Свойства МДО-покрытий
МДО-покрытия представляют собой керамику сложного состава. Покрытие при
микродуговом оксидировании образуется за счет окисления поверхности
металла, при этом формируются оксидные и гидроксидные формы этого металла.
С другой стороны, покрытие растет за счет включения в его состав элементов
из электролита. Элементы электролита входят в покрытие в виде солей,
оксидов и гидроксидов сложного состава. При необходимости технология МДО
позволяет ввести в покрытие любой нужный химический элемент. Чем больше
времени производить обработку детали, тем больше элементов из электролита
накапливается в поверхностном слое. Нижний слой покрытия, прилегающий к
металлу-основе, состоит преимущественно из его оксидных соединений.
Толщина:
Толщина покрытий определяется несколькими основными факторами. Это природа
электролита, материал сплава металла, режим обработки и время процесса. МДО
позволяет получать покрытий толщиной от долей до сотен микрометров.
Необходимая толщина покрытия зависит от назначения и условий эксплуатации.
Для нанесения подслоя под окрашивание достаточно 5-10 мкм, для придания
электроизоляционных свойств или высокой износостойкости необходимо 50-100
мкм. Декоративные свойства и антикоррозионные свойства в атмосферных
условиях обеспечивают 20-40 мкм покрытия.
Пористость:
Пористость покрытий варьируется в интервале 5-50 %, размеры от 0,01 до 10
мкм. Строение пор при толщине покрытия более 5-10 микрон сложное,
разветвленное с множеством ответвлений и замкнутых пространств. Покрытия,
не содержащие пор, получить невозможно, что обусловлено природой процесса.
При необходимости пористость может быть понижена с помощью пропитки
различными материалами либо с помощью нанесения слоя полимера (красителя).
Наиболее часто применяется пропитка фторопластами и нанесение полимерных
порошковых красок. В ряде случаев пористость является положительным
фактором. При работе покрытия на износ в условиях смазки, последняя входит
в поры покрытия и обеспечивает постепенное поступление в зону трения. В
медицине биоактивные МДО-покрытия могут содержать в порах лекарственные
препараты.
Износостойкость:
Покрытия используются как износостойкие в различных узлах и агрегатах машин
и механизмов. За счет этого во многих случаях удается применять изделия из
алюминия - металла достаточно мягкого и сложного для традиционных методов
поверхностной обработки (к примеру, гальваники). Проводились сравнительные
испытания образцов с МДО-покрытием на алюминии и стального образца с
нанесенным износостойким слоем хрома. Удельная нагрузка при испытаниях
составляла 0.64 Н/мм2. МДО -покрытия показали меньший износ, особенно при
повышенных температурах.
Термостойкость:
МДО-покрытия имеют повышенную стойкость к термическим и термоциклическим
нагрузкам. Покрытия могут без ограничений работать при температурах от -40
до +60В°С. При постепенном нагреве детали термостойкость МДО-покрытия
ограничивается температурой плавления металла самой детали, поскольку эти
значения для металла заведомо ниже, чем для керамики. Испытания показали,
что покрытия могут выдерживать до 280 термоциклов 310-15ВЭС и до 25
термоциклов 500-15ВЭС. При таких испытаниях, образец с покрытием
нагревается до заданной температуры в печи и затем бросается в холодную
воду.
Шероховатость:
В процессе обработки шероховатость поверхности повышается с течением
времени. Можно получить покрытия с шероховатостью до 8 класса.
Шероховатость зависит от материала сплава, состояния его поверхности и
режима обработки.
Коррозионная стойкость:
Метод МДО позволяет получать покрытия, стойкие в атмосферных условиях и в
различных коррозионных средах - химически агрессивных растворах, парах,
морской воде и пр. Так как МДО покрытие представляет собой керамику
сложного состава, то коррозионная стойкость материала покрытия достаточно
велика. Защиту от коррозии металла-основы можно обеспечить толщиной
покрытия и регулированием количества и строения пор. Дополнительную защиту
придает пропитка пор инертным материалом (чаще всего фторопластом).
Испытания (ГОСТ В 20.57.304-76, ГОСТ РВ 20.57.304-88) показали, что
полученные покрытия могут эксплуатироваться как коррозионностойкие в
течение 15 лет.
Диэлектрические свойства:
Напряжение, при котором происходит пробой покрытия, как и коррозионная
стойкость, зависит от толщины покрытия, типа и размеров пор. Также эта
величина может быть существенно увеличена применением материала,
заполняющего поры. Среднее напряжение пробоя покрытия - 600 В. Напряжение
пробоя покрытия с наполнением пор - до 2500 В.
Адгезия:
МДО-покрытия имеют превосходное сцепление с металлом-основой, которое
обеспечивается наличием переходного слоя на границе металл покрытие.
Переходный слой формируется как внутрь металла, так и наружу, а также имеет
профиль с множеством изгибов. В результате, сцепление покрытия с металлом
оказывается больше прочности самого покрытия и при нагрузке не происходит
отрыва покрытия по границе раздела металл-покрытие. Рассчитанные по
результатам Scrach-тестирования значения адгезии достигают 350 МПа.
Особенности свойств Черного и Белого МДО покрытий
Все основные свойства Ч и Б МДО покрытий имеют много общего: разветвленную
пористость, термостойкость, рост шероховатости поверхности с увеличением
толщины покрытия, коррозионную стойкость, диэлектрические свойства, адгезию
к основе. Но, для каждого из них есть и свои отдельные замечательные
свойства.
Например, для Черного МДО покрытия, кроме всех прочих- это очень
высокая степень светопоглощения
(до 97%), которая ценится на деталях оружейной, оптической, в целом и
военной промышленности. А также привлекательные декоративные свойства-
Черное матовое покрытие МДО с успехом заменяет классическое анодирование
алюминия за счет стабильности и равномерности цвета покрытия.
Касательно Белого МДО покрытия, его отличительная особенность-
износостойкость в диапазоне толщин 50-100мкм, а также
микротвёрдость
, сопоставимая с хромовым покрытием на стали. Эти самые свойства дают
возможность производителю оборудования, деталей машин облегчать свои
изделия заменой стали на алюминиевые сплавы.