close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY 06814

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 6814
(13) C1
(19)
7
(51) C 25D 11/06
(12)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ НА АЛЮМИНИЙ И ЕГО
СПЛАВЫ
(21) Номер заявки: a 20010315
(22) 2001.04.03
(46) 2005.03.30
(71) Заявитель: Государственное научное учреждение "Институт механики металлополимерных систем имени В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Злотников Игорь Иванович;
Пискунов Сергей Васильевич (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт механики металлополимерных систем имени В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси" (BY)
BY 6814 C1
(57)
Способ нанесения покрытий на алюминий и его сплавы в режиме микродугового оксидирования в электролите, содержащем гидроксид калия, силикат натрия и воду, при наложении переменного напряжения частотой 50 Гц при постоянной плотности тока,
отличающийся тем, что используют электролит, дополнительно содержащий водорастворимую соль металла, выбранного из группы, включающей железо, кобальт, никель и
медь, и кислоты, выбранной из группы, включающей серную, азотную и муравьиную, при
следующем соотношении компонентов, г/л:
гидроксид калия
1,5-2,8
силикат натрия
10,5-18,2
водорастворимая соль
0,2-0,9
вода
остальное,
в качестве переменного напряжения используют синусоидальное напряжение, и процесс
ведут при плотности тока 5-35 А/дм3 до конечного напряжения 400-440 В.
(56)
SU 1200591 A, 1989.
JP 54160528 A, 1979.
US 4188270, 1980.
GB 2193974 A, 1988.
CH 617460 A5, 1980.
RU 2070622 C1, 1996.
Изобретение относится к области электрохимического нанесения покрытий на алюминий и его сплавы и может использоваться в машиностроении для защиты изделий от
износа, коррозии и повышения адгезии алюминия к наносимым на него лакокрасочным и
полимерным покрытиям.
BY 6814 C1
Известен способ получения покрытия на алюминийсодержащем материале в аноднокатодном режиме в течение 60-180 минут путем помещения в электролит, содержащий
(г/л): водный раствор щелочи (1-6), жидкое стекло (4-6) и смесь порошков Аl2О3 и SiO2
(0,5-2,0) [1]. Недостатком способа является его сложность, а также то, что получаемые покрытия имеют очень малую толщину.
Известен способ получения покрытия микродуговым анодированием переменным током промышленной частоты в электролите, содержащем (г/л): гидроксид щелочного или
щелочноземельного металла (1-10), силикат натрия (2-40), пирофосфат щелочного или
щелочноземельного металла (3-30) и воду [2]. Недостатком способа является то, что покрытия, полученные в электролитах, содержащих пирофосфат натрия, имеют малую толщину и высокую пористость.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ нанесения покрытий на алюминий и его сплавы в режиме микродугового оксидирования в электролите, содержащем гидроксид калия (84 г/л), силикат натрия - жидкое стекло
(200 г/л) и воду при наложении переменного напряжения частотой 50 Гц, а величины катодного и анодного токов поддерживают постоянными в интервалах 0,5-24 А/дм2 и 0,625 А/дм2 соответственно при соотношении амплитудных значений катодного и анодного
токов в пределах 0,5-0,95 [3]. Недостатком способа является его сложность, так как для
обеспечения заданной асимметричности катодных и анодных импульсов напряжения требуются специальные преобразователи напряжения. Кроме того, при реализации данного
способа образуется двухслойное покрытие: внешний, рыхлый слой обладает низкими механическими свойствами и его необходимо обязательно сошлифовывать, что усложняет
способ. В качестве недостатка известного способа можно отметить низкие декоративные
свойства получаемых покрытий - все они имеют однотонный, серый цвет.
Задача изобретения - упрощение способа и улучшение механических и декоративных
свойств покрытия.
