lasts from the moment of a natural spontaneous abrupt decrease in voltage, the thermoelectronic oxidation mode is implemented, in which microdischarges are no longer visible to the naked eye and sound phenomena are also practically absent. When observed under a microscope, rare small sparks are visible, and on the surface of the workpiece - a large number of faintly glowing dotted areas. The ratio of the anode and cathode currents in the first and second stages can be expressed as follows:

I_A1/I_К1<I_A2/I_К2<1, гдеI _A1 / I _K1 <I _A2 / I _K2 <1, where

- I_A1 - анодный ток первой стадии;- I _A1 is the anode current of the first stage;

- I_К1 - катодный ток первой стадии;- I _K1 - cathode current of the first stage;

- I_A2 - анодный ток второй стадии;- I _A2 - anode current of the second stage;

- I_К2 - катодный ток второй стадии.- I _K2 - cathode current of the second stage.

На фиг.1 изображена схема простейшего варианта устройства для проведения микродугового оксидирования. На фиг.2 изображен график изменения электрического напряжения при проведении оксидирования. На фиг.3 приведена фотография поверхности обрабатываемой детали на второй стадии оксидирования.Figure 1 shows a diagram of a simple version of a device for conducting microarc oxidation. Figure 2 shows a graph of changes in electrical voltage during oxidation. Figure 3 shows a photograph of the surface of the workpiece in the second stage of oxidation.

Устройство, приведенное на фиг.1 может работать в двух режимах: в анодно-катодном, при котором происходит оксидирование поверхности обрабатываемых деталей, и катодном, при котором происходит травление оксидированной поверхности. Благодаря этому уплотняется поверхностный оксидированный слой, что значительно повышает его качество.The device shown in Fig. 1 can operate in two modes: in the anodic-cathodic mode, in which the surface of the workpiece is oxidized, and in the cathodic mode, in which the oxidized surface is etched. Due to this, the surface oxidized layer is compacted, which significantly improves its quality.

Процесс осуществляют следующим образом. В наполненную электролитом гальваническую ванну 2 помещают обрабатываемую деталь 1, как показано на фиг.1. От источника переменного напряжения 3 к обрабатываемой детали и ванне прикладывают переменное электрическое напряжение. При этом на поверхности обрабатываемой детали наблюдаются постоянно возникающие микродуговые разряды, сопровождающиеся звуковыми явлениями. В это время на поверхности обрабатываемой детали образуется оксидное покрытие. Толщина оксидного покрытия по мере ведения процесса растет, что сопровождается, как было указано выше, ростом напряжения, как показано на фиг.2, участок I. Происходит также рост амплитудного анодного и катодного токов I_A и I_K. При правильном соотношении I_A/I_K, которое должно быть меньше единицы, через определенный промежуток времени, длительность которого зависит от параметров процесса, таких как плотность тока, химический состав электролита и обрабатываемой детали, температура электролита, происходит самопроизвольное резкое падение амплитудного анодного напряжения, как показано на фиг.2, участок II. Такое снижение напряжения происходит всегда и объясняется прекращением возникновения воздушных пузырьков над каналами в оксидном покрытии, по которым течет электрический ток. Визуально это наблюдается как прекращение возникновения видимых микроразрядов на поверхности обрабатываемой детали. При этом под микроскопом на оксидируемой поверхности можно видеть множество разогретых точечных участков, как это показано на фиг.3. Далее продолжают ведение процесса, прикладывая электрическое напряжение, но при этом изменяя отношение I_A/I_K, что приводит к новому росту электрического напряжения, как показано на фиг.2, участок III. При этом происходит дальнейшее простое оксидирование поверхности (уже не микродуговое) и улучшение качества покрытия, полученного на первой стадии процесса.The process is as follows. A workpiece 1 is placed in an electrolyte filled electrolyte bath 2, as shown in FIG. From an alternating voltage source 3, an alternating electric voltage is applied to the workpiece and the bath. At the same time, constantly arising microarc discharges accompanied by sound phenomena are observed on the surface of the workpiece. At this time, an oxide coating forms on the surface of the workpiece. The thickness of the oxide coating increases as the process is conducted, which is accompanied, as indicated above, by an increase in voltage, as shown in Fig. 2, section I. An amplitude anode and cathode currents I _A and I _K also increase. With the correct ratio I _A / I _K , which should be less than unity, after a certain period of time, the duration of which depends on the process parameters, such as current density, chemical composition of the electrolyte and the workpiece, the temperature of the electrolyte, a spontaneous sharp drop in the amplitude of the anode voltage occurs, as shown in figure 2, section II. Such a decrease in voltage always occurs and is explained by the cessation of air bubbles above the channels in the oxide coating, through which electric current flows. Visually, this is observed as the cessation of the appearance of visible microdischarges on the surface of the workpiece. At the same time, under a microscope, on a surface to be oxidized, one can see many heated point regions, as shown in Fig. 3. Then, the process continues, applying electrical voltage, but at the same time changing the ratio I _A / I _K , which leads to a new increase in electric voltage, as shown in figure 2, section III. In this case, further simple oxidation of the surface (no longer microarc) occurs and the quality of the coating obtained in the first stage of the process is improved.

