RU2038428C1 - Электролит микродугового оксидирования алюминия и его сплавов - Google Patents
Электролит микродугового оксидирования алюминия и его сплавов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2038428C1 RU2038428C1 SU5000216A RU2038428C1 RU 2038428 C1 RU2038428 C1 RU 2038428C1 SU 5000216 A SU5000216 A SU 5000216A RU 2038428 C1 RU2038428 C1 RU 2038428C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrolyte
- aluminum
- aerosil
- amino
- dispersed phase
- Prior art date
Links
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 238000007745 plasma electrolytic oxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 7
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 6
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical class O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 7
- 229910002012 Aerosil® Inorganic materials 0.000 claims description 6
- -1 carbide Chemical class 0.000 claims description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 11
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 6
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N aluminum;sodium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Na+].[Al+3] ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 229910001388 sodium aluminate Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 2
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M potassium hydroxide Inorganic materials [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 150000001414 amino alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052752 metalloid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002738 metalloids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- UEBYQFJWEPTRMG-UHFFFAOYSA-K sodium molybdenum(4+) phosphate Chemical compound P(=O)([O-])([O-])[O-].[Na+].[Mo+4] UEBYQFJWEPTRMG-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011882 ultra-fine particle Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
- C25D11/06—Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/026—Anodisation with spark discharge
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электрохимической обработке алюминия и его сплавов и может быть использовано в различных областях машиностроения, приборостроения, авиационной и космической технике. Электролит микродугового оксидирования алюминия и его сплавов сожержит, г/л: гидроокись щелочного металла 1 - 10; ультрадисперсный химически модифицированный кремнезем - аэросил-амино 5 - 10 и дисперсную фазу порошка окисла, карбида, нитрида или борида металлов. 1 табл.
Description
Изобретение относится к электрохимической обработке алюминия и его сплавов и может быть использовано в различных отраслях машиностроения, приборостроения, авиационной и космической технике.
Известен электролит для нанесения керамических покрытий на сплавы алюминия в искровом разряде, содержащий фосфорномолибденовокислый натрий и воду [1]
Известен также электролит для нанесения керамических покрытий, содержащий силикат и гидроксид щелочного металла и катализатор [2]
Как в первом, так и во втором случаях получаются тонкие (5-30 мкм) непрочные покрытия, которые невозможно использовать в деталях, испытывающих значительные нагрузки, трение и пр.
Известен также электролит для нанесения керамических покрытий, содержащий силикат и гидроксид щелочного металла и катализатор [2]
Как в первом, так и во втором случаях получаются тонкие (5-30 мкм) непрочные покрытия, которые невозможно использовать в деталях, испытывающих значительные нагрузки, трение и пр.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является электролит микродугового оксидирования алюминия и его сплавов, содержащий 0,5-5,0%-ный раствор алюмината натрия и дисперсную фазу порошка карбида, нитрида или окисла металлов или металлоидов, нерастворимых в растворе алюмината натрия [3] В этом электролите можно повысить термостойкость наносимой оксидной пленки и интенсифицировать процесс.
Однако при использовании электролита на основе алюмината натрия с добавкой мелкодисперсного порошка окисла, карбида или нитрида металлов из-за отсутствия компонента, который бы стабилизировал электролит-суспензию, не удается получить равномерные по поверхности изделия покрытия как по прочностным характеристикам, так и по толщине, поскольку частицы окислов (или карбидов, или нитридов) металлов даже при интенсивном барботаже через некоторое время оседают на дно ванны.
Целью изобретения является повышение прочностных характеристик и улучшение равномерности покрытия за счет стабилизации электролита-суспензии.