Поставленная задача решается тем, что в способе нанесения покрытий на алюминий и
его сплавы в режиме микродугового оксидирования в электролите, содержащем гидроксид калия, силикат натрия и воду, при наложении переменного напряжения частотой
50 Гц при постоянной плотности тока, используют электролит, дополнительно содержащий водорастворимую соль металла, выбранного из группы, включающей железо, кобальт, никель и медь, и кислоты, выбранной из группы, включающей серную, азотную и
муравьиную, при следующем соотношении компонентов, г/л:
гидроксид калия
1,5-2,8
силикат натрия
10,5-18,2
водорастворимая соль
0,2-0,9
вода
остальное,
в качестве переменного напряжения используют синусоидальное напряжение, и процесс
ведут при плотности тока 5-35 А/дм2 до конечного напряжения 400-440 В.
При концентрациях силиката натрия более 18,2 г/л не удается получить керамическое
покрытие с высокой адгезией к алюминиевой подложке вследствие того, что искровые
разряды не успевают проплавить обильно выделяющуюся на аноде кремниевую кислоту.
При содержании силиката натрия менее 10,5 г/л процесс образования покрытия сильно
замедляется.
Введение в состав электролита гидроксида калия ускоряет процесс образования покрытия и увеличивает его толщину. При содержании в электролите гидроксида калия в
количестве меньше 1,5 г/л в оксидном покрытии не формируются микроканалы, необходимые для обеспечения доступа ионов кислорода к поверхности металла. При содержании
КОН более 2,8 г/л скорость растворения оксидного слоя становится сравнимой со скоростью его роста, и образующееся покрытие становится пористым и рыхлым.
2
BY 6814 C1
Ведение в состав рабочего электролита водорастворимых солей поливалентных металлов: железа, кобальта, никеля, меди, обеспечивает присутствие в электролите соответствующих ионов, которые в процессе формирования покрытия внедряются в кристаллическую решетку оксидов алюминия и кремния, изменяя структуру и свойства керамического
покрытия - в первую очередь, повышая механическую прочность и изменяя цвет. При содержании солей менее 0,2 г/л эффект легирования оксидного покрытия примесными ионами выражен слабо, а при содержании более 0,9 г/л проводимость электролита резко
увеличивается, напряжение уменьшается и микродуговой процесс переходит в обычный
электролиз.
Проведение процесса нанесения покрытия при частоте 50 Гц с использованием синусоидального напряжения позволяет использовать обычное сетевое напряжение, не прибегая к преобразователям, что значительно упрощает осуществление способа.
Использование тока с плотностью менее 5 А/дм2 нецелесообразно, так как удлиняет
процесс получения покрытий, а при плотности тока более 35 А/дм2 на рабочих электродах
происходит бурное выделение водорода, из-за чего покрытие получается рыхлым. Прекращение процесса при напряжении меньшем 400 В приводит к получению покрытий малой толщины, а проведение процесса при напряжениях более 440 В может привести к
переходу процесса из микродугового режима в дуговой, что сопровождается разрушением
покрытия.
Процесс нанесения покрытия осуществляют следующим образом. Деталь из алюминия или его сплавов подключают к регулируемому источнику переменного напряжения и
погружают в электролит. Вторым электродом может служить деталь из того же материала
или корпус ванны, выполненной из нержавеющей стали или титана. Плавно повышая напряжение на электродах, добиваются начала искрения и затем поддерживают постоянную
плотность тока до завершения процесса (до 400-440 В). После завершения процесса нанесения покрытия деталь извлекают из электролита, промывают проточной водой и сушат.
Полученное покрытие готово к эксплуатации в качестве противокоррозионного, износостойкого и декоративного покрытия, а также в качестве подслоя для нанесения на него
лакокрасочных и полимерных покрытий.
Примеры осуществления способа приведены в таблице 1. Покрытия наносили на образцы из алюминия марки А0. Свойства полученных покрытий приведены в таблице 2.
Покрытия по прототипу получали следующим образом. Образец из алюминия марки
А0 погружали в электролит состава, г/л: гидроксид калия - 84, жидкое стекло - 200, вода до 1 л и подавали асимметричный переменный ток при плотности тока катодной составляющей 2,5 А/дм2 и анодной составляющей 1,25 А/дм2. Процесс проводили до конечного
напряжения для катодного тока 70 В и анодного тока 200 В.
