УСТРОЙСТВО ДЛЯ МИКРОДУГОВОГО ОКСИДИРОВАНИЯ МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Полезная модель используется для получения методом микродугового оксидирования на магниевых сплавах керамикоподобных покрытий с высокой устойчивостью к коррозии и износу, применяемых в приборостроении, авиационной, автомобильной и других отраслях промышленности.
Известны способы анодного оксидирования (анодирования) магниевых сплавов в хромово-кислых электролитах на постоянном или переменном токе и устройства для их осуществления, состоящие из регулируемого выпрямителя тока или регулятора напряжения, электролитной ванны, токоподвода (приспособления для подвески) для оксидируемой детали и противоэлектрода (Аверьянов Е.Е. Справочник по анодированию. М.: Машиностроение, 1988. с.81-82). Получаемые анодные оксидные покрытия повышают коррозионную стойкость магниевых сплавов.
Недостатками аналога являются высокая агрессивность и токсичность электролита, недостаточная коррозионная стойкость и низкая износостойкость сформированных на магниевых сплавах анодных оксидных покрытий.
Ближайшим техническим решением является устройство, состоящее из источника питания с двумя клеммами, электролитной ванны и батареи электрических конденсаторов, вторая обкладка которой соединена с токоподводом для оксидируемой детали, в котором микродуговое оксидирование вентильных металлов и сплавов на их основе осуществляется в экологически безопасном, как правило, силикатно-щелочном электролите под воздействием асимметричного переменного тока (И.В.Суминов, А.В.Эпельфельд, В.Б.Людин, Б.Л.Крит, A.M.Борисов. Микродуговое оксидирование (теория, технология, оборудование). - М.: ЭКОМЕТ, 2005, с.156-157). Устройство позволяет формировать керамикоподобные покрытия с высокой устойчивостью к коррозии и износу.
Недостатком известного устройства является то, что при микродуговом оксидировании магниевых сплавов на конечной стадии процесса начинается преждевременное угасание микродугового разряда. Дальнейшее оксидирование в этом случае приводит к разрушению ранее сформированного покрытия из-за электрохимического растравливания.
Полезная модель направлена на предотвращение дефектообразования в покрытиях при микродуговом оксидировании магниевых сплавов за счет прекращения процесса обработки при угасании разряда.
Указанный результат достигается тем, что устройство для микродугового оксидирования магниевых сплавов, содержащее источник питания с двумя клеммами, ко второй клемме которого подключен корпус электролитной ванны, батарею электрических конденсаторов, вторая обкладка которой соединена с токоподводом для оксидируемой детали, снабжено амплитудным детектором анодного напряжения, блоком памяти напряжения, разностным элементом и пороговым элементом с нормально-замкнутым контактом, причем контакт порогового элемента включен между первой клеммой источника питания и первой обкладкой батареи электрических конденсаторов, электрические цепи токоподвода для оксидируемой детали и электролитной ванны соединены с входом амплитудного детектора анодного напряжения, выход которого подключен к первому входу блока памяти напряжения и суммирующему входу разностного элемента, выход которого подключен к входу порогового элемента и второму входу блока памяти напряжения, выход которого подключен к вычитающему входу разностного элемента.
На чертеже представлена функциональная электрическая схема устройства для микродугового оксидирования магниевых сплавов.
Устройство состоит из клемм 1 и 2 источника питания, батареи 4 электрических конденсаторов, токоподвода для оксидируемой детали 5, электролитной ванны 6, амплитудного детектора 7 анодного напряжения, блока 8 памяти напряжения, разностного элемента 9 и порогового элемента 10 с нормально-замкнутым контактом 3 (на чертеже их связь показана пунктиром).
Устройство работает следующим образом.
В электролитную ванну 6 помещается закрепленная на токоподводе оксидируемая деталь 5. К входным клеммам 1 и 2 подключается источник питания переменного тока промышленной частоты. В течение первых секунд процесса на поверхности обрабатываемого магниевого сплава формируется анодная оксидная пленка, обладающая униполярной проводимостью в системе металл-оксид-электролит, то есть при приложении положительного потенциала к электролиту, а значит - к анодной оксидной пленке, и отрицательного к металлу подложки - проводимость в системе высокая и наоборот.
Различная проводимость в системе влияет на распределение падений напряжения в последовательной цепи батарея 4 электрических конденсаторов-электролитная ванна 6 с оксидируемой деталью 5. При высокой проводимости ток, протекающий через эту последовательную цепь, приводит к относительно быстрому заряду батареи 4 электрических конденсаторов. При низкой проводимости в системе напряжение на батарее 4 электрических конденсаторов, накопленное в результате предшествующего заряда, складывается с напряжением источника питания, тем самым повышая напряжение между оксидируемой деталью 5 и электролитной ванной 6. При нормальном протекании процесса микродугового оксидирования, это напряжение вызывает электрический пробой анодной оксидной пленки и зажигание разряда в местах пробоя.
По мере роста толщины формируемого покрытия растет и падение амплитудного анодного напряжения на нем. Однако на конечной стадии процесса при микродуговом оксидировании магниевых сплавов начинается преждевременное угасание разряда, процесс формирования покрытия прекращается и начнется его разрушение из-за электрохимического растравливания. При этом падение амплитудного анодного напряжения на покрытии начнет уменьшаться.
Учитывая, что формируемое керамикоподобное покрытие относится к диэлектрикам, а токоподвод, электролит и корпус ванны - к проводникам, прикладываемое между оксидируемой деталью 5 и электролитной ванной 6 анодное напряжение практически полностью падает на формируемом покрытии. Это напряжение также поступает на амплитудный детектор 7 анодного напряжения, на выходе которого формируется сигнал, значение которого пропорционально амплитудному анодному напряжению между оксидируемой деталью 5 и электролитной ванной 6.
Напряжение с выхода амплитудного детектора 7 анодного напряжения поступает на разностный элемент 9, где из него вычитается последнее, запомненное в блоке 8 памяти напряжения значение. Если напряжение на выходе разностного элемента 9 положительно, то амплитудное анодное напряжение, падающее на формируемом покрытии, увеличивается и, следовательно, процесс роста его толщины продолжается. При этом в блоке 8 памяти напряжения запоминается его новое значение, поступающее с выхода амплитудного детектора 7 анодного напряжения.
Если же напряжение на выходе разностного элемента 9 отрицательно, то амплитудное анодное напряжение, падающее на формируемом покрытии, уменьшается, что сигнализирует о начале преждевременного угасания микродугового разряда. Когда отрицательное напряжение на выходе разностного элемента 9 становится меньше уставки в пороговом элементе 10, происходит его срабатывание с дальнейшим «самоподхватом». В результате контакт 3 порогового элемента размыкается, и устройство отключается от источника питания.
Таким образом, заявляемое устройство автоматически прекращает процесс обработки при угасании разряда, предотвращая тем самым дефектообразование в покрытиях при микродуговом оксидировании магниевых сплавов.