Способ микродугового анодирования металлов и сплавов

 

Изобретение относится к микродуговому анодированию металлов и сплавов и может найти применение в приборостроении и радиоэлектронике. Цель изобретения - уменьшение шероховатости пбкрытий. Анодирование ве^ут асимметричным током в щелочных растворах. Уменьшение шероховатости покрытий достигают тем, что при завершении процесса дополнительно проводят обработку в том же растворе, ступенчато снижая плотность тока на 20-60% при длительности каждой ступени 10-120 мин. 1 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 25 D 11/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ () (22) 05.04.89

{46) 23.02.92. Бюл. ЬЬ 7 (71) Институт неорганической химии CO AH

СССР (72) Г.А.Марков, А.И.Слонова и Е.K.Øóëåïêà (53) . 621.357.8(088.8) (56)1 Авторское свидетельство СССР

М 926083, кл. С 25 0 9/06, 1980.

2.Авторское свидетельство СССР

М 1200591, кл. С 25 О 11/02, 1982.

Изобретение относится к электрохими. ческому нанесению покрытий и может быть использовано в приборостроении и радиоэлектронной технике.

Известен способ электролитического нанесения силикатных покрытий (1).Нанесение покрытий осуществляют в режиме однополупериодного напряжения с наложением через 5-500 положительных полупериодов одного отрицательного с амплитудой 50500 В.

Недостатком этого способа является высокая шероховатость (неоднородность по толщине) покрытия (до 200 мкм).

Известен также способ нанесения покрытия на металлы и сплавы, который осуществляют в. щелочном электролите, подавая нэ изделие катодный ток в интервале 0,5-.24 А/ум и анодный ток в интервале

0,6-25 А/дм, а соотношение между амплитудными значениями тока поддерживают в пределах 0,5-0,95, при этом чередуют поло„„SU„„1713990 А2 (57) Изобретение относится к микродуговому анодировайию металлов и сплавов и может найти применение в приборостроении и радиоэлектронике. Цель изобретения — . уменьшение шероховатости покрытий. Анодирование ведут асимметричным током в щелочных растворах. Уменьшение шероховатости покрытий достигают тем, что при завершении процесса дополнительно проводят обработку в том же растворе, ступенчато снижая плотность тока на 20-60 .при длительности каждой ступени 10-120 мин. 1 ил„ 1 табл. жительный импульс напряжения с отрицательным.

Однако, недостатком этого способа является высокая шероховатость покрытия.

При ведении процесса при постоянном зна- чении плотности тока на кромках и углах изделия толщина покрытия больше, чем на поверхности, Целью изобретения является снижение шероховатости покрытия.

Для этого процесс завершают, ступенчато снижая гаотность тока на 20 — 60 при длительности каждой ступени 10-120 мин.

Отличием предлагаемого способа является режим проведения процесса. Если B известном способе плотность тока поддерживают постоянной в течение всего процесса, то в предлагаемом способе процесс завершают, ступенчато снижая плотность тока на 20-60 при длительности каждой ступени 10-120 мин.

Контроль за процессом нанесения покрытий в рвжиме микродуговых разрядов

1713990 осуществляют по формовочным кривым.

При ведении процесса по прототипу на формовках имеется характерный излом для аиодного напряжения, который характеризует, что основная масса технологического покрытия нанесена, Время достижения излома зависит от плотности тока. Снижать плотность тока рекомендуется после того как на формовочной кривой анодное напряжение достигнет излома.

На чертеже приведены формовочные кривые (анодные), полученные для разных значений плотности тока и обозначены участки (l), после которых снижают плотность тока.

Ступенчатое снижение плотности тока приводит к уменьшению выделяемой мощности на основе, снижению температуры изделия и увеличению сопротивления по-, крытия, В связи с этим увеличивается пробивное напряжение покрытия (возрастает сопротивление) и разряды, возникающие в слабых и дефектных местах, наносят покрытие, что приводит к снижению его шероховатости, Величина ступени плотности тока зависит от выбранного значения плотности тока.

При небольших плотностях тока снижать их больше, чем íà 60, не рекомендуется, т.к. это приводит к условиям, когда возникают лишь единичные разряды или не возникают совсем, В связи с этим процесс становится неэффективным. Снижение плотности тока меньше, чем íà 20, приводит к сложности коммутации большого числа конденсаторов.

Как известно, зависимость длительности процесса от плотности тока обратно пропорциональна, т.е. чем больше плоткость тока, тем меньше время процесса.

Поэтому плотность тока и длительность ступени подбираю? таким образом, чтобы нижней границе плотности тока отвечала верхняя граница длительности ступени процесса и наоборот.

Скорость нанесения покрытия зависит от плотности тока. Длительность ступени так же зависит от плотности тока. При длительности ступени менее 10 мин даже при высоких плотностях тока, когда скорость нанесения покрытия высокая, покрытие не успевает нарасти на всех тонких местах и шероховатость снижается незначительно.

При длительности ступени более 120 мин происходит не только снижение шероховатости покрытия, но и образование нового слоя, который имеет высокую шероховатость.

Пример 1. Образец из алюминиевого сплава Д-16 помещают в ванну с электроли том следующего состава:

Едкое кали (КОН) 2 г/л

5 Жидкое стекло (йа2310з) 4 г/л

Вода до1л

Устанавливают анодную плотность тока

Da - 0,6 А/дм; катодную - О» - 0,5 Аlдм, отношение токов О»/Ds = 0,95.

10 Процесс ведут по прототипу до достижения излома анодного напряжения, затем ° снижают плотность тока на 20 до Оа = 0,48

А/дм2, Ок = 0,4 А/дм и при этой плотности тока ведут процесс в течение 120 мин. Затем

15 плотность тока вновь снижают на 20ф. De =

0,38 Аlдм2, О» = 0,32 А/дм2. Длительность ступени — 120 мин. Снижают плотность тока еще в 2 раза до О = 0,24 Аlдм2, D» = 0,24

Аlдм и после 120 мин процесс выключают.

20 Толщина покрытия достигает 180 мкм, хотя еще есть возможность снижать плотность тока. Шероховатость покрытия составляет 5 мкм.

Пример 2. Образец из алюминиевого сплава Д-16 помещают в электролит — 6 25 ный раствор йа23!Оз.

Устанавливают анодную плотность тока

О = 5 А/дм, катодную О» = 4,2 А/дм . Отг ношение токов О»/Da = 0,84. Процесс ведут по прототипу до достижения излома анод30 ного напряжения, затем плотность тока снижают на 35%, т.е. О = 3,25 Аlдм, а О» = 2,7А/дм2. При этой плотности тока процесс ведут в течение 50 мин. Затем вновь снижают на 35% и выдерживают при этой плотно35 сти тока 50 мин и так повоторяют до конца процесса. Толщина покрытия — 142 мкм, а шероховатость 7,0 мкм.

Пример 3. Образец из алюминия АВ помещают в электролит, 40 Едкое кали (КОН) 3 г/л

Алюминат натрия (NaAIOz) 3 г/л

Вода до1л

Катодную и аиодную плотности тока поддерживают О» = 23,8 Аlдм и D> = 25 г

45 А/дм соответственно. Отношение токов г

О«/Оа = 0,90. При достижении излома,снижают плотность тока на 60%, т.е. катодную до 9,5 А/дм2, а анодную до 10 А/дм2. Длительность ступени задают 10 мин. За-мень50 шее время шероховатость снижается . незначительно. Затем вновь снижают плотность тока до О„= 3,8 А/дм2, О = 4,0 А/дм2, длительность ступени задают 10. мин. Процесс ведут в таком режиме до достижения

55 требуемой толщины. Толщина покрытия равна 180 мкм, шероховатость — 11 мкм.

