Технология мдо. Микродуговое оксидирование, затраты и стоимость работ на МДО покрытие

17.10.2019

Технология микродугового оксидирования в части технологических преимуществ позволяет получать покрытие с широким спектром применения и наносить покрытие, как на новые изделия, так и для восстановления покрытий после износа, сокращает время нанесения покрытия, позволяет использовать меньшее количество оборудования, меньшее количество производственных площадей и экономит расход воды.

Метод микродугового оксидирования позволяет сформировать покрытия, обладающие разнообразными функциональными свойствами, такие как коррозионностойкие, износостойкие, термостойкие, электроизоляционные, защитные и защитно-декоративные. Такая многофункциональность покрытий позволяет применять их в самых разнообразных отраслях промышленности.

Особенности технологии производства

Микродуговое оксидирование - это электрохимический процесс модификации (окисления) поверхности вентильных металлов и их сплавов (например, сплавы Al, Mg, Ti и др.) в электролитной плазме с целью получения оксидных слоев (покрытий). Процесс этот берет свое начало от анодирования, однако проводится при большем напряжении, за счет чего происходят микродуговые разряды в точках пробоя барьерного слоя на поверхности. В области пробоя резко повышаются температура и давление, часть металла переходит в раствор, где присутствует в виде ионов. Другая часть расплавленного металла взаимодействует с компонентами электролита и формирует МДО-покрытие. Благодаря этому покрытие формируется не только на поверхности, но и вовнутрь изделия. Помимо этого, высокие температуры в зоне пробоя приводят к формированию градиентного переходного слоя на границе металл-покрытие. Этот слой обеспечивает прочное сцепление МДО-покрытия с подложкой, что в свою очередь обеспечивает адгезию полимерных покрытий наносимых на поверхность детали.

Технология МДО реализуется на оборудовании аналогичном гальваническому оборудованию. Аппаратурное оформление для МДО ближе всего к процессу анодирования алюминия. Их принципиальные различия состоят в используемых источниках питания и электролитах, являющихся собственными разработками ЗАО «МАНЭЛ». Это отличает технологию ЗАО «МАНЭЛ» не только от анодирования и гальваники как таковой, но и от МДО реализуемого на других предприятиях.

Технические характеристики

Основными техническими характеристиками МДО-технологии являются:

высокая производительность;
применение надежных источников питания, позволяющих получать покрытие за более короткое время и с меньшими энергозатратами (0,12 кВт/м2 по сравнению с МДО других организаций);
возможность покрытия сложнопрофильных деталей;
возможность получения покрытия различного функционального назначения;
высокая скорость формирования покрытия - от 1 до 1,5 мкм/мин;
экологическая безопасность.

Потребительские свойства

Можно сравнивать технологию микродугового оксидирования с процессом анодирования, так как начальная стадия микроплазменного процесса в растворах протекает примерно по схожему механизму. Однако возникновение микроплазменных разрядов после образования оксидной барьерной пленки приводит к резкому увеличению скорости процесса формирования покрытия, что является важным аргументом в пользу МДО, в плане производительности. Скорость нанесения покрытия в нашем случае превосходит скорость нанесения при анодировании. Кроме того, в случае микродугового оксидирования нет жестких требований к подготовке поверхности алюминия, что исключает из процесса ряд предварительных операций, проводимых в агрессивных растворах при анодировании, что также сказывается на производительности. Сами растворы анодирования также очень часто представляют опасность для окружающей среды. В этом смысле растворы ЗАО «МАНЭЛ» имеют существенные отличия, процесс ведется в слабощелочных экологически безвредных растворах.

МДО-технология ЗАО «МАНЭЛ» также отличается от МДО-технологий других компаний. Практически все участники рынка МДО-технологий предлагают покрытия, которые требуют дополнительной механической обработки после МДО-процесса, что также увеличивает стоимость конечного продукта - покрытия.

