Методика микродугового оксидирования титана и его сплавов

12 Марта в 21:05 2340 0


Основой методики является возбуждение на поверхности образца, погруженного в соответствующий электролит и являющегося анодом, и ванной, являющейся катодом, микродугового разряда, который создается путем подачи на образец импульса напряжения специальной формы.

Многочисленные локальные разряды приводят к возникновению на поверхности титана или сплава на его основе оксидного слоя, скорость роста которого быстро убывает со временем. Критическим параметром, определяющим ход оксидирования, является плотность тока. Ниже определенного для каждого электролита значения плотности тока наращивание оксидного слоя не происходит. В настоящей работе в качестве электролитов для оксидирования использовались следующие растворы:

  1. Электролит №1: 2,5% раствор фосфорной кислоты в воде.
  2. Электролит №2: 5% раствор щавелевой кислоты в воде.
  3. Электролит №3: 5% раствор КОН в воде.

В процессе окисления электролит разогревается, поэтому ванна из нержавеющей стали погружалась в кювету с проточной холодной водой. Частота следования импульсов 100 Гц, длительность импульса 100 мс. Время оксидирования 2-20 мин в зависимости от материала образца.

Было замечено, что увеличение времени оксидирования свыше 30 мин не меняет толщины оксидного слоя. В процессе роста оксидного слоя плотность тока снижается, а амплитуда напряжения импульса растет от 70-80 до 300 В.

Режимы микродугового оксидирования сплавов ВТ1-0, ВТ5-1 и ВТ16 в разных электролитах

Электролит

Н3РO4 (2,5%)

Щавелевая кислота (5%)

КОН (5%)

Сплав

ВТ1-0

ВТ5-1

ВТ16

ВТ1-0

ВТ5-1

ВТ16

ВТ1-0

ВТ5-1

ВТ16

Время

импульса, мкс

100

100

100

100

100

100

100

100

100

Частота, Гц

100

100

100

100

100

100

100

100

100

Время МДО, мин

1,5

1,5

1,5

20

20

20

12

6

6

Начальная плотность тока, А/мм2

0,22

0,25

0,6

0,22

0,25

0,6

0,22

0,25

0,6

Конечное напряжение, В

300

300

300

300

300

300

200

240

160


Конкретные режимы микродугового оксидирования, оптимальные для данного электролита и материала, выбраны на основе отработки режима при вариации времени оксидирования. Режимы для различных электролитов приведены в таблице, из которой следует, что максимальная скорость оксидирования для всех исследованных материалов достигается в электролите №1 (Н3РO4).

Увеличение времени оксидирования свыше 1,5 мин практически не влияет на толщину оксидного слоя. В щавелевой кислоте та же толщина оксидного слоя достигается за время 20 мин. Электролит №3 (КОН) дает средний показатель скорости оксидирования 6-12 мин.


А.В. Карпов, В.П. Шахов
Системы внешней фиксации и регуляторные механизмы оптимальной биомеханики

Похожие статьи
показать еще
 
Травматология и ортопедия