Черное покрытие на сплавах алюминия для машиностроения и приборостроения, полученное микродуговым оксидированием

Бутягин П.И., Арбузова С.С., Большанин А.В.
28.09.2020 2463

В настоящее время анодирование алюминия в черный цвет востребовано в машиностроении, приборостроении – это производство корпусов различных приборов (для оптики, преобразователей тока и других), производство радиаторов для электроники. Однако получаемые анодированием покрытия черного цвета не всегда отвечают требованиям заказчика.

Довольно часто анодные черные покрытия имеют неравномерный цвет, неустойчивы к воздействию ультрафиолета, краситель может частично смываться с поверхности детали, из-за неравномерности покрытия проявляется пятнистость, глянцевость – нежелательное свойство для оптических приборов, низкая износостойкость. Практически подтвержденной альтернативой анодированию, при получении покрытия черного цвета, является микродуговое оксидирование компании МАНЭЛ, позволяющее решать вышеуказанные проблемы.

МИКРОДУГОВОЕ ОКСИДИРОВАНИЕ МАНЭЛ И ЕГО ПРЕИМУЩЕСТВА

Общая характеристика МДО – это электрохимический процесс окисления поверхности вентильных металлов – сплавов алюминия, магния, титана, сопровождающийся локальными микроплазменными разрядами. В зоне пробоя развиваются высокие температуры и давления, что позволяет получать покрытие, качественно отличающееся от покрытий, полученных анодированием.

Основные преимущества МДО компании МАНЭЛ в сравнении с анодированием приведены в таблице 1.

Таблица 1. Сравнение МДО-технологии МАНЭЛ и анодирования.

Таблица 2. Сравнение коррозионной стойкости покрытий, полученных анодированием и МДО МАНЭЛ.

СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ ЧЕРНОГО МДО-ПОКРЫТИЯ МАНЭЛ

Оптические свойства

Популярность черного покрытия у заказчиков обусловлена в первую очередь его оптическими свойствами. Получаемое покрытие матовое, а степень черноты достигает 94%.

Кроме этого оно обладает более высокой износостойкостью, чем покрываемый металл. Покрытие с таким набором свойств перспективно для оптических приборов – телескопов, инфракрасных сенсоров, прицелов, приборов ночного видения и других.

Примеры применения черного МДО-покрытия МАНЭЛ приведены на рисунке 1. Оптические свойства МДО-покрытия МАНЭЛ нашли применение в технологии сортировки сыпучих материалов (зерновые культуры), основанной на анализе продукта по цвету. На рисунке 2 представлены детали с МДО-покрытием, которые входят в состав фотосепараторов.

Рисунок 1. Детали оптических приборов (деформируемые и литейные сплавы алюминия), радиаторы (сплав АД31).

Рисунок 2. Детали фотосепаратора

ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ

Важнейшим свойством МДО-покрытия МАНЭЛ является коррозионная стойкость.

Коррозионную стойкость оценивали в процессе ускоренных испытаний согласно ГОСТ 9.308-85 в течение 1000 часов.

На образцах, прошедших испытания, наблюдалось:

  • Аноцвет.ч очаги коррозии занимают около 20 % поверхности, и наблюдается частичный сход покрытия;
  • Мд. Окс. Черное разрушений не обнаружено.

Такое преимущество позволило многим нашим заказчикам произвести частичную или полную замену анодирования алюминиевых деталей на покрытия, полученные МДО МАНЭЛ.

В числе основных заказчиков, предъявляющих жесткие требования к коррозионной стойкости черного покрытия, предприятия ВПК.

Износостойкость черного МДО-покрытия

Мд.Окс. Черное (ГОСТ Р 9.318-2013) характеризуется высокой прочностью и адгезией. Эти свойства позволяют применять покрытие при изготовлении снаряжения для альпинизма, а также в производстве деталей для стрелкового оружия (рисунок 3), где от покрытия требуется высокая прочность – защита от сколов и отслоения.

Рисунок 3. Оружейные детали и детали для скалолазания с черным МДО-покрытием МАНЭЛ.

Высокая микротвердость (600-800 HV) и износостойкость обусловлены формированием в черном МДО-покрытии наряду со шпинелями FeAl2O4, Fe2SiO4 высокотемпературной модификации оксида алюминия (α- и γ-оксиды алюминия).

МДО-покрытия МАНЭЛ, состоящие из оксидов алюминия, шпинелей и перовскитов, являются диэлектриками. В настоящее время не менее 3-4 раз в год к нам обращаются с такими задачами, как получение электроизоляционных покрытий на деталях из сплавов алюминия.

