способ изготовления анода химического источника тока со щелочным электролитом

Формула изобретения

Способ нанесения защитного слоя покрытия на анод химического источника тока из сплава на основе алюминия, включающий формирование сверхзвукового потока подогретого рабочего газа, например воздуха, и нанесение (напыление) на поверхность анода покрытия порошка металла, отличающийся тем, что напыление производят при скорости потока 600÷645 м/с и его температуре 50÷99°С, температуре напыляемых частиц 50÷80°С и расходе порошка напыляемого металла 0,03÷0,05 г/см³, в качестве порошка металла используют порошок серебра или порошки меди и серебра, наносимые на анод последовательно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нанесению покрытий высокоскоростным способом и может быть использовано в электротехнике, например, для создания защитных покрытий на одной из сторон анода химического источника тока из сплава на основе алюминия.

Известен способ получения термостойких изоляционных анодных пленок на алюминии и его сплавах (авт. свид. СССР №1608253). Положительный эффект достигают проведением анодирования сначала в электролите на основе хромового ангидрида, борной кислоты и оксида бериллия до толщины покрытия не менее 3 мкм при 42-46°С и напряжении 40-80 В, а затем в электролите на основе щавелевой, борной и лимонной кислот при плотности тока 1-4 А/дм² и температуре 35-43°С в течение 50-90 мин.

Известен также способ получения термостойких изоляционных покрытий на изделиях из алюминиевых сплавов (патент России №2237758). Задачей изобретения является увеличение толщины покрытия, повышение его пробойного напряжения, постоянное сохранение этого свойства при температуре до 200°С, а также уменьшение вероятности повреждения изделий с покрытием при сборке, транспортировке и во время эксплуатации. Поставленная задача достигается тем, что согласно изобретению обработку изделий ведут в три этапа, включающих формирование покрытия в электролите, содержащем 2-6 г/л гидроксида 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.

Приведенные выше аналоги отличаются сложным и трудоемким технологическим процессом получения покрытия.

Известны способы газотермического нанесения покрытий, сущностью которых является воздействие на распыляемый материал полимера высокой температуры и кинетической энергии газовой струи. При нагреве напыляемый порошок полимера плавится, а газовая струя распыляет его и с определенной скоростью направляет на подложку.

Известен также способ получения покрытия, заключающийся в ускорении металлического порошка размером 1-200 мкм до 650-1200 м/с и нанесение порошка на изделие подогреваемым газовым потоком. Однако такие широкие диапазоны параметров режимов напыления затрудняют использование изобретения в конкретных промышленных условиях.

Недостатками этого способа являются: повышение требования к дисперсности полимерного порошка, так как мелкая фракция выгорает, а крупная лишь оплавляется; трудность получения качественного покрытия, вытекающая из самой физики процесса - частицы переменной величины находятся в высокотемпературном потоке.

(Борисов Ю.С.и др. «Газотермические покрытия из порошковых материалов». Справочник. Киев. 1987, с.23).

Известен способ нанесения покрытий, включающий подачу порошка в сверхзвуковой поток подогретого рабочего газа и нанесение его на поверхность изделия, отличающийся тем, что изделие перед нанесением порошка нагревают до 100-200°С, в сверхзвуковой поток последовательно подают металлический порошок и порошок полимера, а стенки сверхзвуковых сопел охлаждают (патент России №2041744). Недостатком этого способа является то, что он не обеспечивает достаточно высокую прочность адгезии наносимого дисперсного материала.

Исходя из задачи создания покрытия (порошок серебра или порошки меди и серебра) для анода химического источника тока из сплава на основе алюминия, наиболее близким по технической сущности является аналог по патенту России №2041744. Задачей предлагаемого изобретения является создание способа нанесения покрытия из порошка серебра или порошков меди и серебра на одну из сторон анода химического источника тока из сплава на основе алюминия, обеспечивающего достаточно высокую прочность адгезии наносимого материала.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе, включающем формирование сверхзвукового потока подогретого рабочего газа, например воздуха, и нанесение (напыление) на поверхность анода покрытия порошка металла, напыление производят при скорости потока 600÷645 м/с и его температуре 50÷99°С, температуре напыляемых частиц 50÷80°С и расходе порошка напыляемого металла 0,03÷0,05 г/см ³, в качестве порошка металла используют порошок серебра или порошки меди и серебра, наносимые на анод последовательно. При предлагаемом способе температура напыляемых частиц не превышает значений 50÷80°С, такая температура не приводит к структурным изменениям наносимого на анод материала, то есть не происходит его окисления.

Пример.

Был изготовлен многослойный анод из сплава алюминия (алюминий А95 с оловом и индием в качестве легирующих компонентов), на одну из сторон (нерабочую) методом сверхзвукового газодинамического напыления (скорости потока 622 м/с и его температуре 72°С, температуре напыляемых частиц 65°С и расходе порошка напыляемого металла 0,040 г/см ³) по одному из вариантов был нанесен слой серебра толщиной 20 мкм. По второму варианту методом сверхзвукового газодинамического (скорости потока 631 м/с и его температуре 78°С, температуре напыляемых частиц 68°С и расходе порошка напыляемого металла 0,045 г/см³) последовательно были нанесены слои меди толщиной 35 мкм и серебра толщиной 5 мкм.

Сравнительные параметры предлагаемого способа и известного (прототипа) приведены в таблице.

Способ	Режимы сверхзвукового газодинамического напыления		Свойства покрытия после напыления
	Скорость, м/с	Температура, °С	Адгезивная прочность, кг/мм2	Пористость, %
Предлагаемый по первому варианту (напыляемый порошок серебра)	600-645	50-99	4-5	3-5
Предлагаемый по второму варианту (напыляемые порошки меди и серебра)	600-645	50-99	4-5,5	3-5
Известный (по прототипу RU 2041744)	650-1200	100-200	1-3	8-15

Как следует из представленных данных, предложенный способ по сравнению с известным позволяет получить покрытия, обеспечивающие достаточно высокую прочность адгезии наносимого дисперсного материала и более низкую пористость, что делает возможным создать аноды химического источника тока с высокими разрядными характеристиками.