Пример 4. Алюминиевый образец из сплава АМГ6 помещают в электролит состава:

Жидкое стекло (йа$! Оз) 9 г/л

1713990

Нзвестныв способ

NIP Параметры процесса пп и характеристики покрытия 1

2 3 ) 4 5 6

° 8

J 1 Состав электролтта, г/л Н<0

3 NOH

3 Иал10

AB

23 ° 8

25,0

0,90

60,0, 2 КОН

4 Иагб20з

Д-16

0,6

0,5

0,95 .20,0

60 Ne S101

9 NaгВВО, Намгаз

AN

0,96

1,0

0,95

70,0

9 Na2SiOt

1ЬНавРебiв

Ю1гЬ

23.8

25,0

0 90

10,0 .

3 NON

3 ЯвА10в

ЯВ

23,8

25,0

0,90

60 Наг бзбз

2 КОН

4 На Sion

0-95

0,6

0;5

0.95

Д-16

Д-16

5,0

4,2

0,84

Сплав

D, Я/Лн

2 г

D„е А/лм

DÄ/D

Снимание тока, 2

5,0

4,2

0,84

35,0

Длительность ступени, мни 120,0

10,0 5,0

130,0

Напрякение процес- са, В 640

360

380

270

560

270

320

620

9 Время процесса, нин 500

230

10 Тойвина покрытия, мкм 180

180

100

142

150

172

127

135

31 42

11 Шероховатость покрытия икн 5

29

Температуру элеи3ролита в процессе нанесения покрытия предлагаемым и известным способами полдеряивают в имтервале 30- 40 C.

Гексаметофосфат натрия {йавРДО1я) 15 г/л

Вода до1л

Катодную и анодную плотности задают

D„- 23,8 Аlдм и DN = 25 А/дм соответстг венно. Отношение токов 0к/D> 0,90. При достижении излома начинают ступенчато снижать плотность тока на 10 . Длительность ступени 5 мин. Вновь снижают плот= ность на 10 {1 и выдерживают 5 мин и так повторяют до конца процесса. Шероховатость покрытия составляет 31 мкм, а толщи: на — 127 мкм.

Пример 5. Образец из сплава Ад-1 помещают в ванну с электролитом следующего состава:

Жидкое стекло(ИагЯОз) . 9 г/л

Алюминат натрия (NaA!02) 1 г/л . Гексаметафосфат натрия 18 г/л

Вода до.1 л

Задают катодную плотность тока 0,96

А/дм, а анодную — 1 А/дм . Отношение токов DIc/00 - 0,95. При достижении излома снижают плотность тока на 70 ), катодную до

0,29 А/дм, айодную до 0,3 Aläì . Выдерживают при этой плотности тока 130 мин. Затем снижают еще на 70, т.е. до Ок = 0,089 Аlдм и DN = 0,09 A/äì . При этих плотностях тока на поверхности образца не возникают микродуговые разряды. Поэтому шероховатость покрытия очень высокая 42. Толщина

5 — 135 мкм.

Были проведены эксперименты по изве.стному способу в условиях (сплав, состав электролита, плотность тока, отношение токов), аналогичных условиям примеров 1-3.

10 В таблице приведены данные по предлагаемому и известному способам.

Анализ данных показывает, что шероховатость покрытий по сравнению с прототипом снизилась в 3-4 раза.

15 . Таким образом, использование предлагаемого способа позволит улучшить класс чистоты поверхности и.исключить механическую обработку.

Формула изобретения

20 . Способ микродугового анодирования. металлов и сплавов по.авт. св. N. 1200591, отличающийся тем, что, с целью снижения шероховатости покрытий, про-. цесс завершают в том же растворе, ступен25 чато снижая плотность тока на 20-60 при длительности каждой сттупени 10-120 мин.

1713990

Редактор Н.Рогулич

Заказ 664 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного.комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 В - К, Составитель А.Кульмизев

Техред М.Моргентал Корректор Т,Малец