Сами покрытия, без дополнительной обработки, выдерживают пробивное напряжение не менее 600 В. Однако существуют задачи, когда необходимо обеспечить пробивное напряжение 1000 В и более. Последние наши работы показали, что получаемые покрытия выдерживают на пробой 1900 – 3100 В.

В таблице 3 представлены результаты измерения электроизоляционных свойств черного МДО-покрытия без пропитки и с пропиткой различными материалами. Видно, что при закрытии пор лаком удалось значительно увеличить напряжение на пробой с 600 В до 3100 В.

Таблица 3. Электроизоляционные характеристики МДО-покрытия.

Стойкость к воздействию плесневых грибов

По требованию заказчика, производителя преобразователей тока, проводились испытания черного МДО-покрытия МАНЭЛ с военной приемкой на его стойкость к воздействию плесневых грибов. Грибостойкость оценивали по ГОСТ 9.048–89 и ГОСТ 9.050–75. В течение 28 суток на черном МДО-покрытии визуально и под микроскопом спор грибов и развития мицелия не наблюдалось, его грибостойкость оценена баллом «0».

Таблица 4. Результаты тестирования МДО-покрытий МАНЭЛ на грибостойкость.

Покрытие выдержало испытания. В таблице 4 представлены результаты испытаний. На протяжении более 2-х лет АО «МАНЭЛ» наносит черное покрытие на корпуса преобразователей в количестве 3 — 5 тысяч корпусов в неделю, выдерживая все требования заказчиков.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

  1. Черное МДО-покрытие характеризуется высокой коррозионной стойкостью, износостойкостью, электроизоляционными свойствами, грибостойкостью и декоративностью. Такая многофункциональность покрытий позволяет применять их в самых разнообразных отраслях промышленности.
  2. В течение последних четырех лет компанией МАНЭЛ накоплен фактический материал по нанесению оптически черных покрытий на различные сплавы алюминия, в том числе и литейные.
  3. Опыт серийного покрытия деталей для заказчиков из таких отраслей, как машиностроение, приборостроение, многочисленные испытания покрытий МАНЭЛ подтверждают возможность применения однослойного черного МДО-покрытия в качестве замены черного покрытия, получаемого анодированием.

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ

Бутягин Павел Игоревич, к.х.н.

Генеральный директор АО МАНЭЛ.

Тел.: 3822 606590

E-mail: pavel.butyagin@manel.ru

Арбузова Светлана Сергеевна,

к.х.н. начальник отдела разработки

МДО-покрытий.

Большанин Антон Владимирович,

начальник цеха МДО-покрытий.

Связаться с нами

Готово, ваша заявка успешно отправлена.
Ошибка, попробуйте обновить страницу и попробовать снова.

Вам будет интересно

Цвет и качество порошковых покрытий
Цвет и качество порошковых покрытий
Разнообразие и индивидуальные цвета порошковых покрытий могут обеспечить вам конкурентоспособность.
Эмили Ньютон
08.08.2022
208
Уникальное покрытие снижает трение
Уникальное покрытие снижает трение
Чрезвычайно тонкое, твердое алмазоподобное покрытие от компании Oerlikon Balzers уменьшает коэффициент трения компонентов почти до…
10.03.2022
541
Графеновая добавка к краске
Графеновая добавка к краске
Добавка на основе графена для защиты стальных конструкций от коррозии может удвоить средний срок службы…
11.04.2023
138
Электрохимические ячейки и их применение в практике осаждения гальванических покрытий
Электрохимические ячейки и их применение в практике осаждения гальванических покрытий
Оснащение гальванических цехов оборудованием для автоматического контроля и корректировки состава электролитов по основным компонентам и…
Горкер Л.С., к.т.н., Израиль
07.08.2018
5087
Инновационное многочастотное ультразвуковое решение для испытаний очистки гальванических покрытий
Дорис Шульц
07.06.2021
318
Снижение использования шестивалентного хрома при анодировании в военных целях
Снижение использования шестивалентного хрома при анодировании в военных целях
Замена наполнителя, содержащего дихромат, в ВВС США.
Элизабет Берман, Роберт Б. Мэйсон-младший.
26.06.2019
742
Окончательная отделка поверхностей в аэрокосмической промышленности
Окончательная отделка поверхностей в аэрокосмической промышленности
Спустя 80 лет, мы вспоминаем, какой вклад внесла окончательная отделка в космические проекты NASA.
Кит Эйдшун
11.06.2019
705
Методы очистки сточных вод
Методы очистки сточных вод
При выполнении отделочных операций, помимо соблюдения стандартных требований, необходимо учитывать влияние на окружающую среду и…
Тим Ханна
04.08.2020
607
«Умные» материалы
«Умные» материалы
Путь к созданию «умной» краски, покрытия, клея, пленки и сплава
Дэвид Струмпф
21.09.2020
1082