Предлагаемый способ микродугового оксидирования обеспечивает возможность обработки металлических деталей с получением высококачественных оксидных покрытий, которые, как показали испытания, имеют уникально высокие твердость и износостойкость, а также чрезвычайно низкий коэффициент трения.The proposed method of microarc oxidation provides the ability to process metal parts to produce high-quality oxide coatings, which, as shown by tests, have uniquely high hardness and wear resistance, as well as an extremely low coefficient of friction.

Пример 1Example 1

Деталь, изготовленную из алюминиевого сплава Д16, имеющую площадь поверхности 2,33 дм², помещают в ванну с электролитом, имеющим состав:A part made of aluminum alloy D16 having a surface area of 2.33 dm ² is placed in a bath with an electrolyte having the composition:

- кали едкое, квалификация «хч» - 4 г/л,- potassium hydroxide, qualification "hch" - 4 g / l,

- жидкое стекло техническое (уд. вес 1,47 г/см³) - 9 г/л,- liquid technical glass (specific weight 1.47 g / cm ³ ) - 9 g / l,

- дистиллированная вода - остальное,- distilled water - the rest,

как показано на фиг.1.as shown in FIG.

В схеме используют программируемый стабилизатор тока, ток анодно-катодный, форма тока - трапециевидная, частота электрического тока 400 Гц. Напряжение постепенно увеличивают. При этом поддерживают средние значения токов: I_A1 - 8,87A, I_K1 - 9,76А, соотношение анодного и катодного токов на первой стадии I_A1/I_K1=0,909.The circuit uses a programmable current stabilizer, anodic-cathodic current, the shape of the current is trapezoidal, the frequency of the electric current is 400 Hz. The voltage is gradually increased. At the same time, the average currents are maintained: I _A1 - 8.87A, I _K1 - 9.76A, the ratio of the anode and cathode currents at the first stage I _A1 / I _K1 = 0.909.

Спустя 140 мин электрическое напряжение между анодом и катодом достигает значения U_A=540 В и начинает самопроизвольно падать, при этом I_K также ступенчато уменьшается с шагом 0,2-0,3 А в течение 40 мин. Напряжение при этом постепенно начинают повышать таким образом, что в конце процесса средние значения токов: I_A2 - 8,87 А, I_K2 - 8,96 А, соотношение анодного и катодного токов на второй стадии I_A2/I_K2 - 0,99.After 140 minutes, the electrical voltage between the anode and cathode reaches U _A = 540 V and begins to drop spontaneously, while I _K also decreases stepwise in steps of 0.2-0.3 A for 40 minutes. In this case, the voltage gradually begins to increase in such a way that at the end of the process the average currents: I _A2 - 8.87 A, I _K2 - 8.96 A, the ratio of the anode and cathode currents in the second stage I _A2 / I _K2 - 0.99 .

Конечное напряжение 543 В. Общая продолжительность процесса 180 мин.The final voltage is 543 V. The total duration of the process is 180 min.

Полученное покрытие однородное, имеет серо-коричневый оттенок, поверхность шершавая, толщиной 143 мкм (среднее из 6 измерений). Верхний, так называемый технологический слой, легко сошлифовывается; внутренний слой очень твердый, шлифуется до состояния зеркала, имеет микротвердость по Виккерсу 2970 кг/мм² (среднее из 5 измерений), а коэффициент трения 5×10^-3.The resulting coating is homogeneous, has a gray-brown tint, the surface is rough, with a thickness of 143 microns (the average of 6 measurements). The upper, the so-called technological layer, is easy to sand; the inner layer is very hard, polished to a mirror state, has a Vickers microhardness of 2970 kg / mm ² (average of 5 measurements), and a friction coefficient of 5 × 10 ^-3 .

Пример 2Example 2

Деталь, изготовленную из алюминиевого сплава Д16Т, имеющую площадь поверхности 0,525 дм², помещают в первую ванну с электролитом, имеющим состав:A part made of aluminum alloy D16T, having a surface area of 0.525 dm ² , is placed in the first bath with an electrolyte having the composition:

- кали едкое, квалификация «хч» - 2 г/л,- potassium hydroxide, qualification "hch" - 2 g / l,

- жидкое стекло техническое (уд. вес 1,47 г/см³) - 6 г/л,- liquid technical glass (specific weight 1.47 g / cm ³ ) - 6 g / l,

- дистиллированная вода - остальное.- distilled water - the rest.

Другую точно такую же деталь помещают во вторую ванну с таким же электролитом.Another exactly the same part is placed in a second bath with the same electrolyte.

Названные две ванны с электролитом являются элементами устройства для проведения микродугового оксидирования, которое содержит также три блока конденсаторов и четыре управляемых ключа, у которого первые обкладки конденсаторов подсоединены к первой клемме источника питания, первая ванна корпусом, а вторая - токопроводом детали подсоединены ко второй клемме источника питания, два ключа первыми выводами соединены со вторыми обкладками соответственно первого и второго блоков конденсаторов, а вторыми - с токопроводом детали и корпусом соответственно первой и второй ванн, два других ключа первыми выводами соединены между собой и со второй обкладкой третьего блока конденсаторов, а вторыми - с токопроводом детали и корпусом соответственно первой и второй ванн, как описано в Патенте РФ №2248416.The two baths with electrolyte mentioned are elements of a device for conducting microarc oxidation, which also contains three capacitor banks and four controlled keys, in which the first capacitor plates are connected to the first terminal of the power supply, the first bath is enclosed, and the second is connected by a current path to the second terminal of the source power supply, two keys with the first conclusions are connected to the second plates of the first and second blocks of capacitors, respectively, and the second - with the conductors of the part and the housing with tvetstvenno first and second baths, two other key first terminals connected together and to the second electrode of the third capacitor unit, and the second - a current lead parts and the housing, respectively, the first and second baths as described in RF Patent №2248416.

В схеме используют программируемый стабилизатор тока, ток анодно-катодный с дополнительной катодной паузой. Частота электрического тока 50 Гц. Величину тока регулируют, изменяя величину используемого в электрической схеме конденсатора. Напряжение постепенно увеличивают. При этом поддерживают средние значения токов: I_A1 - 4,80 A, I_K1 - 5,68 А, соотношение анодного и катодного токов на первой стадии I_A1/I_K1=0,72.The circuit uses a programmable current stabilizer, anode-cathode current with an additional cathode pause. The frequency of the electric current is 50 Hz. The current value is controlled by changing the value of the capacitor used in the electrical circuit. The voltage is gradually increased. At the same time, the average currents are maintained: I _A1 - 4.80 A, I _K1 - 5.68 A, the ratio of the anode and cathode currents at the first stage I _A1 / I _K1 = 0.72.

