Содержание страницы
Микродуговое оксидирование (МДО) – один из наиболее перспективных видов поверхностной обработки изделий из металлов и сплавов, получивших в последнее время широкое распространение в различных отраслях промышленности для формирования многофункциональных износостойких, коррозионно-стойких, диэлектрических и теплостойких керамических покрытий, а также декоративных покрытий.
Микродуговое оксидирование берет своё начало от традиционного анодирования, однако имеет ряд существенных отличий, а именно: процесс ведется при напряжениях на 1…2 порядка выше (до 1000 В); используются в основном не постоянный, а переменный и импульсный токи; применяются, как правило, не кислотные, а слабощелочные электролиты.
Главной отличительной особенностью МДО является использование энергии электрических микроразрядов, хаотично мигрирующих по поверхности обрабатываемых в электролите изделий и оказывающих термическое и плазмохимическое воздействие на само покрытие и электролит.
Характерные особенности процесса микродугового оксидирования МДО:
- высокие температуры в разрядных каналах и, как следствие, образование в покрытии высокотемпературных фаз, например, корунда для алюминиевых сплавов в электролитах, содержащих растворимые алюминаты;
- термическая деструкция воды с образованием атомарного и ионизированного кислорода;
- локальное увеличение концентрации электролита и специфические плазмохимические реакции в зоне разряда;
- локальная последовательная переработка в разряде оксидов, сформированных электрохимическим путем.
Основные преимущества микродугового оксидирования МДО:
- экологичность электролитов;
- отсутствие специальной предварительной подготовки поверхности перед нанесением покрытий;
- простота технологии и компактность оборудования.
Состав, структура и свойства формируемых МДО-покрытий определяются природой обрабатываемого материала и технологическими параметрами процесса: электролитом, режимом и продолжительностью обработки.
Технология микродугового оксидирования применяется для обработки таких металлов, как Al, Mg, Ti, Ta, Nb, Zr, Be и их сплавов, чьи оксидные пленки, формируемые электрохимическим путем, обладают униполярной проводимостью в системе металл – оксид — электролит.
МДО-покрытия применяются в машиностроении, приборостроении, аэрокосмической отрасли, автомобилестроении, медицине, пищевой промышленности, строительстве, в электронике и электротехнике, нефтехимической промышленности.
Технология микродугового оксидирования для формирования защитных покрытий
Отличительной особенностью микродугового оксидирования является участие в процессе формирования покрытия поверхностных микроразрядов, оказывающих весьма существенное и специфическое (термическое, плазмохимическое и др.) воздействие на формирующееся покрытие и электролит, в результате чего состав и структура получаемых оксидных слоев существенно отличаются, а свойства значительно выше в сравнении с обычными анодными пленками. Другими положительными отличительными чертами процесса МДО являются его экологичность, относительная универсальность, а также отсутствие необходимости тщательной предварительной подготовки обрабатываемой поверхности в начале технологической цепочки.
Покрытия, получаемые на алюминии и его сплавах в силикатнощелочных электролитах, имеют, как правило, трехслойную структуру и неравномерное распределение компонентов. Они состоят из: 1 – тонкого переходного слоя; 2 – основного рабочего слоя с максимальной твердостью и минимальной пористостью, основной фазой которого является корунд; 3 – наружного технологического слоя, обогащенного алюмосиликатами (рис. 1).
Рис. 1. Структура микродугового оксидирования МДО-покрытия на алюминии
Свойства МДО-покрытий определяются их составом и структурой, которые, в свою очередь, зависят от материала основы, состава электролита и режима обработки. МДО-покрытия, получаемые на алюминиевых сплавах, характеризуются следующими параметрами:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Многофункциональность МДО-покрытий определяет их применение в различных отраслях промышленности в самых разных узлах оборудования (запорная арматура, детали насосов и компрессоров, пресс-оснастка, детали двигателей внутреннего сгорания и многое другое) для повышения износостойкости, коррозионно-защитных свойств, диэлектрических, теплозащитных и декоративных характеристик. В авиационной и автомобильной промышленности нанесение покрытий на детали цилиндро-поршневой группы, в частности на поршни двигателей внутреннего сгорания (рис. 2), позволяет защитить их от высокотемпературной газовой эрозии и снизить температуру металла основы примерно в 1,5 раза. Это относится также к лопаткам турбин и соплам реактивных двигателей. В приборостроении, электротехнической и электронной промышленности МДО-покрытия нашли применение в качестве антидиффузионных слоев нагревательных систем, используемых в производстве чипов; диэлектрических слоев теплоотводов интегральных микросхем.
Рис. 2. Поршни ДВС с МДО-покрытием
Оборудование для микродугового оксидирования алюминиевых деталей
Рис. 3. Установка для микродугового оксидирования МДО алюминиевых изделий: 1 – шкаф электролитической ванны; 2 – специальный источник питания; 3 – комплект ванн для обезжиривания и промывки; 4 – система замкнутого водооборота
Оборудование для микродугового оксидирования алюминиевых деталей (МДО) предназначено для получения керамических покрытий на деталях из любых алюминиевых сплавов, прессованных из порошка алюминия, а также на алюминиевых покрытиях, нанесенных на стальную подложку (рис. 3).
Технология предусматривает использование микродуговых разрядов для поверхностной переработки алюминия в оксиды высокотемпературных модификаций без изменения геометрических размеров деталей любой конфигурации (покрытие «растет» внутрь изделия). Данная установка широко применяется в машиностроении, химической, нефтедобывающей, текстильной, табачной и других отраслях промышленности.