Применение ИП, разработанных специалистами ЗАО «МАНЭЛ» позволяют получать покрытия, которые имеют широкое применение – от подслоя под полимерные материалы до износостойких и коррозионностойких, работающих при высоких механических нагрузках (в узлах трениях при скоростях вращения до 60000 об-1) и температурах (до 320°С).

Таким образом, процесс микродугового оксидирования ЗАО «МАНЭЛ» имеет существенные преимущества: отсутствие предварительной обработки, высокая скорость нанесения покрытий, безопасность применяемых слабощелочных растворов электролитов, варьируемая толщина покрытия, возможность нанесения на сложнопрофильные изделия.

Коммерческая информация

Условия оплаты:

50 % - аванс;
20 % – после извещения о готовности оборудования к отправке и принятия ее заводских испытаний на площадке Изготовителя;
20 % – после поставки оборудования на склад предприятия Заказчика;
10 % – после ввода оборудования в эксплуатацию.

сроки изготовления оборудования – 6 месяцев с момента получения авансового платежа;
сроки поставки – 4 недели;
сроки монтажа – 3 недели.

По согласованию с Заказчиком могут быть установлены иные сроки и условия оплаты.

Конкурентные преимущества

Сочетая в себе сущность процесса классического анодирования с положительными технологическими особенностями, МДО позволяет поднять качество формируемых защитных покрытий на более высокий уровень. В результате анализа технологии получения МДО были выделены преимущества, связанные с особенностями:

электролита: малая концентрация, экологичность и неагрессивность электролитов и самого процесса, возможность обработки сложнопрофильных деталей благодаря высокой рассеивающей способности электролита;
осуществления технологического процесса: отсутствие необходимости тщательной предварительной подготовки поверхности детали (травления, обезжиривания, осветления, промывок горячей и холодной водой и т.д.) в начале технологической цепочки, что способствует минимизации производственных площадей и сокращения времени технологического процесса, устойчивый, легко воспроизводимый процесс;
оборудования: возможность получения покрытий большой толщины без применения сложного холодильного оборудования, простое и легко управляемое оборудование, возможность автоматизации технологического процесса;
свойств получаемых покрытий: возможность получения многофункциональных керамикоподобных покрытий, характеризующимися высокими эксплуатационными характеристиками и обладающими высокой адгезией, обработка не изменяет начальных размеров детали, так как покрытие формируется за счет преобразования поверхностного слоя, стабильность характеристик покрытий.

При переходе к этой технологии наблюдается повышение производительности труда и, соответственно, расширение ассортимента предлагаемой высококачественной продукции при постепенном снижении себестоимости обработки по сравнению с анодированием.

Есть несколько неоспоримых преимуществ, отличающих нашу технологию от МДО-технологий других компаний:

применение источников питания, разработанных специалистами компании МАНЭЛ позволяют получать покрытия за более короткое время и с меньшими энергозатратами, при этом площадь загрузки составляет до 5 м2;
в отличие от других участников рынка МДО-технологий компания МАНЭЛ предлагает покрытие, которое не требует дополнительной механической обработки после МДО-процесса, что также снижает стоимость продукта;
возможность получения многофункциональных декоративных керамикоподобных покрытий, характеризующихся высокими эксплуатационными характеристиками и обладающими высокой адгезией.

Второй основной вопрос у наших клиентов сайта сайт после стоимости - это стоимость, затраты на МДО и от чего это зависит: толщина покрытия, время нахождения в ванне, расходные материалы, мощность тока и т.д.

На нашем экспериментальном производстве за 1 кв.дм. мы берем от 200 рублей в зависимости от сложности изделия и толщины покрытия.

Себестоимость МДО покрытия

Основные затраты составляет электроэнергия. Для получения покрытия толщиной 60 мкм (примерно час работы установки) на площади 1 квадратный дециметр требуется около 8 КВт.

Затраты на расходные материалы и компоненты примерно 5% от затрат на электроэнергию.

Оператор на установке при получении толстых (свыше 30 мкм) покрытий задействован на 25%.

Гильзы цилиндров и поршни спортивно автомобиля до нанесения МДО покрытия

Области использования

Получение защитных коррозионностойких покрытий толщиной до 20 мкм: фактически это замена традиционного анодирования на экологически чистую технологию, но на 50% более стойкие к коррозии и на 80% более твердые. Здесь нет керамических включений в полученной пленке, просто она имеет маленькую пористость. Покрытие можно поцарапать стальным предметом. При использовании определенных добавок в электролит (для каждого сплава свои добавки) можно получать цветные покрытия. Примеры цветных покрытий – алюминиевые корпуса смартфонов. Не стоит браться за автомобильные алюминиевые диски и детали больших размеров (по площади более 20 квадратных дециметров).

Получение жаростойких покрытий толщиной 50…70 мкм: Очень перспективно на автомобильных поршнях, особенно на форсированных двигателях: покрытие на днищах для защиты от прогара. Срок службы поршня увеличивается на80%. Если брать 15% за покрытие от стоимости поршня, то установка окупится очень быстро. Надо рассмотреть те конструкции, которые испытывают тепловые удары и где уже используется или может быть применен алюминиевый сплав. Например, формы для литья пластмасс и т.п.

Получение износостойких покрытий толщиной 100…200 мкм: Эти покрытия имеют очень большую твердость, так как состоят в основном из корунда (второй по твердости после алмаза). Отсюда вывод: где сильный износ, там должно быть это покрытие. Примеры: текстильная промышленность – нитка протирает всё, значит надо менять на алюминиевые детали с МДО-покрытием, табачная промышленность – та же проблема; насосы, в том числе топливные. Очень перспективно получить покрытие на блоках цилиндров в зоне сгорания топлива и хода поршня. Здесь двойной эффект: покрытие и жаростойкое, и износостойкое. Кабельная промышленность – ролики, по которым проходит проволока, сильно изнашивается. Мы уже делали ролики из алюминия с МДО-покрытием для Москабеля и получили увеличение срока службы в 3 раза.

Процесс МДО покрытия на нашем экспериментальном производстве

Гильзы цилиндров и поршни спортивного автомобиля после нанесения МДО покрытия

Микродуговое оксидирование (другие названия: микроплазменное, анодно-искровое, плазменно-электролитическое оксидирование) - один из самых перспективных методов поверхностной обработки поверхности материалов. Сущность метода заключается в том, что при пропускании тока большой плотности через границу раздела металл-электролит создаются условия, когда напряженность на границе раздела становиться выше ее диэлектрической прочности и на поверхности электрода возникают микроплазменные разряды с высокими локальными температурами и давлениями. Результатом действия микроплазменных разрядов является формирование слоя покрытия, состоящего из окисленных форм элементов металла основы и составляющих электролита. В зависимости от режима микроплазменного оксидирования и состава электролита можно получать керамические покрытия с уникальными характеристиками и широчайшим спектром применения.

Достоинства метода

Возможность создания сверхпрочных покрытий с уникальными характеристиками;
Получение нескольких защитных характеристик в комплексе;
Практически бесконечный срок службы электролита;
Возможность обработки сложнопрофильных деталей;
Высокая рассеивающая способность электролита (покрытие наносится в отверстия и полости с минимальными затруднениями);
Нет необходимости в специальной подготовке поверхности перед нанесением покрытия и механообработке после нанесения покрытия;
Получение разных покрытий на одном материале.

В общем виде, производственная линия для МДО состоит из:

силового оборудования - специализированных источников питания;
ванн, в которых проводиться подготовка поверхности, обработка и промывка;
манипулятора для перемещения подвески с деталями (в случае серийного производства);
металлоконструкций для размещения ванн и манипулятора;
вспомогательного оборудования - дистиллятора, насоса-фильтра для очистки и перекачки растворов, резервных емкостей, приборов контроля качества покрытия и состояния электролита.

От источников питания на клеммы ванн подаются импульсы тока определенной формы, при этом деталь выполняет роль анода, в качестве катода служит ванна или дополнительные электроды, как правило, из нержавеющей стали.

Количество необходимых технологических операций при МДО существенно меньше, чем при традиционных процессах анодирования. Это следует из отсутствия многочисленных подготовительных операций и экологичности применяемых растворов. После монтажа деталей на подвеску проводится обезжиривание, после чего детали поступают на обработку. При больших масштабах производства после ванны нанесения покрытия ставят ванну улавливания для более рационального использования химикатов и промывной воды.

Обслуживающий персонал - технолог (высшее техническое образование) и рабочие (среднетехническое образование). Для участка площадью 150-200 м2, как правило, достаточно 2 рабочих для одной смены. Также необходим периодический контроль линии со стороны сантехника и электрика.

Свойства МДО-покрытий

Состав

МДО-покрытия представляют собой керамику сложного состава. Покрытие при микродуговом оксидировании образуется за счет окисления поверхности металла, при этом формируются оксидные и гидроксидные формы этого металла. С другой стороны покрытие растет за счет включения в его состав элементов из электролита. Элементы электролита входят в покрытие в виде солей, оксидов и гидроксидов сложного состава. При необходимости технология МДО позволяет ввести в покрытие любой нужный химический элемент. Чем больше времени производить обработку детали, тем больше элементов из электролита накапливается в поверхностном слое. Нижний слой покрытия, прилегающий к металлу-основе, состоит преимущественно из его оксидных соединений.

Толщина

Толщина покрытий определяется несколькими основными факторами. Это природа электролита, материал сплава металла, режим обработки и время процесса. МДО позволяет получать покрытий толщиной от долей до сотен микрометров. Необходимая толщина покрытия зависит от назначения и условий эксплуатации. Для нанесения подслоя под окрашивание достаточно 5-10 мкм, для придания электроизоляционных свойств или высокой износостойкости необходимо 50-100 мкм. Декоративные свойства и антикоррозионные свойства в атмосферных условиях обеспечивают 20-40 мкм покрытия.

Пористость

Пористость покрытий варьируется в интервале 5-50 %, размеры от 0,01 до 10 мкм. Строение пор при толщине покрытия более 5-10 микрон сложное, разветвленное с множеством ответвлений и замкнутых пространств. Покрытия не содержащие пор получить невозможно, что обусловлено природой процесса. При необходимости пористость может быть понижена с помощью пропитки различными материалами либо с помощью нанесения слоя полимера (красителя). Наиболее часто применяется пропитка фторопластами и нанесение полимерных порошковых красок. В ряде случаев пористость является положительным фактором. При работе покрытия на износ в условиях смазки, последняя входит в поры покрытия и обеспечивает постепенное поступление в зону трения. В медицине биоактивные МДО-покрытия могут содержать в порах лекарственные препараты.

Износостойкость

Покрытия используются как износостойкие в различных узлах и агрегатах машин и механизмов. За счет этого во многих случаях удается применять изделия из алюминия - металла достаточно мягкого и сложного для традиционных методов поверхностной обработки (к примеру, гальваники). Проводились сравнительные испытания образцов с МДО-покрытием на алюминии и стального образца с нанесенным износостойким слоем хрома. Удельная нагрузка при испытаниях составляла 0.64 Н/мм 2 . МДО-покрытия показали меньший износ, особенно при повышенных температурах.

Термостойкость

МДО-покрытия имеют повышенную стойкость к термическим и термоциклическим нагрузкам. Покрытия могут без ограничений работать при температурах от -40 до +60В°С. При постепенном нагреве детали термостойкость МДО-покрытия ограничивается температурой плавления металла самой детали, поскольку эти значения для металла заведомо ниже, чем для керамики. Испытания показали, что покрытия могут выдерживать до 280 термоциклов 310-15В°С и до 25 термоциклов 500-15В°С. При таких испытаниях, образец с покрытием нагревается до заданной температуры в печи и затем бросается в холодную воду.

Шероховатость

В процессе обработки шероховатость поверхности повышается с течением времени. Можно получить покрытия с шероховатостью до 8 класса. Шероховатость зависит от материала сплава, состояния его поверхности и режима обработки.

Коррозионная стойкость

Метод МДО позволяет получать покрытия, стойкие в атмосферных условиях и в различных коррозионных средах - химически агрессивных растворах, парах, морской воде и пр. Так как МДО покрытие представляет собой керамику сложного состава, то коррозионная стойкость материала покрытия достаточно велика. Защиту от коррозии металла-основы можно обеспечить толщиной покрытия и регулированием количества и строения пор. Дополнительную защиту придает пропитка пор инертным материалом (чаще всего фторопластом). НПЦ Полюс (г.Томск) в 2003 году проведены ускоренные испытания по стандартным методикам алюминиевых образцов с полимерно-керамическим МДО-покрытием. Испытания (ГОСТ В 20.57.304-76, ГОСТ РВ 20.57.304-88) показали, что полученные покрытия могут эксплуатироваться как коррозионностойкие в течение 15 лет.

Диэлектрические свойства

Напряжение, при котором происходит пробой покрытия, как и коррозионная стойкость, зависит от толщины покрытия, типа и размеров пор. Также эта величина может быть существенно увеличена применением материала, заполняющего поры. Среднее напряжение пробоя покрытия - 600 В. Напряжение пробоя покрытия с наполнением пор - до 2500 В.

Адгезия

МДО-покрытия имеют превосходное сцепление с металлом-основой, которое обеспечивается наличием переходного слоя на границе металл покрытие. Переходный слой формируется как внутрь металла, так и наружу, а также имеет профиль с множеством изгибов.

В результате, сцепление покрытия с металлом оказывается больше прочности самого покрытия и при нагружении не происходит отрыва покрытия по границе раздела металл-покрытие. Рассчитанные по результатам Scrach-тестирования значения адгезии достигают 350 МПа.

Светоотражение и светопоглощение

Отражательная способность МДО-покрытий достигает 80 %

Для черных МДО-покрытия коэффициент поглощения достигает 90 %.

Для получения наиболее высоких оптических характеристик применяются сплавы с минимальным содержанием примесей.

Фото черного и белого покрытия

Твердость

Твердость МДО-покрытий достигает 21 ГПа.

Измерения производились при помощи прибора Nano Hardness Tester, при нагрузке на индентор - 200 мН. Твердость покрытий рассчитывается, исходя из глубины проникновения индентора.

Микродуговое оксидирование (МДО) – современная перспективная технология электрохимического окисления металлов вентильной группы, включая алюминий (Al), титан (Ti), цирконий (Zr), магний (Mg), ниобий (Nb), бериллий (Be), тантал (Ta), а также их сплавов в целях образования на их поверхности равномерного керамического покрытия толщиной до 200–300 мкм с высокими эксплуатационными и защитными свойствами.

Экологически безопасный метод микродугового или микроплазменного оксидирования оптимален для обработки и упрочнения поверхностей изделий со сложным рельефом – сложнопрофильных деталей и узлов ограниченной массы в электротехнической, авиационной, нефте- и газоперерабатывающей промышленности, приборо- и машиностроении, текстильной отрасли, а также судостроении, медицине и коммунальном хозяйстве.

Реестр оксидируемых микродуговым методом деталей

СМЦ «Ионмет» принимает заявки на обработку обширной номенклатуры малогабаритных деталей процессом микродугового оксидирования:

запорной трубопроводной арматуры, деталей насосов, термопар, вентилей;
лопаток турбин и различных уплотнительных узлов;
подшипников скольжения, форсунок, зубчатых передач, автопоршней и цилиндров;
роликов, челноков, турбин;
низковольтных изоляторов до 1 кВ и другой продукции;

для получения на рабочей поверхности композиционных покрытий – упрочнённых, антикоррозионных, диэлектрических, полупроводниковых, термо- и износостойких, гигроскопических, декоративных, позволяющих заметно увеличить срок службы изделий и «усталостное» сопротивление в условиях высоких температур, механических нагрузок и агрессивных сред: защитить от схватывания и заедания при трении, кавитации, а также в целях формирования подслоя для полимеров или перед окрашиванием.

