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微弧氧化表面处理_苏州粤辉煌专注微弧氧化设备整体解决方案

微弧氧化表面处理

发布时间:2021-05-28阅读量:770

  微弧氧化(Microarc oxidation, MAO)又称等离子体电解氧化(Plasma electrolytic oxidation, PEO)、微等离子体氧化(Microplasma oxidation, MPO)或阳极火花沉积,是一种将铝、钛、镁等有色金属或其合金置于特殊的电解液中,通过微等离子体放电,直接在金属或合金表面原位生长陶瓷膜的新技术。它是在阳极氧化的基础上建立起来的一种新方法。 铝镁钛合金,现已均能实现原位生长膜层着色。
  钛合金具有熔点高、耐腐蚀、比强度高等突出优点,在航空航天、海洋开发、人工植入体等领域具有广泛的应用前景。但也有自身的不足,如耐磨性差、硬度低等缺点。因此,需要对其表面进行强化处理,微弧氧化技术可在钛合金表面原位生长出致密的氧化物陶瓷膜层,其抗磨损性、耐腐蚀性优异,使钛合金的应用得到了广泛推广。随着现代经济的发展,人们对铝材料的抗腐蚀、高强度和高硬度等性能提出了更高的要求。为此,人们常采用阳极氧化、电镀和微弧氧化等技术对铝合金进行表面处理以达到使用要求。将有色金属及其合金放入电解质溶液中作为阳极进行通电处理,在外加电场作用下,在材料的表面形成一层氧化膜的过程称阳极氧化。普通阳极氧化膜膜层较薄,主要应用于防腐、装饰、涂料底层和耐磨等方面。微弧氧化是在阳极氧化的基础上发展起来的一项新兴的表面处理技术,主要用于对铝、镁、钛等轻金属及其合金,它通过高压放电作用在铝件表面生成一层硬质陶瓷层。该陶瓷层具有与基体结合牢固、结构致密、具有良好耐磨、耐腐蚀、耐高温冲击和电绝缘特性等,因而具有更加广阔的应有前景。微弧氧化突破了传统的阳极氧化电流、电压法拉第区域的限制,把阳极电位由几十伏提高到几百伏,氧化电流也从小电流发展到大电流,由直流发展到交流,致使在样品表面上出现电晕、辉光、微弧放电、甚至火花放电等现象。

一般认为,微弧氧化过程经过四个阶段。

(1)阳极氧化阶段

将样品置于一定的电解液中,通电后,样品表面和阴极表面出现无数细小均匀的白色气泡,而且随电压升高,气泡逐渐变大变密,生成速率也不断加快。在达到击穿电压之前,这种现象一直存在,这一阶段就是阳极氧化阶段。

(2)火花放电阶段

当施加到样品的电压达到击穿电压时,样品表面开始出现无数细小、亮度较低的火花点。这些火花点密度不高,无爆鸣声。在该阶段,样品表面开始形成陶瓷层,但陶瓷层的生长速率很小,硬度和致密度较低,所以应尽量减少这一阶段的时间。

(3)微弧氧化阶段

进入火花放电阶段后,随着电压继续升高,火花逐渐变大变亮,密度增加。随后,样品表面开始均匀地出现放电弧斑。弧斑较大,密度较高,随电流密度的增加而变亮,并伴有强烈的爆鸣声,此时即进入微弧氧化阶段。

(4)熄弧阶段

微弧氧化阶段末期,电压达到最大值,陶瓷层的生长将出现两种趋势。一种是样品表面的弧点越来越疏并最终消失,表面只有少量的细碎火花,这些火花最终消失,爆鸣声停止。另一种是表面只有少量的细碎火花,这些火花最终会完全消失,同时其他一个或几个部位突然出现较大的弧斑。这些较大的弧斑光亮刺眼,可以长时间保持不动,并且产生大量气体,爆鸣声增加。

微弧氧化技术的优点及存在问题

微弧氧化技术是在阳极氧化的基础上发展起来的,工艺上有着突出的特点:(1)电解液呈弱碱性,对环境没有污染;(2)工艺简单,对工件的预处理只要求表面去油去污,不需去除表面的自然氧化层,适用于大规模自动化产生;(3)微弧氧化可以一次完成,也可以分几次完成,而阳极氧化一旦中断就必须重新开始;(4)不需要真空或低温条件。(5)提高了材料的表面硬度,显微硬度在1000至2000HV,最高可达3000HV。(6)良好的耐磨损性能。(7)良好的耐热及抗腐蚀性。(8)有良好的绝缘性能,绝缘电阻可达100MΏ。

该技术具有操作简单和易于实现膜层功能调节的特点,而且工艺不复杂,不造成环境污染,是一项全新的绿色环保型材料表面处理技术,在航空航天、机械、电子、装饰等领域具有广阔的应用前景。

微弧氧化技术目前仍存在一些不足之处,如工艺参数和配套设备的研究需进一步完善;氧化电压较常规铝阳极氧化电压高得多,操作时要做好安全保护措施;以及电解液温度上升较快,需配备较大容量的制冷和热交换设备。


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