Как следует из представленных данных, предлагаемый способ имеет ряд преимуществ
по сравнению с прототипом. Покрытия, получаемые по предлагаемому способу, имеют
более высокую микротвердость и стойкость к абразивному износу. Кроме того, получаемые по предлагаемому способу покрытия имеют широкую цветовую гамму, что важно
при их использовании в качестве декоративных покрытий. В предлагаемом способе используется переменный промышленный электрический ток, и нет необходимости применять специальные преобразователи тока.
3
BY 6814 C1
Таблица 1
Примеры осуществления способа
Состав электролита (г)
и режим
Гидроксид калия
Силикат натрия
Жидкое стекло (ГОСТ 13078-81)
Водорастворимая соль:
CoSO4⋅7H2O
CuSO4⋅5H2O
NiSO4⋅7H2O
FeSO4⋅7H2O
Fe(NO3)3⋅9H2O
Cu(COOH)2
CoCl2⋅6H2O
MgSO4⋅7H2O
Вода дистиллированная
Плотность тока, А/дм2
Конечное напряжение, В
1,3
9,0
-
II
1,5
10,5
-
III
1,7
11,6
-
Заявляемые режимы
IV
V
VI
VII
1,9
2,1
2,2
2,4
13,8
14,9
12,7
16,0
0,1
989,6
20
420
0,2
987,8
35
440
0,3
986,4
30
430
0,4
985,0
25
430
I
0,5
-
0,6
982,3
20
420
983,6
20
420
0,7
980,9
15
410
VIII
2,6
17,1
-
IX
2,8
18,2
-
X
XI
XII
XIII
XIV
3,0
20,0
-
2,1
13,8
-
2,1
13,8
-
2,1
13,8
-
2,1
13,8
-
0,8
979,5
10
410
0,9
981,5
5
400
1,0
976,0
20
420
0,5
983,6
20
420
0,5
983,6
20
420
0,5
983,6
3
360
0,5
983,6
40
470
Таблица 2
Сравнительные свойства покрытий
Характеристика
Микротвердость, ГПа
Абразивный износ, мг/см2⋅мин
Цвет
Прототип
а.с.1200591
I
12-23
8,25-20,0
22,6
7,5
серый
Заявляемые режимы
II
III
IV
V
23,5
5,5
23,5
5,3
23,5
3,8
24,2
2,0
Ф
К
Г
голубой
Ф - фиолетовый, К - коричневый, Г - голубой.
4
VI
VII
23,8 24,0
2,0
4,2
серожелтый
XI
VIII
IX
23,6 23,4 22,4
3,5
4,8 5,2
К
XII
XIII
XIV
4,0
6,5
45,0 32,0
признаки
коррозии
10,5
15,5
18,8
18,0
X
синий
синий
BY 6814 C1
Контрольные примеры I и X показывают, что выход за заявляемые пределы содержания компонентов электролита приводит к снижению показателей получаемых покрытий.
Контрольные примеры XI и XII показывают, что применение солей других кислот или
других металлов, кроме заявляемых, приводит к ухудшению всех показателей покрытий.
Из контрольных примеров XIII и XIV следует, что выход за заявляемые режимы плотности тока и конечного напряжения при осуществлении способа также приводит к снижению свойств покрытий.
Микротвердость покрытий определяли по стандартной методике на приборе ПМТ-3
при нагрузке 2 Н. Стойкость к абразивному изнашиванию определяли на машине трения
APG при трении по свежему следу по абразивному полотну из карбида кремния зернистостью 150 мкм.
Источники информации:
1. Патент РФ № 2086713, МПК С 25D 11/02, 15/00, 1997.
2. Патент РФ № 2070622, МПК С 25D 11/02, 11/06, 11/04, 11/26, 1996.
3. А.с. СССР № 1200591, МПК G 25D 11/02, 1989 (прототип).
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
145 Кб
Теги
06814, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа