close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY7607

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 7607
(13) C1
(19)
(46) 2005.12.30
(12)
7
(51) C 25D 11/06
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ МИКРОДУГОВОГО ОКСИДИРОВАНИЯ
АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ
BY 7607 C1 2005.12.30
(21) Номер заявки: a 20020116
(22) 2002.02.13
(43) 2003.09.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт механики и
надежности машин Национальной
академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Витязь Петр Александрович;
Жорник Виктор Иванович; Комаров
Александр Иванович; Комарова Валентина Иосифовна; Корженевский
Александр Павлович (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт механики и надежности машин Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(56) ФЕДОРОВ В.А. и др. // Физика и химия
обработки материалов. - 1988. - № 4. С. 92-97.
JP 03257195 A, 1991.
JP 54160528 A, 1979.
US 4188270, 1980.
GB 2193974 A, 1988.
CH 617460 А5, 1980.
RU 2070622 C1, 1996.
(57)
1. Электролит для микродугового оксидирования алюминия и его сплавов, содержащий гидроксид калия, натриевое жидкое стекло и воду, отличающийся тем, что дополнительно содержит ультрадисперсные алмаз и графит при следующем содержании компонентов, г/л:
гидроксид калия
2-4
натриевое жидкое стекло
3-6
ультрадисперсный алмаз
0,15-0,50
ультрадисперсный графит
0,12-0,50
вода
остальное.
2. Электролит по п. 1, отличающийся тем, что содержит ультрадисперсные алмаз и
графит с размером частиц 4-15 нм.
Изобретение относится к электрохимическому формированию оксидных износостойких покрытий на алюминии и его сплавах и может быть использовано в машиностроении,
в нефте- и газодобывающей, нефтехимической и химической отраслях промышленности.
Известен электролит (см. патент РФ 2136788, МПК С 25D 11/08, опубл. 10.09.99) для
получения оксидных покрытий на алюминии и его сплавах в процессе микродугового оксидирования, содержащий гидроксид калия, борную кислоту и воду при следующем соотношении компонентов, г/л:
гидроксид калия
3-5
борная кислота
20-40
вода
остальное.
Однако покрытия, сформированные в указанном электролите, имеют невысокие для
покрытия этого типа твердость (1000-1500 HV) и износостойкость. Кроме того, для полу-
BY 7607 C1 2005.12.30
чения высоких свойств, деталь с покрытием должна подвергаться термообработке продолжительностью около 1,5 часов.
Известен электролит (см. Тимошенко А.В., Опара Б.К., Ковалев А.Ф. Микродуговое
оксидирование сплава Д16 на переменном токе в щелочном электролите // Защита металлов. - 1991. - Т. 27, № 3. - С. 417-424) для формирования оксидокерамических покрытий на
алюминии и его сплавах, представляющий собой водный раствор гидроксида натрия,
алюмината натрия и гексаметафосфата натрия при следующем соотношении, г/л:
гидроксид натрия
2,5
алюминат натрия
3
гексаметафосфата натрия
3.
Как и в первом случае, покрытия, полученные в данном электролите, характеризуются
относительно невысокими значениями твердости (500-1200 HV) и износостойкости.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является электролит для микродугового оксидирования алюминия и его сплавов (см. Федоров В.А., Белозеров В.В. и др. Состав и структура упрочненного поверхностного слоя на сплавах алюминия, получаемого
при микродуговом оксидировании // Физика и химия обработки материалов. - 1988. - № 4. С. 92-96.), включающий гидроксид калия, натриевое жидкое стекло и воду при следующем соотношении компонентов, г/л:
гидроксид калия
1
натриевое жидкое стекло
2-4
вода
остальное.
Указанный электролит позволяет формировать покрытия с высокой твердостью (до
1900 HV), однако толщина слоя, имеющего такую твердость, при этом невелика (около 1/3
общей толщины покрытия). Кроме того, данный электролит не позволяет получать покрытия с высокими физико-механическими свойствами на всех типах алюминиевых сплавах, в частности на силуминах.
Задачей настоящего изобретения является увеличение толщины оксидо-керамического
покрытия и повышение его твердости и износостойкости на всех типах алюминиевых
сплавов.
Поставленная задача достигается тем, что в известный электролит для микродугового
оксидирования алюминия и его сплавов, в состав которого входят гидроксид калия, натриевое жидкое стекло, дополнительно введены ультрадисперсные алмаз и графит, при
этом содержание указанных компонентов находится в следующих соотношениях, г/л:
гидроксид калия
2-4
натриевое жидкое стекло
3-6
ультрадисперсный алмаз
0,15-0,5
ультрадисперсный графит
0,12-0,5
вода
остальное,
причем размер частиц ультрадисперсного алмаза и графита составляет 4-15 нм.
