181135. lajstromszámú szabadalom • Eljárás kopásálló kemény oxidréteg előállítására szobahőmérsékletű, szerves sav-alapú elektrolitban alumíniumon és ötvözetein
181135 4 15%, a hőmérséklet 0°C, a Sandford eljárás, amely különböző adalékokat tartalmazó 7%-os kénsavat alkalmaz -10 °C hőmérsékleten, a Hardas eljárás, eredetileg híg oxálsav alapú, a továbbfejlesztett változatban híg kénsav alapú, ahol elektrolitban egyen- 5 áramra szuperponált váltóáramot használnak, vagy például egy régebbi magyar eljárás, amellyel igen híg (0,5-2,5%-os) kénsavoldatban, -5°C- + 5°C hőmérsékletű elektrolitban akár 200 pm vastagságú kemény oxidróteg állítható elő. 10 Találmányunk szerinti eljárással célul tűztük ki, hogy az előbbiektől eltérő elektrolit alkalmazásával hűtés nélkül az elektrolit vezetőképességének, illetve rétegoldóképességének csökkentésével, valamint ezzel együtt az anódos oxidáló feszültség és áramsű- 15 rűség növelésével az eddigieknél gazdaságosabban és üzembiztosabban állítsuk elő a kívánt kemény anódos oxidréteget. Kutatásaink során, a direktszínező eljárásoknál általánosan alkalmazott szerves savkeverékek adott 20 célú alkalmazásának lehetőségeit tanulmányoztuk, abból kiindulva, hogy ezen elektrolitok vezetőképessége lényegesen kisebb, mint a kénsav elektrolité, s az alkalmazandó áramsűrűség is meghaladja a kénsavas eljárásokét. A szerves sav elegyekben, nagy 25 áramsűrűséggel készített rétegek szerkezetvizsgálata ugyancsak alátámasztja a rétegek várt nagy keménységét, mivel ezt a kialakuló nagyméretű, nagy falvastagságú cellák biztosítják. A találmány szerinti eljárásunk szerint szulfoszali- 30 cilsav alapú, bórsavat, mannitot és kénsavat tartalmazó elektrolitban, 40-100 V egyenáramú feszültségen 1-8 A/dm2 áramsűrűséggel történik a mintadarabok anódos oxidációja. Az eljárás elektrolitjának összetételét és a techno- 35 lógiai paramétereket úgy határoztuk meg. hogy az eljárással szobahőmérséldeten - tehát nem erősen lehűtött elektrolitban - a kereskedelmi minőségű valamennyi, anódosan oxidálható ötvözeten lehessen kemény kopásálló anódos oxidréteget előállítani. Az 40 elektrolit fő komponensét a szulfoszalicilsav képezi, amely az alkalmazott kis mennyiségű kénsavval együtt az oldatnak az anódos oxidációhoz szükséges vezetőképességet biztosítja. A bórsav, amelynek a réteg megfelelő szerkezetének kialakításában van sze- 4$ repe, a mannit jelenlétében jobban disszociálva nagyobb hatást gyakorol az oxidképzésre. A bórsav a zárórétegképző hatása mellett a mannit jelenlétében a réteg keménységét is jelentős mértékben növeli. Mint ismeretes, a hárombázisú gyenge sav karakterű 50 bórsav mannit jelenlétében erős egybázisú savként viselkedik. E két komponens adott elektrolitban való együttes alkalmazásával sikerült elérni, hogy az ismert szerves sav alapú elektrolitokhoz képest megnövelt keménységű anódos oxidréteget lehet talál- 55 mányunk szerinti eljárással kialakítani. A találmány szerinti eljárás elektrolitját a fenti szempontok figyelembevételével azzal jellemezhetjük, hogy a komponenseket a következő koncentrációtartományban alkalmazzuk: 50-200 g/liter szulfoszalicüsav, 5-25 g/liter bórsav, 5-25 g/liter mannit és 1—20 g/liter kénsav. Az elektrolit viszonylag kis vezetőképessége teszi lehetővé, illetve szükségessé, hogy az anódos oxidáció során nagy feszültséget, s így nagy áramsűrűséget 55 3 lehessen alkalmazni. Ezek a paraméterek biztosítják a nagyméretű, nagy falvastagságú cellák kialakulását, amely szerkezet a réteg nagy kopásállóságának, illetve keménységének feltétele. A találmány szerinti eljárás alkalmazásának előnye a korábbiakban ismertetett kemény anódos oxidréteget biztosító eljárásokhoz viszonyítva az, hogy szobahőmérsékleten, az általánosan használatos ötvözeteken ipari méretekben teszi lehetővé a műszaki követelményeket kielégítő tulajdonságú rétegek előállítását. Az erősen hűtött elektrolitokban mindig bekövetkezhet a helyi relatív túlmelegedések miatt az oxidréteg „megégése” (burning), - amely a réteg minőségét erősen károsítja - és amelynek veszélyét a szobahőmérsékleten üzemelő eljárásunk gyakorlatilag kiküszöböli. E hőmérséklet azért is előnyös, mivel így a rétegben lényegesen kevésbé lépnek fel belső feszültségek, amelyek az esetleges későbbi megmunkálást (pl. hónolás, polírozás) megakadályoznák. Megfelelő munkamóddal biztosítható, hogy a réteg megőrzi a kezelés előtti felületi állapotot - pl. simaság -, azonban lehetőség van mechanikai utókezelésre is. Előnye az eljárásnak, hogy az anódos oxidáló üzemekben általánosan alkalmazott berendezésekben végrehajtható. A különleges hűtési igények hiánya miatt nem igényli speciális igen nagy teljesítményű hűtőrendszer, hőszigetelt kád beruházását és üzemeltetését, ezért mind beruházás, mind üzemeltetés szempontjából gazdaságosabb, energiatakarékosabb a 20 °C alá hűtött elektrolitot alkalmazó eljárásoknál. A találmány szerinti eljárással kialakított réteg tulajdonságaira vonatkozó adatokat, a hagyományos egyéb eljárásokhoz viszonyítva a következő táblázatban ismertetjük: Kopásállóság Tömegveszteség Anódos oxidáció Keménység 200 dupla kopmódja Hvjo tató igénybekp/mm2 vétel hatására mg 20%-os kénsav 20 °C 20%-os kénsav 12 °C 20%-os kénsav 2 °C 15%-os kénsav 0°C 7%-os kénsav -10 °C Hardas eljárás régi magyar eljárás találmány szerinti eljárás 150-350 4-6 300-400 3-5 400-450 2,5—4 400-500 2-3,5 450-650 450-600 450-650 1.5- 3 1.5- 3 1.5- 3 450-650 1,5-2,5 A réteg keménységét metallográfiái csiszolaton mikrokeménységmérővel, a kopásállóságot ERICH-2