Цель достигается тем, что микродуговое оксидирование алюминия и его сплавов ведут в электролите, содержащем щелочное соединение и дисперсную фазу в виде тугоплавких окислов, карбидов, нитридов, боридов металлов, в котором дополнительно введен ультрадисперсный химически модифицированный кремнезем аэросил-амино при следующем соотношении компонентов, г/л:
гидроокись щелочного металла 1-10 аэросил-амино 5-10
дисперсная фаза в виде
окислов, карбидов, нит-
ридов или боридов металлов 20-100
Аэросил-амино (Si-O-(CH2)2NH2) представляет собой продукт химического модифицирования кремнезема (аэросила SiO2) аминоспиртами. В результате замещения атома кремния на поверхности аэросила прививается амино-группа CH2CH2NH2.
гидроокись щелочного металла 1-10 аэросил-амино 5-10
дисперсная фаза в виде
окислов, карбидов, нит-
ридов или боридов металлов 20-100
Аэросил-амино (Si-O-(CH2)2NH2) представляет собой продукт химического модифицирования кремнезема (аэросила SiO2) аминоспиртами. В результате замещения атома кремния на поверхности аэросила прививается амино-группа CH2CH2NH2.
Положительный эффект применения аэросила-амино в электролите микродугового оксидирования обусловлен содержанием в нем привитых амино-групп, которые придают аэросилу при его достаточно хорошей растворимости в слабощелочном растворе некоторые гидрофобные свойства, позволяющие стабилизировать электролит-суспензию.
Ультрадисперсные частицы модифицированного аэросила, имеющие значительно меньший размер, чем дисперсная фаза электролита-суспензии (тугоплавкие окислы, карбиды, нитриды, бориды металлов) адсорбируются на их поверхности. Поскольку гидрофобной является только часть поверхности аэросила-амино, а другая его часть гидрофильна, т.е. обеспечивает взаимодействие с дисперсионной средой, то это и обусловливает стабилизацию электролита- суспензии.
Дисперсная фаза представляет собой порошок окисла, карбида, нитрида или борида металлов или их смесь с размером частиц порошка 5-100 мкм. Более предпочтительным является более мелкая фракция. Предел концентрации порошка в электролите обусловлен профилем обрабатываемой детали. Чем более сложная по конфигурации деталь, тем мельче следует выбирать фракцию порошка и его содержание в электролите не более 50 г/л. Для простых деталей выгоднее увеличить как концентрацию порошка, так и размер его частиц. Выход за пределы указанных концентраций сказывается на качестве покрытий, так как при концентрации более 100 г/л может нарушиться стабилизация электролита-суспензии, а при менее 20 г/л не обеспечивается эффективность использования порошка.
В процессе микродугового оксидирования частицы тугоплавких окислов, карбидов, нитридов, боридов металлов вместе с адсорбированными на их поверхностях частицами аэросила-амино участвуют в массопереносе на рабочий электрод, осаждаясь и встраиваясь в решетку оксида алюминия. При этом образующийся композиционный материал покрытия имеет повышенную прочность за счет модифицирования высокомодульными частицами дисперсной фазы и обеспечения их лучшего взаимодействия с материалом матрицы (оксидами алюминия α и γ-модификаций) на границе раздела между армирующими частицами и матрицей.
Улучшение равномерности покрытия обусловлено также действием электрофоретического эффекта, поскольку содержащих в водном растворе электролита частицы дисперсной фазы вместе с адсорбированными на их поверхностях частицами аэросила-амино приобретают отрицательный поверхностный заряд, который способствует движению частиц к аноду при наложении напряжения между электродами.
Изобретение иллюстрируется примерами, представленными в таблице.
Электролит готовят путем растворения в дистиллированной воде необходимого количества щелочи в виде гидроокиси калия и натрия и введения в него расчетного количества дисперсной фазы (окислов, карбидов, нитридов, боридов металлов), предварительно смешанной мокрым методом (в шаровой мельнице) с расчетным количеством ультрадисперсного (размер частиц 0,1-10 Нм) химически модифицированного аэросила-амино.
Содержание компонентов электролита вне предлагаемых диапазонов (пример 5) приводит к ухудшению работоспособности электролита и снижению прочностных характеристик покрытий.
