Павлюс С.Г., Соборницкий В.И., Коваленко Ю.Н.

Украинский государственный химико-технологический университет

Соборницкая В.В.

Днепропетровский технический университет железнодорожного транспорта

УМЕНЬШЕНИЕ ВОДОРОДОПРОНИЦАЕМОСТИ МАТЕРИАЛОВ С ПОМОЩЬЮ АНОДНО-ИСКРОВОЙ ОБРАБОТКИ

Исследовано влияние покрытий, полученных в режиме анодно-искрового разряда, на водородопроницаемость сталей и вентильных металлов. Пленки наносили из водных растворов силикатов [1] при высоких анодных перенапряжениях, обеспечивающих возникновение микродуговых разрядов. По разработанной технологии на различных подложках получали защитные слои, состоящие из кристаллических фаз окиси алюминия, а также композиционные состава AI₂O₃ –SiO₂ – AI₂ SiO₅. Микротвердость покрытий достигала 25 ГПа и регулировалась режимом электролиза и составом электролита.

Как видно из рис.1 ,с ростом толщины пленок их открытая пористость снижается, что свидетельствует об уменьшении числа сквозных дефектов. Экспериментально установлено ,что в начальные моменты электролиза разряды небольшие, а их температура достигает 2000 ºС.Первые искры возникают на барьерном оксиде в однородном поле и равномерно покрывают поверхность образца.

Рис.1 Зависимость открытой пористости покрытий

от их толщины.

Их тепловое воздействие направлено на дегидратацию электролита, оплавление и частичную деструкцию силиката, а формирующийся осадок порист и мелкодисперсен. Следующие пробои ,происходящие между отдельными полусферами ,приводят к наплавке новых слоев кремнезема. Температурные поля одиночных искр перекрываются и распространяются в глубину покрытия. Происходят постепенный разогрев внутренних слоев осадка ,частичное спекание соседних силикатных кластеров и заплавление сквозных каналов. Однородность поля нарушается, а плотность тока формовки уменьшается. Снижение плотности формовочного тока в 2 раза влечет за собой уменьшение числа разрядов в 3,5 раза и их мощности в 1,5 раза. Температура искр падает до 700-1000 ºС. Естественно, что при этом снижается открытая пористость [1].

Для изучения водородопроницаемости применялся элекрохимический метод [2]. В качестве подложек использовали мембраны из стали 65 Г, титана и алюминия толщиной 0,05-0,5 мм. Наводороживание образцов с предварительно нанесенными силикатными покрытиями толщиной 10-100 мкм производили в гальваностатическом режиме поляризации. Наводороживающей средой служил 0,1 М раствор серной кислоты с добавкой 4 мл / л селенистой кислоты в качестве активатора при плотности катодного тока 5 мА/см ². На выходной поверхности образца фиксировали ток проникновения водорода через мембрану. На рис.2 показаны зависимости тока проникновения от времени поляризации при различных толщинах защитных силикатных покрытий. Рисунок 3 иллюстрирует снижение тока проникновения в зависимости от толщины силикатного покрытия.

Рис.2 Зависимость тока Рис.3 Зависимость тока проникновения от времени: проникновения от толщины 1-без защитного покрытия; защитного покрытия. 2,3,4,5-с покрытиями тол- щиной 10,20,50,100 мкм.

Плато на этой зависимости в диапазоне толщин 20-70 мкм соответствует значительной пористости осадка силиката, о чем было указано выше. При больших толщинах происходит заплавление сквозных каналов, открытая пористость снижается, что приводит к дальнейшему уменьшению тока проникновения.

Литература:

1.С.Г.Павлюс, В.И.Соборницкий, Ю.А.Шепрут, Л.А.Снежко, В.И.Черненко .

Диэлектрические свойства анодно-искровых силикатных покрытий на алюминии // Электронная обработка материалов.1987.№3, с.34-36.

2.Н.Г.Крапивный, В.И.Соборницкий . Теория нестационарных электрохимических методов изучения наводороживания гальванических осадков и подложки при электроосаждении металлов. 37-й конгресс МЭО, Вильнюс, 1986, т.2, с.157-159 .