Нанощит для металла

Привет, GT!

Я по своей природе жуткий холерик. Наверное, это общее свойство людей, которые постоянно интересуются чем-то новым или увлечены наукой. Но иногда мне бывает скучно. Очередной приступ творческой хандры на прошлой неделе я развеивал в обществе очень смелых людей. К таковым я отношу тех, кто не смотря повальную бивалютную истерию и всякие кризисы не боится развивать интересные технологии и даже открывать новые производства! Сегодня я расскажу о таких смельчаках, которые придумали и развивают технологию микродугового оксидирования цветных металлов.

О технологии

Микродуговое оксидирование (МДО) — специальная технология обработки поверхности различных металлов. Технология заключается в том, что при пропускании тока большой плотности в специальном электролите на поверхности обрабатываемой детали начинают возникать микроплазменные разряды. Эти разряды формируют на поверхности детали очень качественную оксидно-керамическую пленку — своеобразное покрытие из оксидных форм металла и веществ, растворенных в электролите. Это позволяет предать детали различные удивительные оттенки, а главное — сформированное керамическое покрытие обладает совершенно уникальными свойствами. Увеличивается твердость, износостойкость, возникают светоотражающие или наоборот — светопоглощающие свойства. Также изменяется структура поверхности, увеличивается адгезия к дальнейшим покрытиям или к банальной покраске. Детали становятся устойчивы к коррозии, а защитное покрытие имеет электрическую прочность до 2 кВ. И это не исчерпывающий список вновь возникших свойств. Ведь дуги, которые обрабатывают деталь, формируют сложную структуру на поверхности из-за сверх высоких температур и давлений на границе раздела «электрод-электролит». На фото можно видеть, как идет процесс МДО. Детали светятся из-за микродуг.

Может показаться, что деталь во время обработки сильно нагревается. На самом деле она остается холодной, а весь процесс идет в слое толщиной в несколько микрон. В процессе МДО формируется слой за слоем определенная наноструктура, которая постепенно наращивается вплоть до толщин в десятки микрон, формируя окончательное покрытие. Процесс обработки деталей занимает от пяти минут до часа. Время зависит от того, какую толщину покрытия мы хотим получить и какой вид покрытия необходимо сформировать на детали. В случае необходимости нанесения сложных и толстых (до 50 мкр.) покрытий процесс может длиться и несколько часов. Но в большинстве применений этого не требуется. Обработке по технологии МДО могут быть подвергнуты все сплавы алюминия, а также титан, магний и цинк.
К сожалению, мой сканер не смог передать цветового ощущения от вида деталей, покрытых по технологии МДО. Все-же я привожу такую фотографию. Покрытие матовое, очень теплое и выглядит дорого. На снимке квадратные алюминиевые пластинки для демонстрации. Кстати, черное покрытие имеет черноту 94% и может быть использовано в чернении оптических деталей, где такой уровень черноты достаточен.

Что происходит с материалом?

Из-за действия микродуг структура материала изменяется. Поверхность становится как бы слегка шероховатой и покрывается очень плотной пленкой оксида. Если не стоит задача изменять цвет покрытия, а к примеру, требуется подготовить деталь к покраске, то это просто замечательная и не дорогая технология. Алюминиевые детали через несколько минут обработки становятся молочного цвета и на них прекрасно наносится любая краска. При этом надо помнить, что алюминий не так то легко красить. Многие краски на нем плохо держатся или вовсе не наносятся, сворачиваясь в мелкие шарики. После процесса МДО деталь можно красить буквально через 10 минут как только она высохнет от воды, в которой деталь ополаскивают после процесса МДО. По этой технологии можно обрабатывать детали самых сложных форм. Покрытие возникает во всех местах. Если где-то покрытие не нужно — необходимо это место изолировать, к примеру, нанеся лак. На фотографии микроснимки структуры металла до (верхний) и после (нижний) МДО обработки. Как видно на поверхности сформированы микрократеры. Таким образом, МДО-покрытия представляют собой пористую керамику сложного состава, которая формируется за счет окисления металла и включением в состав покрытия химических элементов из электролита. Эта пористая структура в свою очередь обеспечивает отличные укрывные свойства при дальнейшей окраске деталей. Конкурирующей МДО-технологией является анодирование, но в отличие от этой технологии у МДО имеется существенные преимущества. В первую очередь, по качеству покрытия и его адгезии, отсутствии сложной пробоподготовки деталей и экологичности.

Где это можно применить?

Технология МДО позволяет производить замену дорогих материалов, таких как бронза, латунь и нержавеющая сталь на более дешевые сплавы алюминия с нанесенным на него оксидно-керамическим покрытием. В свою очередь, это обеспечивает снижение веса и стоимости детали за счет снижения затрат на механическую обработку. По технологии МДО можно производить высокоэффективные теплоотводы в радиотехнике, эффективные ИК отражатели, великолепные и недорогие корпуса для приборов, дизайнерские материалы и многое другое.

Эта технология может найти прекрасное применение в машиностроении, космонавтике, авиастроении. Есть потенциал её использования в микроэлектронике, который ещё никак не оценён. К примеру, можно создавать пластины, на которые нанесены через диэлектрические слои сверх-яркие светодиоды, а сама пластина зачернена для эффективного отвода тепла от кристалла. Разработчиками проводились эксперименты по нанесению покрытий на сложные ребристые теплоотводы, эффективность работы которых увеличивалась в разы! Это позволяет существенно экономить, ведь эффективный теплоотвод можно сделать меньшей массы и размеров.

Как это происходит на практике?

Установка достаточно простая и мало отличается от гидролизной ванны. Все самое интересное заключается в режимах обработки и составе электролита. При этом электролит не содержит тяжелых металлов, ионов хрома, сильных кислот и цианидов.

Конечно, электролит пить не стоит, но само производство вполне экологично. Использованный электролит легко утилизируется — ведь в нем практически не остается химических веществ. Все они переходят в материал керамики на поверхности металла, а сама керамика уже не представляет никакой опасности — ведь это спеченная структура, которая подверглась действию микродуг. При этом в начальный момент времени дуги не видны глазом. Яркое свечение возникает постепенно и становится видным, когда покрытие становиться достаточно толстым. Обрабатываемые детали ограничены лишь размером ванны. К примеру, на данный момент у компании ванны до 2-х метров. Технология также не требует много энергии.

Ну и, конечно, небольшое видео, чтобы увидеть все своими глазами.

ПС Мне было приятно познакомиться и побывать в этой интересной компании. Мне хочется как-то поддержать ребят в их проекте. Я не даю прямую ссылку на компанию, чтобы не получить бан за рекламу, но все-же если есть вопросы или возникла заинтересованность — просьба писать мне на адрес asmtomsk@gmail.com и я передам ваши вопросы напрямую специалистам. Более того, компания предоставляет не только услуги по нанесению покрытий, но и сами установки и химию для электролитов.

Всем хорошего дня!

Автор: Uris

Источник ^[1]