Процесс микродугового оксидирования проводили в анодном и анодно-катодном режимах при средней плотности анодного тока 10 А/дм2. В качестве образцов использовали шайбы размером ⌀ 15х6 мм из алюминиевого сплава Д16, из которых впоследствие детали шлифы и оценивали характеристики покрытий.
Прочностные характеристики покрытий (микротвердость по остаточному отпечатку HV и по глубине отпечатка HVh) определяли методом кинетической микротвердости на приборе Института металлургии РАН. Толщину покрытий определяли на оптическом микроскопе с точностью ± 10 мкм.
Неравномерность покрытий оценивали в соотношении по разности толщины в центре и на периферии образцов.
Как следует из таблицы, предложенный электролит позволяет получать покрытия, обладающие более высокими прочностными показателями и равномерностью.
Claims (1)
- ЭЛЕКТРОЛИТ МИКРОДУГОВОГО ОКСИДИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ, содержащий щелочное соединение и дисперсную фазу порошка окисла, карбида или нитрида металлов, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ультрадисперсный химически модифицированный кремнезем аэросил-амино, в качестве щелочного соединения гидроокись щелочного металла, а в качестве дисперсной фазы - порошок окисла, карбида, нитрида или борида металлов при следующем соотношении компонентов, г/л:
Гидроокись щелочного металла 1 10
Аэросил-амино 5 10
Дисперсная фаза порошка окисла, карбида, нитрида или борида металлов 20 100
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5000216 RU2038428C1 (ru) | 1991-08-05 | 1991-08-05 | Электролит микродугового оксидирования алюминия и его сплавов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5000216 RU2038428C1 (ru) | 1991-08-05 | 1991-08-05 | Электролит микродугового оксидирования алюминия и его сплавов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2038428C1 true RU2038428C1 (ru) | 1995-06-27 |
Family
ID=21584622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5000216 RU2038428C1 (ru) | 1991-08-05 | 1991-08-05 | Электролит микродугового оксидирования алюминия и его сплавов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2038428C1 (ru) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2165484C1 (ru) * | 2000-01-17 | 2001-04-20 | Залыгин Юрий Рэмович | Тонкослойное керамическое покрытие, способ его получения, поверхность трения на основе тонкослойного керамического покрытия и способ ее получения |
| RU2224055C1 (ru) * | 2002-09-02 | 2004-02-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" | Электролитический способ нанесения анодных покрытий |
| RU2251596C2 (ru) * | 2000-12-19 | 2005-05-10 | Ооо "Торсэт" | Способ получения покрытия на изделиях из алюминиевых содержащих кремний сплавов |
| US6896785B2 (en) | 2002-03-27 | 2005-05-24 | Isle Coat Limited | Process and device for forming ceramic coatings on metals and alloys, and coatings produced by this process |
| CN103409781A (zh) * | 2013-08-05 | 2013-11-27 | 青岛农业大学 | 一种基于微弧氧化技术制备钛酸铋膜层的方法 |
| EP2511401A3 (de) * | 2011-04-14 | 2014-05-14 | Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum für Material- und Küstenforschung GmbH | Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung auf der Oberfläche eines Substrats auf Basis von Leichtmetallen durch plasmaelektrolytische Oxidation |
-
1991
- 1991-08-05 RU SU5000216 patent/RU2038428C1/ru active
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 1. Авторское свидетельство СССР N 964026, кл. C 25D 9/06, 1981. * |
| 2. Патент США N 3832293, C 23B 9/02, опублик. 1974. * |
| 3. Авторское свидетельство СССР N 926084, C 25D 11/02, 1979. * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2165484C1 (ru) * | 2000-01-17 | 2001-04-20 | Залыгин Юрий Рэмович | Тонкослойное керамическое покрытие, способ его получения, поверхность трения на основе тонкослойного керамического покрытия и способ ее получения |
| WO2001053570A1 (fr) * | 2000-01-17 | 2001-07-26 | Jury Removich Zalygin | Enrobage ceramique a couches minces et procede de fabrication associe, surface de frottement formee sur l'enrobage ceramique a couches minces et procede de realisation de cette derniere |
| RU2251596C2 (ru) * | 2000-12-19 | 2005-05-10 | Ооо "Торсэт" | Способ получения покрытия на изделиях из алюминиевых содержащих кремний сплавов |
| US6896785B2 (en) | 2002-03-27 | 2005-05-24 | Isle Coat Limited | Process and device for forming ceramic coatings on metals and alloys, and coatings produced by this process |
| RU2224055C1 (ru) * | 2002-09-02 | 2004-02-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" | Электролитический способ нанесения анодных покрытий |
| EP2511401A3 (de) * | 2011-04-14 | 2014-05-14 | Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum für Material- und Küstenforschung GmbH | Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung auf der Oberfläche eines Substrats auf Basis von Leichtmetallen durch plasmaelektrolytische Oxidation |
| US8828215B2 (en) | 2011-04-14 | 2014-09-09 | Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum für Material-und Küstenforschung GmbH | Process for producing a coating on the surface of a substrate based on lightweight metals by plasma-electrolytic oxidation |
| CN103409781A (zh) * | 2013-08-05 | 2013-11-27 | 青岛农业大学 | 一种基于微弧氧化技术制备钛酸铋膜层的方法 |
| CN103409781B (zh) * | 2013-08-05 | 2016-09-07 | 青岛农业大学 | 一种基于微弧氧化技术制备钛酸铋膜层的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3963594A (en) | Electrochemical treatment of aluminum surfaces with an aqueous solution of hydrochloric acid and gluconic acid | |
| RU2038428C1 (ru) | Электролит микродугового оксидирования алюминия и его сплавов | |
| FR2651509A1 (fr) | Procede pour la production de films de ceramiques par decharge d'etincelles a l'anode. | |
| US4374710A (en) | Electrolytic graining of aluminum with nitric and oxalic acids | |
| CN113652724B (zh) | 一种耐腐蚀铝合金复合材料 | |
| US4716059A (en) | Composites of metal with carbon fluoride and method of preparation | |
| Gnyla et al. | Influence of TMAH and NaOH on the stability of SiC aqueous suspensions | |
| CN117904685A (zh) | 一种镁合金表面耐磨耐蚀陶瓷层的制备方法 | |
| CN1230576C (zh) | 用于钛的电解抛光的电解液组合物及其使用方法 | |
| Weisshaar et al. | Considerations for polishing glassy carbon to a scratch-free finish | |
| CN112239880A (zh) | 一种镁合金表面制备高耐蚀、耐磨涂层的微弧氧化电解液及其制备方法与用途 | |
| CN113668032B (zh) | 一种铝合金表面处理方法 | |
| Jean | Electrophoretic deposition of Al2O3-SiC composite | |
| JPH0116764B2 (ru) | ||
| KR102647788B1 (ko) | 내플라즈마성이 향상된 용사 코팅용 옥시불화이트륨 현탁액 및 이를 이용한 용사 코팅 | |
| Jensen et al. | Ion bombardment of nano-particle coatings | |
| CN115746713A (zh) | 高稳定悬浮性Al2O3抛光液及其制备方法 | |
| US20230392277A1 (en) | Method for producing a ceramic coating on the surface of an aluminum alloy substrate by means of plasma electrolytic oxidation | |
| JP2888904B2 (ja) | 陽極火花放電によりセラミックス複合皮膜を形成させる方法 | |
| CN119553332B (zh) | 一种铝合金微弧氧化镀液及其制备方法和应用 | |
| KR100260764B1 (ko) | 알루미늄 합금으로 제조된 대형 물품을 마이크로아크산화시키는 공정 | |
| RU2046157C1 (ru) | Способ микродугового оксидирования вентильных металлов | |
| Imshinetsky et al. | Incorporation of composite zirconia-silica nanoparticles into PEO-coatings on magnesium alloys | |
| JP3301885B2 (ja) | 陰極線管内装用塗料 | |
| Murali et al. | Electropolishing of Al-7Si-0.3 Mg cast alloy by using perchloric and nitric acid electrolytes |