Рассмотрены теоретические основы формирования покрытия при вневанном способе микродугового оксидирования (МДО) применительно к точечному противоэлектроду. Математически обоснованы зависимости скорости роста толщины покрытия от электрических, геометрических и химических параметров процесса МДО. Разработан алгоритм расчета производительности процесса МДО, обусловленный скоростью роста толщины покрытия. Проверка разработанной методики экспериментального выбора режимов вневанного МДО алюминиевых сплавов с электронейтральным соплом проводилась с целью получения покрытия на небольшом участке детали с плоской поверхностью. В эксперименте при неизменном расстоянии «Сопло-изделие», равном 10 мм, расстояние «Электрод-изделие» принимало значения 5, 10, 20, 30 мм. В качестве «плоской» поверхности принимался торец прутка диаметром 50 мм из сплава Д16Т на основе алюминия, электродом служил пруток из стали 08X18H10T диаметром 6 мм. В качестве электролита применялся состав для ванного способа: 8 г КОН, 30…35 г Na2SiO3, 1 г нанопорошка искусственного алмаза на 6 л дистиллированной воды. Продолжительность процесса МДО составляла 120 мин. Экспериментально установлено, что увеличение расстояния «Электрод-изделие» снижает потенциал формирования покрытия, что вызывает снижение силы тока в электрохимической цепи. Анализ толщины МДО-покрытия выявил, что 5…15 мм – это оптимальное расстояние от электрода и сопла до изделия, при котором обеспечивается стабильная толщина покрытия более 100 мкм, на площади, равной и большей площади сечения сопла, подающего электролит. Экспериментально подтверждена целесообразность применения разработанной математической модели и методики выбора режимов процесса при вневанном способе микродугового оксидирования. Экспериментальными исследованиями установлено, что предлагаемая схема ведения процесса МДО обеспечивает увеличение производительности (скорости роста толщины) нанесения покрытия на 20% и снижение энергопотребления на 25%.
The authors consider theoretical foundations of the coating formation when using the no-bath method of microarc oxidation (MAO) as applied to a point counter electrode. The relationships between the growth rate of the coating thickness and the electrical, geometric and chemical parameters of the MAO process have been mathematically determined. An algorithm for calculating the productivity of the MAO process, due to the growth rate of the coating thickness has been developed. The off ered methodology for the experimental selection of modes of the no-bath MAO of aluminum alloys with an electrically neutral nozzle was verifi ed to obtain a coating on a small area of a part with a fl at surface. In the experiment, with a constant “Nozzle-Workpiece” distance equal to 10 mm, the distance “Electrode-Workpiece” took the values of 5, 10, 20, 30 mm. As a “fl at” surface, the authors took the end face of a 50 mm rod made of the D16T alloy based on aluminum, and a rod made of the 08Kh18H10T steel with a diameter of 6 mm served as an electrode. Use was made of the composition applied in the bath method which included an electrolyte: 8 g of KOH, 30…35 g of Na2SiO3, 1 g of artifi cial diamond nanopowder per 6 liters of distilled water. The duration of the MAO process was 120 min. It has been experimentally established that an increase in the “Electrode-Workpiece” distance decreases the potential for coating formation, which decreases the current in the electrochemical circuit. The analysis of the MAO coating thickness has revealed that 5…15 mm is the optimal distance from the electrode and nozzle to the workpiece, which ensures a stable coating thickness of more than 100 microns on an area equal to or greater than the cross-sectional area of the nozzle supplying electrolyte. The expediency of using the developed mathematical model and the methodology for selecting the process modes with the no-bath method of microarc oxidation has been experimentally confi rmed. The experimental studies have established that the proposed scheme of the MAO process provides an increase in the productivity (the thickness growth rate) of coating deposition by 20% and a decrease in energy consumption by 25%.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.