Благодаря гибкой методике получения многофункциональных модификаций оксидных слоёв можно добиться уникальных декоративных и физико-механических характеристик керамической поверхности металлов. Так, на алюминиевых сплавах может содержаться порядка 70% корунда, второго по твёрдости после алмаза материала.

Цветное МДО-покрытие

При условии использования ряда специальных для каждого сплава добавок в составе электролита можно получать цветные декоративные покрытия. На фото представлены три доступных к заказу цветовых базовых образца керамических МДО-покрытий: от жемчужного до светло-коричневого и венге.

В таблице приведены ключевые физико-механические характеристики керамического покрытия, полученного методом МДО на детали из алюминиевого сплава.

Технология микродугового оксидирования

Процесс формирования оксидного слоя поверхности детали происходит в слабощелочных водных растворах электролитов при высоковольтном режиме (от 100 до 1000 В), формирующем серию локальных электрических искровых и микродуговых импульсов. В отличие от традиционного анодирования, в процессе МДО используется энергия электрических разрядов, специфически воздействующих как на обрабатываемую поверхность металла, так и на сам электролит, вследствие чего в зоне пробоя барьерного слоя изделия формируются тонкослойные керамикоподобные пористые покрытия с различным элементным и полифазовым составом.

Иными словами, в результате генерации плазменных дуговых разрядов в окислительной среде синтезируются твёрдые структуры металлокерамических соединений – биоактивные покрытия с широким спектром механических, электро- и теплофизических характеристик, различной степенью кристалличности, толщины полученного оксида, микротвёрдости, шероховатости и регулируемой пористостью от 0,01 до 10 мкм.

Требуемый заказчиком комплекс свойств покрытия обеспечивается химическим составом и концентрацией электролита и зависит от технологических режимов оксидирования – интенсивности импульса электрического тока, его формы и полярности, напряжения, времени обработки, геометрии детали и т. п. Устойчивая технология микродугового оксидирования отличается предельной энергоёмкостью: в номинальном режиме процесс занимает не более двух часов.

Оборудование для нанесения МДО-покрытий

Металлосервисный центр «Ионмет» располагает современным МДО-оборудованием с функцией охлаждения электролита для оказания услуг по нанесению оксидно-керамических покрытий с повышенными свойствами на изделия заказчиков в условиях мелкосерийного или индивидуального производства. Установка микродугового оксидирования позволяет при комнатной температуре (+20...25 °С) выращивать износостойкую оксидную керамику с высокой адгезией на площади изделия 2 дм 2 . Обращаем внимание, что при более продолжительном по времени процессе возможно увеличение обрабатываемой поверхности изделия до 3–5 дм 2 .

Габариты водоохлаждаемой электролитической ванны под обрабатываемые детали: Ш250 х Д350 х В220 мм.

Преимущества методики МДО

В отличие от других способов формирования покрытий, технология микродугового оксидирования обладает существенными достоинствами, в частности высокой скоростью процесса, отсутствием необходимости предварительной обработки металлов (их поверхность очищает сам электрический разряд), безопасностью применяемых растворов. Кроме того, гибко управляя электрофизическими параметрами процесса МДО, технолог может сформировать различную толщину композиционного покрытия.

Высокая рассеивающая способность электролита обеспечивает равномерное по толщине и свойствам керамическое покрытие на деталях любой сложной конфигурации.
Сохранение начальной геометрии изделия за счёт преобразования поверхностного слоя и формирования покрытия вглубь поверхности.
Высокая адгезия покрытий к металлической основе: в 3–10 раз выше в сравнении с плазменной технологией.
Высокая коррозионная стойкость МДО-покрытий в агрессивных средах: в 5 раз выше по сравнению с твёрдым анодно-оксидным покрытием, полученным гальваническим методом.
Износостойкость покрытых методом МДО деталей увеличивается в 10–12 раз.
Экологическая безопасность процесса: электролит до 90% состоит из дистиллированной воды с небольшой концентрацией нетоксичных химических компонентов.

