Обработка

Электрохимическое микродуговое оксидирование (МДО)

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).

Структура МДО-покрытия на алюминии

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:

  • толщина
  • до 400 мкм;
  • микротвердость
  • до 250 МПа;
  • пробойное напряжение
  • до 6000 В;
  • теплостойкость
  • выдерживает тепловой удар до 2500 °С;
  • коррозионная стойкость
  • 1-й балл по десятибалльной шкале;
  • износостойкость
  • на уровне твердых сплавов;
  • пористость
  • от 2 до 50 % (регулируемая).

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.

Поршни ДВС с МДО-покрытием

Рис. 2. Поршни ДВС с МДО-покрытием

Оборудование для микродугового оксидирования алюминиевых деталей

Установка для микродугового оксидирования МДО алюминиевых изделий

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.

 

 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *