способ получения термостойких изоляционных покрытий на изделиях из алюминиевых сплавов

Формула изобретения

Способ получения термостойких изоляционных покрытий на изделиях из алюминиевых сплавов, включающий обработку изделий, отличающийся тем, что обработку изделий ведут в три этапа, включающих формирование покрытия в электролите, содержащем 2-6 г/л гидроокиси калия и 10-30 г/л жидкого стекла при напряжении на детали от 400 В и начальной плотности переменного тока 20-25 А/дм² с последующим понижением ее на 5% каждые 10 мин до толщины не менее 100 мкм, термическую обработку изделия с покрытием при температуре 200-250°С в течение 1-1,5 ч и пропитку в суспензии фторопласта с последующей сушкой при температуре 100-150°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электрохимического оксидирования алюминия и его сплавов и может найти применение в приборостроительной и радиоэлектронной промышленности, например, при изготовлении изоляционных деталей приборов контроля и регулирования температуры.

Известен способ получения покрытий в комбинированном электролите на основе борной кислоты и едкого калия для повышения износостойкости, поверхностной твердости и модуля нормальной упругости изделий из алюминия и его сплавов [1].

Однако он не обеспечивает высоких значений пробойного напряжения получаемых покрытий.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения термостойких изоляционных пленок на алюминии и его сплавах, включающий двухэтапное анодирование в кислотных электролитах [2].

Недостатком данного способа является получение тонких покрытий, которые легко повреждаются при проведении сборочных работ готового изделия, что приводит к серьезному снижению термостойкости и изоляционных свойств покрытия. Термостойкость покрытий, полученных данным способом, представляется как способность покрытия выдерживать лишь кратковременные температурные перегрузки. Кроме того, способ требует предварительного обезжиривания поверхности путем кипячения в хлороформе в течение 15-20 мин с последующей промывкой в дистиллированной воде, что усложняет технологический процесс.

Задачей изобретения является увеличение толщины покрытия, повышение его пробойного напряжения и постоянное сохранение этого свойства при температуре до 200С, а также уменьшение вероятности повреждения изделий с покрытиями при сборке, транспортировке и во время эксплуатации.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе, включающем обработку изделий, согласно изобретению обработку изделий ведут в три этапа, включающих формирование покрытия в электролите, содержащем 2-6 г/л гидроокиси калия и 10-30 г/л жидкого стекла при напряжении на детали от 400 В и начальной плотности переменного тока 20-25 А/дм² с последующим понижением ее на 5% каждые 10 мин до толщины не менее 100 мкм, термическую обработку изделия с покрытием при температуре 200-250С в течение 1-1,5 ч и пропитку в суспензии фторопласта с последующей сушкой при температуре 100-150С.

Способ осуществляют следующим способом.

Изделие из алюминиевого сплава помещают в ванну с электролитом, содержащим 2-6 г/л гидроокиси калия и 10-30 г/л жидкого стекла. Затем через специальный источник питания осуществляют подключение тока к электродам, одним из которых является изделие, второй, состоящий из двух частей, располагается по краям ванны, симметрично относительно изделия, при этом плотность переменного тока составляет 20...25 А/дм², а напряжение на детали составляет не менее 400 В, что приводит к образованию на поверхности детали микроплазменных разрядов. Плотность тока поддерживается на начальном уровне в течение 10 мин, по окончании которых ее снижают на 5% и поддерживают на этом уровне следующие 10 мин до повторного снижения на 5%. Ступенчатое регулирование плотности тока продолжается на протяжении всего процесса оксидирования. Такое регулирование позволяет вести процесс на предельно допустимой скорости формирования покрытия, при этом избегая перехода микродугового режима в дуговой, что неминуемо происходит с ростом толщины покрытия при высокой плотности тока. В результате на поверхности детали образуется пористый слой оксидной керамики.

Процесс ведут до образования на поверхности изделия покрытия толщиной не менее 100 мкм. После чего изделие извлекают из ванны и просушивают, помещая в печь и нагревая до температуры 200-250С, что позволяет освободить поры покрытия от влаги. Затем производят заполнение пор покрытия путем погружения изделия в емкость, заполненную суспензией фторопласта Ф-4Д. Температура обработки составляет 30-50С, время выдержки 15-30 мин. Высушивают покрытие при температуре 100-150С. Результатом последней операции является устранение сквозной пористости покрытия, что значительно повышает пробойное напряжение покрытия (см. таблицу).

Проверку пробойного напряжения покрытий проводили на установке УПИ-3 при частоте переменного тока 50 Гц и времени нарастания напряжения 10 с. Температурный предел (термостойкость), при котором происходит образование трещин на покрытии, оценивали по локальному снижению напряжения пробоя на 200-300 В после выдержки образцов в печи не менее 1 ч.

Предлагаемый способ позволяет увеличить толщину покрытия в 5-7 раз, повысить пробойное напряжение покрытия на 20-50%, постоянно сохранять это свойство при температуре до 240С, за счет большей толщины снизить вероятность повреждения изделий с покрытиями при сборке, транспортировке и во время эксплуатации, а также упростить утилизацию отработанного электролита за счет использования менее агрессивных компонентов электролита.

Источники информации

1. Патент РФ №2136788, С 25 D 11/08.

2. АС СССР 1608253, С 25 D 11/14 – прототип.