Оптимизация процесса микродугового оксидирования алюминиевых и магниевых сплавов

• Автор: Хла Мо
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 133 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Часть I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

Глава 1. Механизмы роста оксиднокерамических покрытий при протекании процесса МДО сплавов.
1.1. Механизмы роста оксиднокерамических покрытий, в основе которых лежит электрохимический процесс анодирование
1.2. Модельные представления о механизме протекания МДО сплавов с учетом экзотермического окисления металлического дна каналов
разрядов.

Глава 2. МДО алюминиевых и магниевых сплавов в различных электролитах.

2.1. МДО алюминиевых сплавов в щелочносиликатных электролитах

2.2. МДО магниевых сплавов.

Заключение по литературному обзору.

Часть II. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
1. Характеристика образцов.
2. Экспериментальная установка.
3. Обоснование выбранных составов электролитов и поиска оптимальных их составов для проведения МДО как алюминиевых, так и магниевых сплавов
4. Методика исследования толщины, состава и свойств микродуговых покрытий.
4.1. Определение толщин покрытий.
4.2. Определение фазового состава микродуговых покрытий
4.3. Оценка распределения меди по толщине микродугового покрытия.
4.4. Испытания коррозионной стойкости систем сплавпокрытие
4.5. Измерение микротвердости микродуговых покрытий
4.6. Измерение электрической прочности микродуговых покрытий со
сквозными порами, заполненными воздухом.
4.7. Методика определения смачиваемости покрытий жидкостями
4.8. Методика определения адгезии покрытия к металлической основе.
4.9. Методика измерения сопротивления усталости.
Часть III. РЕЗУЛЬТАТЫ ОПЫТОВ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Глава 3. Оптимизация состава электролитов для получения покрытий на алюминиевых сплавах методом МДО с заданными функциональными свойствами
3.1. Влияние состава алюминиевых сплавов на кинетику процесса их МДО в электролитах, не содержащих большие концентрации солей, кислотные остатки которых после плазмо и термохимических преобразований входят в состав покрытия.
3.2. Механизм роста ОКП на различных алюминиевых сплавах при различных экспозициях протекания процесса МДО в электролитах с малым содержанием ТЖС, солей типа ЫагБЮз, ЫаАЮг.
3.3. Влияние концентрации технического жидкого стекла на скорость роста оксиднокерамических покрытий при МДО алюминиевых сплавов.
3.4. Свойства микродуговых покрытий, сформированных на алюминиевых сплавах.
3.4.1. Защитнокоррозионные свойства микродуговых покрытий
3.4.2. Микротвердость микродуговых покрытий, полученных на сплаве Д.
3.4.3. Адгезионные свойства микродуговых покрытий к алюминиевым сплавам.
3.4.4. Смачиваемость
3.4.5. Сравнительные испытания на усталость сплава Д с анодным,
микродуговым покрытием и без покрытия.
Глава 4. Оптимизация состава электролитов для получения покрытий на магниевых сплавах методом МДО с заданными функциональными
свойствами
4.1. МДО магниевых сплавов в щелочно фосфатном электролите
4.2. МДО магниевых сплавов в щелочно фосфатнофторидном электролите
4.3. МДО магниевых сплавов в силикатно фторидных электролитах
4.4. Свойства ОКП, сформированных, на поверхности магниевых сплавов методом МДО из различных электролитов.
4.4.1. Защитнокоррозионное свойство
4.4.2. Смачиваемость
4.4.3. Сравнительные испытания на усталость образцов из магниевого сплава МЛ5 с анодным, микродуговым покрытием и без покрытия
4.4.4. Адгезионные свойства микродуговых покрытий к магниевым
сплавам.
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Катионы движутся по разогретому каналу оксида, образующегося под разрядом, в сторону подвижной границы оксид микродуговой разряд. Навстречу им в сторону подвижной границы оксид металл движутся ионы кислорода. Такое представление аналогично известному механизму для анодирования , . Для подтверждения своих модельных представлений им необходимо было бы оценить числа переноса ионов и электронов 1э при различных температурах и обосновать причину того, что с увеличением температуры 1Э0, а у сформированной на алюминии оксидной пленки, которая состоит как из п , так и р проводящих слоев . Кофстад П. При этом он отмечает, что нельзя исключать и заметный ионный вклад в проводимость. В методом ЭДС было установлено, что при температурах выше С А0з является электронным проводником, а при пониженных температурах он обладает смешанной проводимостью. Однако аналогичные исследования авторов показали, что при С число переноса ионов равно приблизительно 0,7. Совершенно неубедительным подтверждением ионной проводимости в разогретых каналах разряда под анодным пятном являются эксперименты по влиянию гранул с ЪИ, размером 0,5 4,5 мкм, которые рассматриваются авторами , как стимуляторы электронного тока, приводящие к изменению типа проводимости в этих каналах. При напряжении ниже напряжения образования микродуговых разрядов гранулы, контактируя с поверхность покрытия, не участвуют в процессе его роста. Однако, если напряжение повысить до начала образования микроразрядов, гранулы, касаясь отдельных разрядов, вызывают резкое увеличение в них тока от 1 до А в зависимости от размера гранулы, проводимости электролита и напряжения процесса . Такие разряды покрытия не наносят, но, как считают авторы , в сочетании с микродугой и дугой, формирующих покрытие, они позволяют наносить покрытия, проплавленные на всю глубину нанесенного слоя. При соприкосновении гранулы с разрядом возникает цепочка с преимущественно электронной проводимостью граница раздела электролит гранула гранула граница раздела гранула разряд. На границе раздела электролит гранула разрядка анионов облегчена по сравнению с разрядкой анионов на границе раздела электролит покрытие и электролит разряд. Описанные разряды с электронной проводимостью подобны разрядам, образованным между двумя металлическими электродами, применяемыми при сварке . ОН 3 Н 1,5 6 е, 2АГ3 1,5 6 е А,
2
Следует отметить, что в микродуговых разрядах существует как ионный, так и электронный ток. Очевидно, что попадание гранул, с преимущественно электронной проводимостью, в разряд приводит к экзотермической реакции их окисления и расширению каналов под разрядом. В электролитах, не содержащих элементы, способных образовывать нерастворимые оксиды, покрытие образуется только вследствие оксидирования материала подложки . В этом случае покрытие углубляется в металл и размер образца меняется в пределах от толщины сформированной пленки. Если в электролите имеются катионы и или анионы в данном случае не рассматривается кислород, содержащие элементы способные образовывать нерастворимые химические соединения, то последние входят в состав покрытия. Очевидно, что вхождение в оксиднокерамическую пленку химических элементов, способных образовывать нерастворимые оксиды, возможно как при ионной, так и при электронной проводимости каналов разряда. Соотношение этих оксидов с оксидом металла основы зависит, в частности, от концентрации катионов и или анионов. В дополнении к своему механизму роста оксидно керамических покрытий ОКП авторы указывают и на большую вероятность оплавления покрытия. При оптимальных параметрах пульсации напряжения и тока степень оплавления зависит от выхода вещества покрытия на единицу прошедшего электричества. При дуговом режиме выход вещества может даже превышать теоретический, рассчитанный по закону Фарадея . Неприменимость закона Фарадея для расчета массы веществ, образующихся при протекании процесса МДО, указывает на совершенно иной механизм роста ОКП, чем при анодировании металлических материалов. Несколько иной, от вышеописанного, механизм, в основе которого лежат также электрохимические процессы, предлагают и авторы 4, , , , .