Патент на изобретение №2238352

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОКРЫТИЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области обработки поверхностей изделий и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности. Способ включает микродуговое оксидирование изделий из алюминия, титана, циркония и их сплавов в режиме постоянного тока в комбинированном электролите на основе жидкого стекла 80-120 г/л, хромата натрия 2-10 г/л и гидроксида натрия 2-10 г/л, продолжительностью 10-90 минут при плотности тока 5-25 А/дм² и напряжении 120-500 В. Технический результат: способ позволяет увеличить скорость роста оксидного слоя, снизить его пористость, повысить поверхностную микротвердость и коррозионную стойкость и расширить область применения используемых материалов.1 табл.

Изобретение относится к области обработки поверхности изделий и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности.

Известен способ микродугового оксидирования изделий в щелочных электролитах в режиме переменного тока [1].

Наиболее близким по технической сущности является способ получения покрытий, включающий микродуговое оксидирование алюминия и его сплавов в щелочном электролите в режиме переменного тока [2].

Задачей изобретения является увеличение скорости роста оксидного слоя, снижение его пористости, повышение поверхностной микротвердости и коррозионной стойкости изделий и расширение области применения используемых материалов.

Поставленная задача достигается тем, что согласно предлагаемому способу микродуговое оксидирование осуществляется в режиме постоянного тока продолжительностью 10… 90 минут при плотности тока 5… 25 А/дм,² напряжении 120… 500 В, в комбинированном щелочном электролите на основе жидкого стекла – 80… 120 г/л, хромата натрия – 2… 10 г/л и гидроксида натрия – 2… 10 г/л.

Способ осуществляется следующим образом: изделие из алюминия, титана, циркония или их сплавов помещают в ванну с водным раствором электролита, компонентами которого является жидкое стекло (80… 120 г/л) хромат натрия (2… 10 г/л) гидроксид натрия (2… 10 г/л). Затем подводят постоянный ток плотностью 5… 25 А/дм² при напряжении 120… 500В, на электроды, один из которых (анод) закреплен на обрабатываемом изделии, другой (катод) – на внутренней поверхности ванны. При взаимодействии, продолжительностью 10… 90 минут электрического тока, электролита и материала обрабатываемого изделия происходит окисление его поверхности с образованием оксидных покрытий. После завершения процесса окисления изделие извлекают из ванны, промывают и сушат.

Варьируя продолжительность микродугового оксидирования, плотность и напряжение электрического тока, концентрацию компонентов электролита, можно в широких пределах изменять скорость роста оксидного слоя и его пористость, поверхностную микротвердость и коррозионную стойкость изделий, что объясняется различной электропроводностью электролита и изменением содержания в покрытии его составляющих – оксида алюминия, титана, циркония (Аl₂О₃, ТiO₂, ZrO₂); оксихромата алюминия; геля кремниевой кислоты (nSiO₂ mH₂O); Me_xO_y SiO₂; фaйбepфpaкca .

Введение новых признаков обеспечивает получение изделий из алюминия, титана, циркония и их сплавов с высокими физико-механическими и эксплуатационными характеристиками за счет регулирования в широких пределах параметров микродугового оксидирования в режиме постоянного тока.

Согласно предлагаемому способу жидкое стекло в указанных пределах позволяет увеличить скорость роста покрытия (V_n), гидроксид натрия увеличивает электропроводность раствора электролита, снижает напряжение электрического тока (U) при формировании оксидного покрытия, повышает твердость покрытия и снижает его пористость, хромат натрия увеличивает коррозионную стойкость изделий.

Пример. Изделие из алюминия (АДО) и его сплавов (АМг5),титана (ВТ1-0) и его сплавов (ВТ6), технического циркония и его сплавов (Н-2,5) подвергали микродуговому оксидированию в режиме постоянного тока, продолжительностью ) 9… 92 минуты при плотности тока (j) 4… 28 А/дм² и напряжении (U) 115… 520 В, в комбинированном электролите на основе жидкого стекла (nNa₂O mSiO₂) – 75… 125 г/л, хромата натрия (NaCrO₄) – 1,8… 11 г/ли гидроксида натрия (NaOH) – 1,8… 11 г/л. Данные сведены в таблицу.

Далее, по стандартным методикам определяем пористость покрытий, поверхностную микротвердость и коррозионную стойкость изделий. Результаты испытаний, представленные в таблице (см. пример, гр. №1, 2, 3), свидетельствуют об увеличении скорости роста оксидного слоя и низкой его пористости, о повышении поверхностной микротвердости и коррозионной стойкости изделий, что позволяет расширить область применения используемых материалов.

Если параметры процесса микродугового оксидирования и концентрация компонентов электролита ниже меньшего предела: менее 10 минут, j менее 5 А/дм², U менее 120 В, nNa₂O mSiO₂ менее 80 г/л, NaCrO₄ менее 2 г/л, NaOH менее 2 г/л, то уменьшается скорость роста оксидного слоя, увеличивается напряжение электрического тока при формировании покрытия, снижается поверхностная микротвердость и коррозионная стойкость изделий (см. пример, гр. №4).

Если параметры процесса микродугового оксидирования и концентрация компонентов электролита выше большего предела: более 90 минут, j более 25 А/дм², U более 500 В, nNa₂O mSiO₂ более 120 г/л, NaCrO₄ более 10 г/л, NaOH более 10 г/л, то состав покрытия становится неравномерным, образуются “наросты”, состоящие из силиката натрия и геля кремниевой кислоты, оксидный слой растворяется и отслаивается, что приводит к повышению пористости покрытия, уменьшению поверхностной твердости и коррозионной стойкости изделия (см. пример, гр. №5).

Список используемых источников информации

1. Некоторые особенности электрохимической обработки алюминия и его сплавов. Теория и практика анодного окисления алюминия. Щукин Г.Л., Беланович АЛ., Коледа В.Б. / Справочник. – Казань, 1990, 2.1, с.17.

2. Способ восстановления пар трения. Атрощенко Э.С., Казанцев И.А., Розен А.Е., Чуфистов О.Е., Викторов Р.И., Потемкин Е.А., Гончаров А.С., Синицин Е.В. / Патент на изобретение №2137580.

Формула изобретения

Способ получения покрытий на изделиях из алюминия, титана, циркония и их сплавов, включающий микродуговое оксидирование в щелочном электролите, отличающийся тем, что микродуговое оксидирование проводят в режиме постоянного тока продолжительностью 10-90 мин при плотности тока 5-25 А/дм² и напряжении 120-500 В в комбинированном электролите на основе жидкого стекла – 80-120 г/л, хромата натрия – 2-10 г/л и гидроксида натрия – 2-10 г/л.

QB4A Регистрация лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования “Пензенский Государственный Университет”

ИЛ

Лицензиат(ы): Общество с ограниченной ответственностью “Научно-произдодственный центр “Титан”

Договор № РД0014181 зарегистрирован 14.11.2006

Извещение опубликовано: 27.12.2006 БИ: 36/2006

* ИЛ – исключительная лицензия НИЛ – неисключительная лицензия

QZ4A – Регистрация изменений (дополнений) лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования “Пензенский государственный университет”

ИЛ

Лицензиат(ы): Общество с ограниченной ответственностью “Научно-произдодственный центр “Титан”

Характер внесенных изменений (дополнений):

взаимное согласие.

Дата и номер государственной регистрации договора, в который внесены изменения:

14.11.2006 № РД0014181

Извещение опубликовано: 20.10.2008 БИ: 29/2008

* ИЛ – исключительная лицензия НИЛ – неисключительная лицензия

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 03.09.2008

Извещение опубликовано: 20.08.2010 БИ: 23/2010