За метода на микродъгово оксидиране - Sibspark Ltd.
Микродъгово оксидиране(други имена: микроплазма, анодно искрово, плазмено-електролитно оксидиране) е един от най-обещаващите методи за повърхностна обработка на повърхността на материалите. Същността на метода се състои в това, че при преминаване на ток с висока плътност през границата метал-електролит се създават условия, при които напрежението на границата става по-високо от нейната диелектрична якост и върху повърхността на електрода възникват микроплазмени разряди с високи локални температури и налягания. Резултатът от действието на микроплазмените разряди е образуването на покривен слой, състоящ се от окислени форми на неблагородни метални елементи и електролитни компоненти. В зависимост от начина на микроплазмено окисление и състава на електролита е възможно да се получат керамични покрития с уникални характеристики и широк спектър от приложения.
Предимства на метода
- Възможност за създаване на тежки покрития с уникални характеристики;
- Получаване на няколко защитни характеристики в комплекс;
- Практически безкраен живот на електролита;
- Възможност за обработка на сложни профилни детайли;
- Висока разпръскваща способност на електролита (покритието се нанася върху отвори и кухини с минимални затруднения);
- Няма нужда от специална подготовка на повърхността преди нанасяне на покритие и машинна обработка след нанасяне на покритие;
- Получаване на различни покрития върху един и същи материал.
Оборудване за МДО
Най-общо производствената линия за MDO се състои от:
- енергийно оборудване - специализирани захранвания;
- вани, в които повърхностната подготовка, обработка иизмиване;
- манипулатор за преместване на окачването с части (при масово производство);
- метални конструкции за поставяне на вани и манипулатор;
- спомагателно оборудване - дестилатор, филтърна помпа за почистване и изпомпване на разтвори, резервни резервоари, устройства за контрол на качеството на покритието и състоянието на електролита.
Токови импулси с определена форма се подават от източниците на захранване към клемите на баните, докато частта действа като анод, банята или допълнителни електроди, обикновено изработени от неръждаема стомана, служат като катод.
Технологични операции
Броят на необходимите технологични операции при МАО е значително по-малък, отколкото при традиционните процеси на анодиране. Това се дължи на липсата на множество подготвителни операции и екологичността на използваните решения. След монтирането на частите върху окачването се извършва обезмасляване, след което частите се изпращат за обработка. При широкомащабно производство след ваната за нанасяне на покритие се монтира регенерираща вана, за да се подобри използването на химикали и вода за измиване.
Обслужващ персонал- технолог (висше техническо образование) и работници (средно техническо образование). За площ от 150-200 m2, като правило, 2 работници са достатъчни за една смяна. Необходим е и периодичен контрол на линията от водопроводчик и електротехник.
Свойства на МАО покритията
MAO покритията са керамика със сложен състав. Покритието по време на микродъгово окисляване се образува поради окисляването на металната повърхност, докато се образуват оксидните и хидроксидните форми на този метал. От друга страна, покритието расте поради включването в състава муелектролитни елементи. Електролитните елементи са включени в покритието под формата на соли, оксиди и хидроксиди със сложен състав. Ако е необходимо, технологията MAO ви позволява да въведете всеки желан химичен елемент в покритието. Колкото повече време е за обработка на частта, толкова повече електролитни елементи се натрупват в повърхностния слой. Долният слой на покритието, съседен на основния метал, се състои главно от неговите оксидни съединения.
Дебелината на покритията се определя от няколко основни фактора. Това са естеството на електролита, материала на металната сплав, режима на обработка и времето на процеса. MAO дава възможност за получаване на покрития с дебелина от фракции до стотици микрометри. Необходимата дебелина на покритието зависи от предназначението и условията на работа. За нанасяне на подслой за боядисване са достатъчни 5-10 микрона, за придаване на електроизолационни свойства или висока устойчивост на износване са необходими 50-100 микрона. Декоративните свойства и антикорозионните свойства при атмосферни условия осигуряват 20-40 микрона покритие.
Порьозността на покритията варира в диапазона 5-50%, размерите са от 0,01 до 10 микрона. Структурата на порите с дебелина на покритието над 5-10 микрона е сложна, разклонена с много разклонения и затворени пространства. Не могат да се получат покрития, които не съдържат пори, поради естеството на процеса. Ако е необходимо, порьозността може да бъде намалена чрез импрегниране с различни материали или чрез нанасяне на слой от полимер (багрило). Най-често използваното импрегниране с флуоропласти и нанасяне на полимерни прахови бои. В някои случаи порьозността е положителен фактор. Когато покритието се носи за износване при условия на смазване, последното навлиза в поритепокритие и осигурява постепенно навлизане в зоната на триене. В медицината биоактивните МАО покрития могат да съдържат лекарства в порите си.
Покритията се използват като износоустойчиви в различни възли и възли на машини и механизми. Поради това в много случаи е възможно да се използват продукти, изработени от алуминий - метал, който е доста мек и труден за традиционните методи за повърхностна обработка (например галванично покритие). Сравнителни тестове бяха проведени върху образци с MAO покритие върху алуминий и стоманен образец, покрит с устойчив на износване слой хром. Специфичното натоварване по време на изпитването е 0,64 N/mm2. MAO покритията показват по-малко износване, особено при повишени температури.
MAO покритията имат повишена устойчивост на термични и термични циклични натоварвания. Покритията могат да работят без ограничения при температури от -40 до +60°C. При постепенно нагряване на частта термичната стабилност на MAO покритието е ограничена от температурата на топене на метала на самата част, тъй като тези стойности за метала са очевидно по-ниски, отколкото за керамиката. Тестовете показват, че покритията могат да издържат до 280 термични цикъла 310-15°C и до 25 термични цикъла 500-15°C. При тези тестове покритият образец се нагрява до предварително определена температура в пещ и след това се пуска в студена вода.
По време на обработката грапавостта на повърхността се увеличава с времето. Възможно е да се получат покрития с грапавост до клас 8. Грапавостта зависи от материала на сплавта, състоянието на нейната повърхност и начина на обработка.
Методът MAO дава възможност за получаване на покрития, които са устойчиви на атмосферни условия и различни корозивни среди -химически агресивни разтвори, пара, морска вода и др. Тъй като MAO покритието е керамика със сложен състав, устойчивостта на корозия на покриващия материал е доста висока. Защитата от корозия на основния метал може да се осигури чрез дебелината на покритието и чрез контролиране на броя и структурата на порите. Допълнителна защита се осигурява чрез импрегниране на порите с инертен материал (най-често флуоропласт).SPC Polyus(Томск) през 2003 г. бяха проведени ускорени тестове по стандартни методи на алуминиеви проби с полимерно-керамично MAO покритие. Тестовете (GOST V 20.57.304-76, GOST RV 20.57.304-88) показаха, че получените покрития могат да се използват като устойчиви на корозия в продължение на 15 години.
Напрежението, при което настъпва разрушаването на покритието, както и устойчивостта на корозия, зависят от дебелината на покритието, вида и размера на порите. Също така, тази стойност може да бъде значително увеличена чрез използване на материал, който запълва порите. Средното напрежение на пробив на покритието е 600 V. Напрежението на пробив на покритието със запълване на порите е до 2500 V.
МАО-покритията имат отлична адхезия към основния метал, което се осигурява от наличието на преходен слой на границата метал-покритие. Преходният слой е оформен както вътре в метала, така и отвън, а също така има профил с много завои.
В резултат на това адхезията на покритието към метала се оказва по-голяма от здравината на самото покритие и при натоварване покритието не се отделя по границата метал-покритие. Стойностите на адхезия, изчислени от резултатите от теста за надраскване, достигат 350 MPa.
Отражение на светлината и поглъщане на светлина
Отражателната способност на МАО покритията достига 80%
При черните MAO покрития коефициентът на абсорбция достига 90%.
Твърдостта на МАО покритията достига 21 GPa.
Измерванията бяха направени с помощта на Nano Hardness Tester, с натоварване на индентора от 200 mN. Твърдостта на покритията се изчислява въз основа на дълбочината на проникване на индентора.