Детали сложной формы из алюминия, титана или магния, модифицированные методом МДО, могут полноценно заменить тяжёлые или дорогостоящие детали из стали, латуни, бронзы и чугуна в ответственных производствах, а также термообрабатываемые детали в местах интенсивного износа. В промышленных масштабах это влияет на снижение веса детали, уменьшение затрат на материалы и сокращение времени на механообработку.

Согласно 10-балльной шкале коррозионной стойкости МДО-покрытия относятся к группе «Весьма стойких» (II).

Несколько фактов о технологии оксидирования в электролитной плазме

На сегодняшний день микродуговое оксидирование металлов, обнаруженное и исследуемое научным сообществом с конца 60-х годов 20 века, является одной из эффективных, экономичных и востребованных во всём мире технологий упрочнения поверхности вентильных металлов и формирования оксидных слоёв. В имеющейся профессиональной учебно-методической литературе технология МДО упоминается под различными синонимичными названиями:

плазменно-электролитный синтез оксидных слоёв;
микродуговое разрядное оксидирование (МРО);
плазменно-электролитическое оксидирование (ПЭО);
поверхностная обработка в электролитной плазме;
анодно-искровое оксидирование (АИО) и т. д.

Наибольшее распространение МДО-технология получила в связи с развитием современного рерсурсосберегающего ремонтного производства. Всё больше промышленных предприятий отказываются от классического анодирования и гальваники в пользу технологии микродугового оксидирования, что отвечает рыночной конъюнктуре с потребностью в продукции на основе высокотехнологичных материалов.

Чтобы уточнить номенклатурный перечень обрабатываемых изделий, оценить возможность формирования МДО-покрытия с индивидуальными параметрами, подобрать компоненты электролита, обсудить требуемые свойства поверхности детали или получить более подробную информацию относительно процесса оксидирования микродуговым методом алюминиевых, магниевых, титановых и других биоинертных сплавов свяжитесь с нашими специалистами.

Вы также можете отправить нам по электронной почте техническое задание или чертежи, указав размеры, количество, вес и качество поверхности детали, локацию нанесения МДО-покрытия и другие необходимые для более точного расчёта сведения. Трудоёмкость процесса МДО зависит от конструктивного оформления обрабатываемого изделия.

Микродуговое оксидирование (МДО) – метод получения многофункциональных оксидных слоев. Микродуговое оксидирование берет свое начало от традиционного анодирования. Позволяет наносить слои с высокими защитными, коррозионными, теплостойкими, изоляционными, декоративными свойствами. По внешнему виду покрытие, полученное микродуговым способом, очень напоминает керамику.

Сейчас это один из самых перспективных и востребованных способов нанесения оксидных слоев, т.к. позволяет наносить сверхпрочные покрытия с уникальными характеристиками.

Процесс микродугового оксидирования ведется, в большинстве случаев, в слабощелочных электролитах при подаче импульсного либо переменного тока. Перед нанесением покрытия не требуется особой подготовки поверхности. Особенностью процесса является то, что используется энергия от электрических микроразрядов, которые хаотично передвигаются по обрабатываемой поверхности. Эти микроразряды оказывают на покрытие и электролит плазмохимическое и термическое воздействие. Оксидный слой приблизительно на 70 % формируется вглубь основного металла. Только 30 % покрытия находится полностью снаружи изделия.

Толщина покрытий, полученных микродуговым способом, составляет около 200 – 250 мкм (достаточно толстое). Температура электролита может колебаться от 15 до 400 °С, и это не оказывает на процесс особого влияния.