При содержании алмаза менее 0,15 г/л и графита менее 0,12 г/л в предлагаемом электролите по сравнению с известным, взятым в качестве прототипа, не наблюдается существенного повышения свойств оксидокерамики. При содержании алмаза и графита, превышающем 0,5 г/л, характеристики и свойства оксидного слоя выходят на уровень постоянных значений. В этой связи нецелесообразно использование в предлагаемом электролите
концентраций алмаза и графита более высоких, чем 0,5 г/л.
Проведенные исследования показали, что при размере частиц алмаза и графита более
15 нм нарушается однородность электролита и снижается концентрация алмаза и графита
в нем вследствие выпадения таких частиц в осадок. Получение частиц размером менее
4 нм технически сложно. Из этих соображений для приготовления электролита использовали алмаз и графит с размером частиц от 4 до 15 нм.
Ультрадисперсные частицы алмаза и графита оказывают влияние на формирование покрытия. Прежде всего, частицы, находясь вблизи поверхности детали анода, способствуют
увеличению напряженности электрического поля в участках, локализованных между ними.
2
BY 7607 C1 2005.12.30
Это приводит к более интенсивному развитию микродугового разряда и соответственно более интенсивному росту толщины покрытия. Росту толщины, кроме того, может способствовать включение ультрадисперсных частиц в покрытие. Частицы графита, являясь токопроводящими, создают благоприятные условия для протекания микродуговых разрядов.
Присутствие в покрытии ультрадисперсных частиц алмаза и графита, обладающих
высокой поверхностной энергией, приводит к снижению пороговой температуры образования высокотемпературной модификации оксида алюминия α-Al2O3, что обеспечивает
более интенсивное ее образование.
Кроме того, образованию α-А12О3 способствует повышенная мощность микродуговых
разрядов, связанная с проникновением в покрытие частиц алмаза и графита. Увеличение
содержания этой модификации оксида алюминия сопровождается повышением его физико-механических свойств и износостойкости. Проникающие в покрытие частицы алмаза
вследствие их высокой прочности также вносят вклад в повышение физико-механических
свойств оксидокерамического покрытия. Частицы графита обеспечивают снижение коэффициента трения в трибосопряжениях.
Для проведения сравнительных испытаний были приготовлены два электролита различных составов - известный, взятый в качестве прототипа и предлагаемый электролит,
содержащий ультрадисперсные алмазы.
Для приготовления электролитов использовалось жидкое натриевое стекло (ГОСТ
13078-81, модуль 3,0-3,4; плотность 1,4-1,5 г/см3), гидроксид калия (KOH марки "ч" ГОСТ
9285-78), ультрадисперсная графито-алмазная шихта УДАГ-СП (ТУ РБ 28619110.001-95).
Электролиты готовили путем смешивания компонентов в воде.
Микродуговое оксидирование образцов проводили в переменно-полярном режиме при
напряжении 300-350 В, плотности тока 25 А/дм2 в течение 50 минут. Толщину и микротвердость покрытия определяли на поперечных шлифах образцов с помощью микротвердомера ПМТ-3. Состав оксидокерамического покрытия определяли методом рентгенофазового анализа на дифрактометре ДРОН-3М в СuКα-излучении с использованием монохроматизации дифрагированного пучка. Испытания на изнашивание проводилось в
режиме сухого трения на машине трения по схеме возвратно-поступательного движения в
течение 30 ч. Средняя скорость перемещения образца составляла 0,06 м/с при давлении на
образец 2 МПа. Интенсивность износа определялась путем взвешивания образца до и после испытаний на аналитических весах BЛP-200. Материал образца - сплав АК5М2. Материал контртела - сталь 50ХГФА, закаленная до 55-60 HRC.
Результаты испытаний образцов с покрытием, полученным в известном и предлагаемом электролитах, приведены в таблице.
Показатели
Известный электролит
Предлагаемый
(прототип)
электролит
Толщина покрытия, мкм
80
170
Микротвердость покрытия, HV
1300
1950
Интенсивность весового износа, мг/км
1,1
0,5
Коэффициент трения
0,75
0,65
37
54
Содержание оксида α-А12О3, об. %
Представленные в таблице результаты позволяют заключить, что использование предложенного электролита, содержащего ультрадисперсные алмазы, позволяет повысить физико-механические свойства оксидокерамических покрытий на алюминии и его сплавах.
Так, по сравнению с известным электролитом, твердость покрытия увеличивается в 1,5
раза, износостойкость в 2 раза, коэффициент трения снижается на 10 %. При этом толщина покрытия в предлагаемом электролите значительно выше.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
117 Кб
Теги
патент, by7607
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа