Способ получения оксидных покрытий, преимущественно на изделиях, изготовленных из разнородных сплавов титана

Способ получения оксидных покрытий, преимущественно на изделиях, изготовленных из разнородных сплавов титана

Реферат

 

Способ получения оксидных покрытий преимущественно на изделиях, изготовленных из разнородных сплавов титана, включающий возбуждение искрового разряда и поддержание непрерывного и равномерного искрения на поверхности анода в водном щелочном электролите, содержащем соединение алюминия, отличающийся тем, что, с целью повышения износо- и коррозионностойкости покрытий, возбуждение искрового разряда осуществляют при напряжении 400 - 550 В и рН электролита 8,5 - 11,8.

Изобретение относится к электролитическому получению покрытий, в частности оксидных пленок на титановых сплавах,методом микродугового оксидирования и может найти применение в машиностроении, судостроении и других отраслях народного хозяйства. Известен способ получения из -Al₂O₃ и SiO₂, на меди, никеле и алюминии искровым осаждением из водных растворов алюмината силиката натрия при напряжениях 220-300 В, плотности тока на аноде 1 Адм^-2 и температуре электролита 22-25^oС. Недостатком указанного способа является низкое качество покрытий на сплавах титана, обусловленное низкой адгезией окисла, не обладающего защитными свойствами. Известен способ анодирования титана и его сплавов в искровом разряде при 80-200 В, плотности тока 10-80 А/дм² в электролите, содержащем фосфат-ионы. Недостатком известного способа является невозможность получения покрытий на изделиях, состоящих из разнородных сплавов титана, с толщиной, достаточной для получения защитных свойств. Наиболее близким к изобретению является способ получения оксидных покрытий преимущественно на изделиях, изготовленных из разнородных сплавов титана, включающий возбуждение искрового разряда в водном щелочном электролите, содержащем окись алюминия и/или двуокись титана, глицерин и моноэтаноамин. Недостатком известного способа является низкая износо- и коррозионная стойкость покрытий, обусловленная тем, что на изделиях, изготовленных из разнородных сплавов титана, оксидная плeнкa не образуется пли имеет толщину, не обеспечивающую получение защитных свойств и износостойкости. Целью изобретения является повышение электрозащитных свойств и износо- и коррозионностойкости покрытий. Поставленная цель достигается тем, что в способе получения оксидных покрытий преимущественно на изделиях, изготовленных из разнородных сплавов титана, включающем возбуждение искрового разряда и поддержание непрерывного и равномерного искрения на поверхности анода в водном щелочном электролите, содержащем соединение алюминия, возбуждение искрового разряда осуществляют напряжении 400-550 В и рН электролита 8,5-11,8. Сущность способа заключается в том, что указанные режимы оксидирования обеспечивают непрерывное, равномерное искренне без образования микродуг по всей поверхности изделия анода (в том числе и по поверхности сложной формы), что обеспечивает равномерное нарастание оксидной пленки без наплывов и наростов, способствующее повышению стойкости покрытия и улучшению электрозащитных свойств. Процесс анодирования, проводимый при напряжениях, меньших 400 и больших 550 В, не обеспечивает получения защитных покрытий с требуемыми электрозащитными и антикоррозионными свойствам. При значениях напряжения меньше 400 В искрения не наблюдается, при этом пленки имеют недостаточную толщину и в них не обнаружено включения легирующих добавок. При напряженниях, выше 550 В равномерное искрение на поверхности изделия переходит в дугу на отдельных участках поверхности, в основном, no краям, в приповерхностной области и на неровностях. Это приводит к тому, что в этих местах образуются наплывы, а качество покрытий, их электросопротивление резко ухудшаются (электросопротивление падает с 10⁵ Ом при 400-550 В до IO²-IO³ Ом при 550-650 В), содержание окиси алюминия в покрытии также уменьшается. Выбор интервала значений рН обусловлен следующими причинами. При рН, меньшем 8,5, электролит коагулирует, при рН, большем 11,8, сильные щелочные свойства электролита приводят к преобладанию процесса растворения окисной пленки над процессом ее образования, что отрицательно сказывается на качестве получаемых покрытий. Продолжительность процесса оксидирования зависит от размеров покрываемого изделия и подбирается таким образом, чтобы обеспечить получение оксидной пленки заданной толщины. Если процесс проводить в течение недостаточного промежутка времени, то образуется слишком тонкая анодная пленка с низкими защитными свойствами. Длительное проведение процесса оксидирования способствует разогреванию электролита, при этом образуются толстые и ломкие защитные пленки с низкой адгезией. Примеры осуществления способа представлены табл. 1 и 2, в которых показаны условия оксидирования (табл. 1) и зависимость качества защитных покрытий от условий оксидирования (табл. 2) для пяти пар разнородных сплавов титана. Оксидирование проводили в электролите следующего состава, г/л: Алюминат натрия 4,2 Фосфат натрия 12,5 Иодат калия 1,5 Детали, подвергаемые оксидированию, представляли собой трубы с фланцами, изогнутые в различных плоскостях, при этом длина трубы в среднем составляла 2,5-3 м, а общая площадь покрываемой поверхности приблизительно 2500 cм². Одновременно со стандартными деталями испытанием подвергались образцы-свидетели, представляющие собой прутки, изготовленные из разнородных сплавов тех же марок, размерами 5х5х40 мм. Коррозионную стойкость получаемых покрытий определяли капельным методом в растворе, содержащем 250 г/л НГ, 250 г/л Na₂Cr₂O₇. Термостойкость определяли по количеству циклов нагрев охлаждение при которых данное покрытие не претерпевает видемых изменений (растрескивание, шелушение и т.д.). Как видно из табл. 1, при микродуговом оксидировании изделий, состоящих из сваренных вместе деталей, выполненных из сплавов титана различных марок, оксидные пленки наилучшего качества, содержащие легирующие добавки фосфатов и a-Al₂O₃ получаются при непрерывном равномерном искрении на поверхности анода, осуществляемом при напряжении 400-550 В (примеры IV-VII). Отсутствие непрерывного равномерного искрения при низких напряжениях (примеры I-III) и низких рН (пример IX), а также интенсивное искрение, переходящее в дуговое свечение (примеры VIII, X) приводит к отсутствию в защитном покрытии легирующих добавок, ухудшению работоспособности электролита и, в итоге, к низким антикоррозионным и электрозащитным свойствам покрытия. Предлагаемый способ с непрерывным равномерным режимом искрения позволяет получать при оксидировании изделии из разнородных сплавов титана износостойкие защитные покрытия толщиной до 10 мкм, состоящие, в основном, из двуокиси титана (анaтаз). Режим непрерывного равномерного искрения по всей поверхности изделия, в том числе и по поверхности сложной формы, который осуществляется при напряжениях 400-550 В, позволяет получать защитные покрытия, легированные различными добавками, входящими в состав электролита (например, наличие в электролите фосфат- и алюминат-ионов позволяет вводить в состав покрытия до 6-7% фосфора и до 10% окиси алюминия, что подтверждается данными рентгена-фазового и рентгеновского микрозондового анализа. Такое легирование повышает коррозионную стойкость и улучшает электрозащитные свойства покрытий (см. табл. 2). Возможно введение и других добавок, улучшающих свойства защитных покрытий, при использовании соответствующих электролитов. Таким образом указанные режимы микродугового оксидирования в электролите данного состава позволяют повысить защитные свойства пленок на деталях из разнородных сплавов титана.

Формула изобретения

Способ получения оксидных покрытий преимущественно на изделиях, изготовленных из разнородных сплавов титана, включающий возбуждение искрового разряда и поддержание непрерывного и равномерного искрения на поверхности анода в водном щелочном электролите, содержащем соединение алюминия, отличающийся тем, что, с целью повышения износо- и коррозионностойкости покрытий, возбуждение искрового разряда осуществляют при напряжении 400 550 В и рН электролита 8,5 11,8.