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微弧氧化技术介绍
时间:2023-12-13 小九直播平台

  是将铝、镁、钛等有色金属及其合金置于特殊的电解液中,利用特殊的电源设备在该材料表面微孔中产生微弧放电,在热化学、电化学、等离子化学的共同作用下,在材料表面原位产生陶瓷层的表面处理技术。由于微弧氧化技术具有工艺简单、无污染等特点,膜层具有耐磨、耐蚀、耐高温等优异特点外,还能够准确的通过不同的要求,制备出具有装饰、磁电屏蔽、电绝缘等功能性膜层,因此,该技术已成为国际材料研究的热点之一,日益受到大家的重视。

  微弧氧化或微等离子体表面陶瓷化技术,是指在普通阳极氧化的基础上,利用弧光放电增强并激活在阳极上发生的反应,从而在以铝、钛、镁金属及其合金为材料的工件表明产生优质的强化陶瓷膜的方法,是通过用专用的微弧氧化电源在工件上施加电压,使工件表面的金属与电解质溶液相互作用,在工件表明产生微弧放电,在高温、电场等因素的作用下,金属表明产生陶瓷膜,达到工件表面强化的目的。

  微弧氧化技术的突出特点是:(1)大幅度地提高了材料的表面硬度,显微硬度在1000至2000HV,最高可达3000HV,可与硬质合金相媲美,大大超过热处理后的高碳钢、高合金钢和高速工具钢的硬度;(2)良好的耐磨损性能;(3)良好的耐热性及抗腐蚀性。这从根本上克服了铝、镁、钛合金材料在应用中的缺点,因此该技术有广阔的应用前景;(4)有良好的绝缘性能,绝缘电阻可达100MΩ。(5)溶液为环保型,符合环保排放要求。(6)工艺稳定可靠,设备简单.(7)反应在常温下进行,操作便捷,易于掌握。(8)基体原位生长陶瓷膜,结合牢固,陶瓷膜致密均匀。

  其流程如下:铝基工件→化学除油→清洗→微弧氧化→清洗→后处理→检验包装。

  (2):参数二:两步电解法,第一步:将铝基工件在 200g/L 的 K2O·nSiO2水溶液中以 1A/dm2 的阳极电流氧化5min;第二步:将经第一步微弧氧化后的铝基工件水洗后在70g/L 的Na3P2O7 水溶液中以 1A/dm2 的阳极电流氧化 15min。阴极材料为:不锈钢板;溶液温度为 20~50℃。

  (2)微弧氧化电源:因电压要求较高(一般在510—700V之间),需专门定制。通常配备硅变压器。

  电源输出电压:0—750V可调.电源输出最大电流:5A、10A、30A、50A、100A等可选。

  槽体可选用PP、PVC等材质,外套不锈钢加固。可外加冷却设施或配冷却内胆。

  对工件表面状态也要求不高,一般不需进行表面抛光处理。对于粗糙度较高的工件,经微弧氧化处理后表面得到修复变得更均匀平整;而对于粗糙度较低的工件,经微弧氧化后,表面粗糙度有所提高。

  微弧氧化电解液是获到合格膜层的技术关键。不同的电解液成分及氧化工艺参数,所得膜层的性质也不同。微弧氧化电解液多采用含有一定金属或非金属氧化物碱性盐溶液(如硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐等),其在溶液中的存在形式最好是胶体状态。溶液的 pH 范围一般在9~13之间。根据膜层性质的需要,可添加一些有机或无机盐类作为辅助添加剂。在相同的微弧电解电压下,电解质浓度越大,成膜速度就越快,溶液温度上升越慢,反之,成膜速度较慢,溶液温度上升较快。

  微弧氧化电压和电流密度的控制对获取合格膜层同样至关重要。氧化电压不同,所形成的陶瓷膜性能、表面状态和膜厚不同,根据对膜层性能的要求和不同的工艺条件,微弧氧化电压可在200~600V 范围内变化。微弧氧化可采用控制电压法或控制电流法进行,控制电压进行微弧氧化时,电压值一般分段控制,即先在一定的阳极电压下使铝基表明产生一定厚度的绝缘氧化膜层;然后增加电压至一定值进行微弧氧化。当微弧氧化电压刚刚达到控制值时,通过的氧化电流一般都较大,可达 10A/dm2 左右,随着氧化时间的延长,陶瓷氧化膜不断形成与完善,氧化电流逐渐减小,最后小于 1A/dm2。氧化电压的波形对膜层性能有一定影响,可采用直流、锯齿或方波等电压波形。采用控制电流法较控制电压法工艺操作上更方便,控制电流法的电流密度一般为1~8A/dm2。控制电流氧化时,氧化电压开始上升较快,电压上升缓慢,随着膜的形成,氧化电压又较快上升,最后维持在一较高的电解电压下。

  微弧氧化电解液的温度允许范围较宽,可在10~90℃条件下进行。温度越高,工件与溶液界面的水气化越厉害,膜的形成速度越快,但其粗糙度也随之增加。同时温度越高,电解液蒸发也越快,所以微弧氧化电解液的温度一般控制在 20~60℃范围。由于微弧氧化的大部分能量以热能的形式释放,其氧化液的温度上升较常规铝阳极氧化快,故微弧氧化过程须配备容量较大的热交换制冷系统以控制槽液温度。虽然微弧氧化过程工件表面有大量气体析出,对电解液有一定的搅拌作用,但为保证氧化温度和体系组分的均一,一般都配备机械装置或压缩空气对电解液进行搅拌。

  微弧氧化时间一般控制在 10~60min。氧化时间越长,膜的致密性越好,但其粗糙度也增加。

  微弧氧化的阴极材料采取使用不溶性金属材料。由于微弧氧化电解液多为碱性液,故阴极材料可采用碳钢,不锈钢或镍。其方式可采用悬挂或以上述材料制作的电解槽作为阴极。

  铝基工件经微弧氧化后可不经后处理直接用,也可对氧化后的膜层进行封闭,电泳涂漆,机械抛光等后处理,以进一步提升膜的性能。