Die Mikrobogenoxidation im Anodenraum ist ein gut bekanntes Verfahren zur Herstellung einer Keramikschicht und der Keramikoxid mit sehr guten Eigenschaften der Wärmebeständigkeit gegen Verschleiß und Korrosion, sowie dielektrische Eigenschaften, Wärmeisolierung, Haftung an der Grenzfläche.

Der Mechanismus der Mikrobogenoxidation

Die Kurve, die die Spannungsabhängigkeit der Zeit darstellt, wurde in drei Bereiche unterteilt.

Diagramm der Abhängigkeit – Unter bestimmten Bedingungen können Pellikula von Mikrobogenoxid auftauchen.

OA – anodische Oxidation
DS – Entladung in Funke
DMA – Entladung in Mikrobogen
DA – Entladung in Bogen

Mikrobogenoxidationsprozeß  – komplexer Mechanismus, der in einige Etappen aufgeteilt werden kann, die simultan oder nacheinander stattfinden

Chemische Interaktion des Grundmetalls und der Schicht, die mit dem Elektrolyt erscheint
Die elektrochemische Prozesse, die bis die Zündungsentladung stattfinden, wo die Entladung nicht im betreffenden Moment stattfindet
Tatsächliche Mikrobogenoxidation

Die technologische Parameter der Mikrobogenoxidation und die verwendeten Anlagen

Der Prozeß der Mikrobogenoxidation

Elektrolyt
Trägermaterial
Regime und Dauer der Behandlung = Zusammensetzung, Struktur und Eigenschaften der erhaltenen Schichten

Elektrolyten

Bei der Herstellung des Elektrolyten muß man die Reihenfolge des Mischen oder Lösen der Komponenten beachten, da es nicht nur die Lebensdauer der Spannung und der Dauer der Zündung der elektrischen Mikroentladung beeinflußt, aber oft die Qualität der erhaltenen Schichten und die Lebensdauer des Elektrolyten bestimmt.

Die für die Mikrobogenoxidation verwendeten Elektrolyten unterliegen oftmals der Hydrolyse, auf Grund des Gehalts der Salze von schwachen Säuren. Die Faktoren, die diese schädliche Erscheinung begünstigen, sind: die Temperaturerhöhung des Elektrolyten, insbesondere über 40o bis 50°C, das Verdünnen des Elektrolyten, insbesondere im heißem Wasser und in der Abwesenheit der Alkalinisierung.

Mit zunehmender Temperatur des Elektrolyten nimmt die Oxidationsrate zu und Zündspannung vermindert sich, aber in diesem Fall können die Merkmale der Schichten sich verschlechtern, z.B. die Durchbruchspannung vermindert sich und die Porosität erhöht sich.

Sie können klassifiziert werden nach:
– dem Typ des elektrischen Stroms (Dauerstrom, Wechselstrom oder ihre Überlagerung);
– der Polarität der angewandten Spannung (anodisch, kathodisch, anodisch-kathodisch, die Wechselbeanspruchung der Regimes der Polarität unterscheidet sich mit der Anwesenheit einer Pause ohne Strom);
– der Art der elektrischen Entladung (in Funke, in Mikrobogen, in Bogen, Elektrophorese im Bogen);
– dem Grad der Besteuerung des Prozesses (manuell, halbautomatisch, automatisch);

DIE MIKROBOGENBEHANDLUNGSANLAGE

Die Anlage der Mikrobogenoxidation besteht aus:

– zwei Edelstahltanke verbunden durch einen Umwälzkreislauf des Elektrolyten mittels einer Pumpe verbunden ist; der erste Tank hat die Kapazität von 8 l und ist der Mikrobogenbehandlung bestimmt; der zweite Tank hat einer Kapazität von 50 l und der Elektrolyt recyceln wird darin rezirkuliert;
– einem Kühlungssystem aus Edelstahlrohr;
– einer elektrischen Haube mit der Rolle der Evakuierung der Abgase aus dem Prozeß der Mikrobogenoxidation;
– der technologischen Spannungsquelle;
– der Anlage der Hebung und Herabsetzung des Musters

Herstellung von Elektrolyten für die Mikrobogenoxidation

Eine wäßrige Lösung von Natriumaluminatlösung mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt:
Natriumaluminat, NaAlO2  0,1 mol/l
Natriumhydroxid, NaOH  0,05 mol/l

Die wäßrige Lösung von Natriumaluminatlösung wurde durch zwei Methoden hergestellt:
– der Natriumaluminat wurde hergestellt, ausgehend vom Aluminiumsulfat, und der Natriumhydroxid wurde gekauft;
– sowohl der Natriumaluminat, als auch der Natriumhydroxid wurden von einer Fachfirma gekauft.

Die Mikrobogenoxidation wurde mit der Benutzung einer technologischen Dauerstromquelle durchgeführt, die Spannungen zwischen [0-600]V und Intensität zwischen [0,30]A sichert. Die Versorgungsquelle sichert eine regelmäßige Spannung, mit einer Präzision von ±5% des gewünschten Wertes.

Die Muster wurden aus gebeiztem Kohlenstoffstahlblech OL37, 1 mm dick, gemacht worden. Die Oberfläche der Mikrobogenoxidation des Musters ist von 4 cm2 auf jeder Seite. Der Stab wird mit einem Lack überzogen, um die Oxidation zu vermeiden.

Der Elektrolysentank wurde aus Edelstahl gemacht. Es hat die Form eines Parallelepipeds mit den Abmessungen von 20 cm x 20 cm x 25 cm, vorne ist ein Fenster ausgeführt, das die Beobachtung von Mikrobogenoxidation ermöglicht. Die Wände des Tanks dienen als Kathod. Die Oberfläche des Kathods (400cm2) ist ungefähr 100 mal größer als die Oberfläche des Anods. vor dem Prozeß der Mikrobogenoxidation wurde keine vorhergehende Behandlung der Muster durchgeführt.

Die Versuchsergebnisse

Die dem Prozeß der Mikrobogenoxidation unterworfenen Muster sind in der Tabelle dargestellt.

Die Korrosionsbeständigkeit der Oxidschicht wurde durch den Salzsprühtest nach den europäischen Normen ME D17 1058/–J bewertet.
Die Salznebelteste bestanden aus der Einführung der Proben in einen Ofen Marke Erichsen 606/1000 Nr. 08145/5, mit der Arbeitstemperatur um 35°C +- 2°C. In dieser Umgebung wurden die Muster mit NaCl mit der Konzentration von 5%-0,5% pulverisiert.

Resultate der Teste von Salznebel:

Descărcări electrice pe suprafaţa probei în condiţiile de lucru selectate

A. Die elektrischen Entladungen auf der Oberfläche des Musters am Anfang des Prozesses der Mikrobogenoxidation
B. Die elektrischen Entladungen auf der Oberfläche des Musters während dem Prozeß der Mikrobogenoxidation
C. Die Überführung der Entladung in Mikrobogen in Entladung in Bogen – am Ende des Prozesses der Mikrobogenoxidation

Die Messung der Dicke der Schicht durch die optische Mikroskopiemethode

Schlußfolgerungen
Mit der Anlage für Mikrobogenoxidation haben wir die Möglichkeit der Benutzung der Technik der Mikrobogenoxidation für die Herstellung der Aluminiumschichten auf der Oberfläche des Eisens, die keine Erholungseigenschaften hat, demonstriert. Die hergestellten Schichten sind porös und sie sichern keinen ausreichenden Korrosionsschutz.
Es besteht die Möglichkeit der Erhöhung der Korrosionsfestigkeit der Oxidschichten, durch die Hinzufügung einer Quantität von feinem Polyethylenpulver (0.1-1.0)%, in Dispersion [40] in die Elektrolytwasserlösung. Die erhaltenen Schichten haben eine höhere Korrosionsfestigkeit im Vergleich zu denjenigen erhalten ohne Polyethylenzusatz, und der Elektrolyt wird nicht erheblich geheizt, indem er die Mikrobogenoxidation unter fast konstanten Temperaturen von (20±5)°C erlaubt.