Области применения технологии МДО

Микродуговое оксидирование (МДО) - новый вид поверхностной обработки и упрочнения главным образом металлических материалов, относящийся к электрохимическим процессам. Микродуговое оксидирование позволяет получать многофункциональные керамоподобные покрытия с широким комплексом свойств, в том числе износостойкие, коррозионностойкие, теплостойкие, электроизоляционные и декоративные покрытия. Технология МДО хорошо отработана для группы вентильных металлов и их сплавов: титана, магния, тантала, ниобия, циркония, бериллия, но, прежде всего, - для алюминия.

Отличит6ельными чертами процесса МДО являются его экологичность, относительная универсальность, а также отсутствие необходимости тщательной предварительной подготовки обрабатываемой поверхности.

Для МДО-покрытий, получаемых на алюминиевых сплавах, характерны следующие данные:

• толщина — до 400 мкм

• микротвердость — до 2500 кг/мм2

• пробойное напряжение — до 6000 В

• теплостойкость — выдерживает тепловой удар до 25000С

• коррозионная стойкость — 1-й балл по десятибалльной шкале

• износостойкость — на уровне твердых сплавов

• пористость — от 2 до 50% (регулируемая)

Многофункциональность МДО-покрытий определяет их применение в различных отраслях промышленности (машиностроении, аэрокосмической, приборостроении, электронной, химической, нефтегазовой, автомобильной, инструментальной, текстильной, медицинской, строительных конструкций, производстве товаров бытового назначения и др.) в самых разных узлах оборудования (запорная арматура, детали насосов и компрессоров, пресс-оснастка, детали двигателей внутреннего сгорания и многое другое) для повышения износостойкости, коррозионно-защитных свойств, диэлектрических, теплозащитных и декоративных характеристик.

В авиационной и автомобильной промышленности нанесение покрытий на детали цилиндро-поршневой группы, в частности на поршни двигателей внутреннего сгорания, позволяет защитить их от высокотемпературной газовой эрозии и снизить температуру металла основы примерно в 1,5 раза. Это относится также к лопаткам турбин и соплам двигателей.

В приборостроении, электротехнической и электронной промышленности МДО-покрытия нашли применение в качестве антидиффузионных слоев нагревательных систем, используемых в производстве чипов; диэлектрических слоев теплоотводов интегральных микросхем; матированных, дающих диффузное рассеяние, и черных, поглощающих (до 96-98 % в диапазоне волн 370600 нм) слоев, работающих в качестве абсорберов радиаторов, а также при изготовлении катодов для установок реактивного ионного травления. Применение МДО для формовки танталовых анодов электролитических конденсаторов позволяет увеличить их объемную удельную емкость в 2-5 раз при многократном сокращении времени процесса.

МДО-покрытия нашли применение для защиты от газо- и гидроабразивного износа быстровращающихся деталей расходомеров жидкостей и газов широкой номенклатуры. МДО-покрытия также применяются для длительной защиты от коррозии, в том числе радиационной, деталей автономных радиоизотопных источников питания.

В нефтехимической и газовой промышленности хорошо показали себя коррозионно-износостойкие МДО-покрытия на алюминии и двухслойные покрытия (напыленный алюминий - МДО) на стали для плунжеров насосов, торцевых уплотнений (вместо силицированного графита и твердого сплава) и шиберов задвижек, повышая их срок службы в сероводородсодержащих средах многократно. Имеются наработки по защитным кожухам датчиков для дефектоскопии нефте- и газопроводов, по оксидированным алюминиевым бурильным трубам и сведения об использовании МДО-покрытий в качестве катализаторов для оксидного катализа.

В городском хозяйстве МДО-покрытия можно применять для защиты от коррозии и износа гребней и настилов алюминиевых ступеней эскалаторов.

В водохозяйстве МДО-покрытия нашли применение для защиты корпусов, крыльчаток, крышек, роторов, статоров и торцевых уплотнений водяных и погружных насосов и запорной арматуры водопроводных кранов - для защиты от износа и коррозии.

В медицинской промышленности возможным применением является защита от коррозии нерабочих частей - ручки из алюминиевых сплавов - различного инструмента, изготовление неотторгаемой биокерамики на базе титана и циркония для имплантантов в стоматологии, искусственных суставов и позвонков, для костной реконструкции, а также в качестве тонких фильтров и мембран для плазмы крови.

В машиностроении в качестве примеров использования можно привести быстровращающиеся детали вакуумных безмасляных насосов и компрессоров, а также высокопроизводительных измельчителей-дезинтеграторов, изготавливаемых из алюминиевых и титановых сплавов с последующим оксидированием взамен легированной стали, для работы в тяжелых триботехнических условиях (размол сахара, зерна, кофе и др. в пищевой промышленности); литейные формы и стержни высокого качества; облегченные оправки для формования изделий из стеклоткани с улучшенным сходом изделий.

Для инструментальной промышленности перспективны калибры (вместо твердосплавных) и притиры из дуралюминов с износостойким МДО-покрытием, а также оксидированные диски из алюминиевых сплавов взамен алмазных для заправки твердосплавного инструмента и корпуса-держатели для легких высокоскоростных фрез.

В текстильной промышленности успешно применяются изготовленные из алюминиевых сплавов с износостойкими МДО-покрытиями веретена для скручивания натуральной нити, втулки и тарелочки натяжных приборов, пары и крючки контрольно-очистительных приборов мотальных и тростильных машин, а также раскладочные ролики, требующие повышенной износостойкости, теплостойкости и определенной степени шероховатости при производстве полиэфирной нити.

В производстве строительных конструкций в качестве защитно-декоративных могут быть использованы цветные светостойкие МДО-покрытия как для наружного, так и для внутреннего архитектурного оформления зданий и сооружений.

Применение МДО-покрытий в производстве товаров бытового назначения также достаточно перспективно. Так, при нанесении их на сковороды и подошвы утюгов из алюминиевых сплавов, помимо декоративного эффекта, достигается повышение поверхностной твердости в 5-6 раз при снижении коэффициента трения приблизительно в 1,5 раза и улучшении антипригарных свойств.

Износостойкие покрытия на подающих роликах типографских машин (счетчиков купюр) повысили их долговечность многократно. Хорошо себя зарекомендовали оксидированные алюминиевые «мусаты», поскольку МДО-покрытия оказались хорошим материалом для тонкой правки режущей кромки ножей. Нашли применение МДО-покрытия на алюминии в производстве классических бритвенных лезвий для повышения износостойкости направляющих столов в линиях их транспортировки, а также для защиты от коррозии и износа деталей спортивных велосипедов и других изделий из магниевых сплавов.

ООО «КОНВЕРТ» освоил технологию упрочнения титановых лопаток авиационных двигателей с целью повышения их износостойкости при работе в условиях повышенной пыльности (взлет и посадка вертолета на неподготовленную площадку). Кроме того, упрочнение лопаток особенно актуальная проблема для двигателей наземного использования (очистка железнодорожных путей и стрелок в карьерах горно-обогатительных комбинатов и прочее).