Применяемые электролиты не оказывают вредного влияния на окружающую среду и их срок службы очень долгий. Оборудование – компактное, не занимает много места и просто в эксплуатации.

Рассеивающая способность используемых электролитов высока, что позволяет получать покрытия даже на сложнорельефных деталях.

Микродуговое оксидирование применяется для формирования покрытий в основном на магниевых и алюминиевых сплавах.

Оксидирование алюминия и алюминиевых сплавов

Для эффективной защиты алюминия от коррозии наилучшим способом является создание на его поверхности оксидных слоев. Для этого применяют:

химическое,

электрохимическое либо

микродуговое оксидирование.

Анодирование (анодное оксидирование) алюминия

Покрытие может применяться как самостоятельная защита от атмосферной коррозии алюминия и его сплавов, или же, как основа под покраску. Оксидная пленка легок растворима в щелочах, но обладает достаточно высокой стойкостью в некоторым минеральным кислотам и воде.

Состав защитного слоя на алюминии:

аморфный оксид алюминия,

кристаллическая γ-модификация Al 2 O 3 .

Твердость оксидного слоя: на техническом алюминии - порядка 5000 – 6000 МПа, на сплавах алюминиевых от 2000 до 5000 МПа.

Слои, полученные методом оксидировании, отличаются хорошими электроизоляционными свойствами. Удельное электросопротивление составляет 1014 – 1015 Ом·м.

Анодированием можно получать на алюминии слои с различными заранее заданными свойствами. Можно получать твердые и мягкие защитные слои, безпористые, пористые, эластичные, хрупкие. Различные свойства получают при варьировании составом электролита и режимами электролиза.

При оксидировании алюминия в нейтральных или кислых электролитах (в большинстве растворов) поверхность алюминия почти моментально покрывается толстым слоем оксидов.

При электрохимическом оксидировании сначала образуется тонкий слой окислов, а потом кислород, проникает сквозь этот слой, упрочняя и утолщая его. Окисный слой достигает толщины около 0,01 – 0,1 мкм и прекращает свой рост. Этот слой называется барьерным. Для продолжения роста окислов необходимо увеличить напряжение на ванне.

Некоторые электролиты способны растворять оксид алюминия. Если электролит не растворяет оксидную пленку – она достигает толщины, отвечающей заданному напряжению. Это около 1 - 2 мкм. Такие пленки используются при производстве электрических конденсаторов, т.к. они не имеют пор, обладают хорошими электроизоляционными свойствами.

При использовании электролитов, способных растворять оксидный слой, утолщение пленки зависит от двух процессов, которые протекают на аноде:

Растворения пленки под воздействием электролита;

Электрохимического окисления металла у основания пор.

Если скорость окисления алюминия выше скорости растворения окислов, то происходит утолщение окисного слоя. В начале процесса оксидирования скорость окисления больше, скорости растворения, но с течением процесса увеличивается скорость растворения оксидов. Рост пленки прекращается, когда эти две скорости уравниваются.

Толщина оксидной пленки, полученной при анодировании алюминия, зависит от растворяющей способности электролита. А она, в свою очередь, определяется концентрацией кислоты, температурой и другими факторами.

Толщина оксидного покрытия зависит также от состава алюминия и его сплавов. Химически чистый алюминий легче анодировать, чем его сплавы. С увеличение в составе сплава различных добавок труднее получить пленки с хорошими характеристиками. На алюминиевых сплавах, содержащих марганец, медь, железо, магний, покрытие получается шероховатым, неровным. Это объясняется высокой скоростью растворения интерметаллических соединений, в виде которых эти металлы присутствуют в алюминиевом сплаве.

Оксидные пленки на алюминии, полученные методом анодирования, состоят из двух слоев: первый слой, на границе с металлом, беспористый барьерный в толщину от 0,01 до 0,1 мкм; второй слой пористый и достаточно толстый (от 1 мкм до нескольких сотен мкм.). Рост окисного слоя происходит за счет утолщения внешнего слоя.