Спустя 30 мин после начала процесса оксидирования (при U_A=577 В) происходит самопроизвольное падение напряжения до U_A=532 В. Изменяя величину используемого конденсатора, изменяют величину I_K и соответственно отношение I_A/I_K. Величину используемого конденсатора уменьшают с шагом 4-8 мкФ. Напряжение при этом постепенно повышается таким образом, что в конце процесса средние значения токов: I_A2 - 4,6 А, I_K2 - 4,96 А, соотношение анодного и катодного токов на второй стадии I_A2/I_K2 - 0,927.30 minutes after the start of the oxidation process (at U _A = 577 V), a spontaneous voltage drop occurs to U _A = 532 V. By changing the value of the capacitor used, the value of I _K and, accordingly, the ratio I _A / I _{K are} changed. The value of the capacitor used is reduced in increments of 4-8 μF. In this case, the voltage gradually rises in such a way that at the end of the process the average currents: I _A2 - 4.6 A, I _K2 - 4.96 A, the ratio of the anode and cathode currents in the second stage I _A2 / I _K2 - 0.927.

Конечное напряжение 560 В. Общая продолжительность процесса 59 мин.The final voltage is 560 V. The total duration of the process is 59 minutes.

Полученное на обеих деталях покрытие однородное, имеет серо-коричневый оттенок, поверхность шершавая, толщиной 108 мкм (среднее из 6 измерений). Верхний, так называемый технологический слой легко сошлифовывается; внутренний слой очень твердый, шлифуется до состояния зеркала, имеет микротвердость по Виккерсу 3450 кг/мм² (среднее из 5 измерений) и коэффициент трения 5×10^-3.The coating obtained on both parts is homogeneous, has a gray-brown tint, the surface is rough, 108 microns thick (average of 6 measurements). The upper, the so-called technological layer is easy to sand; the inner layer is very hard, polished to a mirror state, has a Vickers microhardness of 3450 kg / mm ² (average of 5 measurements) and a friction coefficient of 5 × 10 ^-3 .

Claims (3)

1. Способ микродугового оксидирования, включающий помещение обрабатываемой токопроводящей детали в гальваническую ванну, наполненную электролитом, и прикладывание переменного электрического напряжения к обрабатываемой детали и гальванической ванне из условия поочередного выполнения функции катода и анода и поочередного протекания между ними анодного и катодного токов с образованием на поверхности обрабатываемой детали оксидного покрытия, отличающийся тем, что после момента естественного скачкообразного снижения величины переменного электрического напряжения его продолжают прикладывать таким образом, чтобы
I_A1/I_К1<I_A2/I_K2<1,
где I_A1 - анодный ток до естественного скачкообразного снижения величины переменного электрического напряжения;
I_K1 - катодный ток до естественного скачкообразного снижения величины переменного электрического напряжения;
I_A2 - анодный ток после естественного скачкообразного снижения величины переменного электрического напряжения;
I_K2 - катодный ток после естественного скачкообразного снижения величины переменного электрического напряжения.1. The method of microarc oxidation, including the placement of the treated conductive parts in a galvanic bath filled with an electrolyte, and applying alternating voltage to the workpiece and the galvanic bath from the condition of alternately performing the function of the cathode and anode and alternating between them anode and cathode currents with formation on the surface the processed part of the oxide coating, characterized in that after a moment of natural spasmodic reduction in the magnitude of the changes They continue to apply voltage in such a way that
I _A1 / I _K1 <I _A2 / I _K2 <1,
where I _A1 is the anode current to a natural abrupt decrease in the magnitude of the alternating electric voltage;
I _K1 - cathodic current to a natural abrupt decrease in the magnitude of the alternating electric voltage;
I _A2 - anode current after a natural abrupt decrease in the magnitude of the alternating electric voltage;
I _K2 - cathode current after a natural abrupt decrease in the magnitude of the alternating electric voltage. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что прикладывают переменное электрическое напряжение до момента естественного скачкообразного снижения величины переменного электрического напряжения на поверхности обрабатываемой детали с возникновением микроразрядов и повышением напряжения по мере роста толщины покрытия.2. The method according to claim 1, characterized in that an alternating electric voltage is applied until the moment of a natural abrupt decrease in the magnitude of the alternating electric voltage on the surface of the workpiece with the occurrence of microdischarges and an increase in voltage as the coating thickness increases. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что прикладывают переменное электрическое напряжение после момента естественного скачкообразного снижения его величины с возникновением на поверхности обрабатываемой детали точечных расплавленных участков. 3. The method according to claim 1, characterized in that an alternating electric voltage is applied after a moment of natural spasmodic reduction of its value with the occurrence of point molten sections on the surface of the workpiece.

Images