Аналитический обзор современного состояния развития технологии микродугового оксидирования

Началом развития и освоения технологии микродугового оксидирования и применения в промышленности считают 70-е годы. К этому времени появилось множество публикаций, научных статей и патентов исследователей многих институтов и школ и стран, число которых продолжает расти и сегодня. Особый вклад в развитие технологии внесли: американские ученые Брауна и Тран Бао Вана (осаждения в анодной искре). Новосибирские исследователи группы Маркова Г.А. (МДО и микроплазменная обработка), днепропетровские ученые Снежко Л.А. и Черненко В.И. (анодно-искровой электролиз), школы Гордиенко П.С. из ДВО РАН, Федорова В.А., Саакиян Л.С. и Ефремова А.П., из московской академии нефти и газа по процессу микродугового оксидирования; японские ученые Ямада и Мита; немецкие ученые Крисманна и Кюрце по анодному оксидированию искровым разрядом, американские патенты Крейга Храдковского и Козака и множество других работ.

Большое количество разработок, патентов и публикаций наблюдается с 2005 года. И.В. Суминовым, А.В. Эпельфельдом, В.Б. Людиным, Б.Л. Критом, А.М. Борисовым систематизированы данные о современном методе поверхностной обработки и упрочнения металлов, позволяющем получать многофункциональные защитные покрытия - микродуговое оксидирование (МДО). Даны основные представления о процессе МДО и его механизме, роли разряда и динамики его развития при формировании МДО-покрытий. Рассмотрены классификация микроплазменных методов, основы технологии МДО (электролиты, режимы), оборудование микродугового оксидирования. Много внимания уделено сравнительному анализу различных методов анодирования и микродугового оксидирования, а также практике микродугового оксидирования. Подробно рассмотрены состав, структура и свойства МДО -покрытий [1].

Б. В. Шандровым, Е. М. Морозовым, А. В. Жуковским изложены физико-химические основы процесса микродугового оксидирования. Рассмотрены структура, фазовый состав и технология покрытия. Предоставлены результаты экспериментальных исследований влияния технологических режимов и состава электролита на качество покрытия. Особое внимание в книге уделено разработке и применению оборудования и в частности, источников технологического тока для процесса микродугового оксидирования. Обобщен материал, полученный в лаборатории упрочняющих технологий кафедры «Технология машиностроения» МГТУ «МАМИ», который может служить основой для дальнейших исследований в этой области. [2].

Малышева В.Н. исследовал, разработал совершенствовал новый метод формирования износостойких покрытий - метода микродугового оксидирования (МДО). На основе применения единичного методологического подхода к изучению процессов формирования и изнашивания МДО - покрытий, базирующегося на принципах синергетики и теории фракталов, разработаны модели, описывающие кинетику пробоя и роста покрытия в условиях микродуговых разрядов. Изучены состав, особенности микроструктуры, физико-механические свойства МДО -покрытий. Установлены закономерности изнашивания МДО - покрытий в условиях абразивного и неабразивного трения. Изучена взаимосвязь механических характеристик МДО - покрытий с износостойкостью и предложены критерии износостойкости. Выявлены и предложены оптимальные режимы формирования и составы электролитов для получения износостойких МДО - покрытий. Реализация результатов работы в промышленности позволила отработать технологию, провести широкую опытно-промышленную проверку и испытания упрочненных деталей, создать проектную, техническую документацию и осуществить внедрение разработок на ряде предприятий нефтегазодобывающей, нефтеперерабатывающей, легкой и других отраслей промышленности [3].

А.Н. Новиковым и В.В. Жуковым рассмотрено влияние продолжительности работы ванны при формировании МДО - покрытий на рН электролита, а также на концентрацию растворенного в электролите алюминия. Исследования показали, что оптимальные покрытия удается получить при работе ванны в течение 4...12 ч [4].

А.Е. Розеном, А.О Кривенковым и другими в 2016 году рассмотрены особенности создания многофункциональных покрытий на композиционных металлических материалах методом МДО, даны рекомендации по подбору оборудования и подготовки поверхности детали при нанесении покрытия. Описаны методы повышения равномерности распределения покрытия и основные виды дефектов возникающих в процессе нанесения покрытия. Разработаны электролиты для получения оксидокерамических покрытий на основе титана, алюминия и их сплавов [5].

А.Н. Новиковым и В.В. Жуковым приведены сведения о микродуговом оксидировании, как одном из перспективных способов упрочнения восстановленных деталей машин из алюминиевых сплавов. Дана краткая характеристика алюминиевых сплавов, применяемых в транспортном и сельскохозяйственном машиностроении. На основании теоретических расчетов обоснована необходимая толщина МДО - покрытий. Представлены результаты исследований влияния условий МДО на физико-механические свойства покрытий, сформированных на восстановленных деталях машин из алюминиевых сплавов, а также технологический процесс упрочнения восстановленной головки блока цилиндров ДВС. Рассмотрены вопросы утилизации электролитов при МДО [6].

Так же в работах А.Н. Новикова и В.В. Жукова проведено исследование влияния состава электролита и плотности тока на сквозную пористость МДО - покрытий, сформированных на напыленных алюминиевых сплавах с целью восстановления электродуговой металлизацией изношенных поверхностей корпусных деталей. Установлено, что пористость МДО -покрытий зависит как от марки напыленного сплава, так и от режимов сформированных покрытий [7].

В настоящее время отработаны технологии нанесения МДО покрытий на медицинский инструмент из алюминиевых сплавов для предотвращения коррозии. Успешно применяется технология получения неотторгаемой биокерамики на базе титана и циркония для имплантатов. Технология МДО успешно применяется для создания декоративных покрытий.

Универсальность и высокое качество покрытий полученных методом микродугового оксидирования делает возможным применение технологии в различных областях, таких как машиностроение, нефтехимическая и газодобывающая промышленность и многих других.