微弧氧化工藝介紹:
微弧氧化(Microarc oxidation, MAO)又稱等離子體電解氧化(Plasma electrolytic oxidation, PEO)、微等離子體氧化(Microplasma oxidation, MPO)等,是指在普通陽極氧化的基礎(chǔ)上,利用弧光放電增強(qiáng)并激活在陽極上發(fā)生的反應(yīng),從而在以鋁、鈦、鎂等金屬及其合金為材料的工件表面形成優(yōu)質(zhì)的強(qiáng)化陶瓷膜的方法,是通過用專用的微弧氧化電源在工件上施加電壓,使工件表面的金屬與電解質(zhì)溶液相互作用,在工件表面形成微弧放電,在高溫、電場(chǎng)等因素的作用下,金屬表面形成陶瓷膜,達(dá)到工件表面強(qiáng)化的目的。
微弧氧化特點(diǎn):
(1)大幅度地提高了材料的表面硬度,顯微硬度在1000至2000HV,最高可達(dá)3000HV,可與硬質(zhì)合金相媲美,大大超過熱處理后的高碳鋼、高合金鋼和高速工具鋼的硬度;
(2)良好的耐磨損性能;
(3)良好的耐熱性及抗腐蝕性。這從根本上克服了鋁、鎂、鈦合金材料在應(yīng)用中的缺點(diǎn),因此該技術(shù)有廣闊的應(yīng)用前景;
(4)有良好的絕緣性能,絕緣電阻可達(dá)100MΩ。
(5)溶液為環(huán)保型,符合環(huán)保排放要求。
(6)工藝穩(wěn)定可靠,設(shè)備簡單。
(7)反應(yīng)在常溫下進(jìn)行,操作方便,易于掌握。
(8)基體原位生長陶瓷膜,結(jié)合牢固,陶瓷膜致密均勻。
微弧氧化影響因素:
1.工件材質(zhì)及表面狀態(tài)
(1)微弧氧化對(duì)鋁材要求不高,不管是含銅或是含硅的難以陽極氧化鋁合金,只要閥金屬比例占到40%以上,均可用于微弧氧化,且能得到理想膜層。
(2)表面狀態(tài)一般不需要經(jīng)過拋光處理,對(duì)于粗糙的表面,經(jīng)過微弧氧化,可修復(fù)的平整光滑;對(duì)于粗糙度低(即光滑)的表面,則會(huì)增加粗糙度。
2.液體成分對(duì)氧化造成的影響
電解液成分是得到合格膜層的關(guān)鍵因素。微弧氧化液一般選用含有一定金屬或非金屬氧化物堿性鹽溶液,如硅酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等。在相同的微弧電解電壓下,電解質(zhì)濃度越大,成膜速度就越快,溶液溫度上升越慢,反之,成膜速度較慢,溶液溫度上升較快。
3.溫度對(duì)微弧氧化的影響
微弧氧化與陽極氧化不同,所需溫度范圍較寬。一般為10—90度。溫度越高,成膜越快,但粗糙度也增加。且溫度高,會(huì)形成水氣。一般建議在20—60度。由于微弧氧化以熱能形式釋放,所以液體溫度上升較快,微弧氧化過程須配備容量較大的熱交換制冷系統(tǒng)以控制槽液溫度。
4.時(shí)間對(duì)微弧氧化的影響
微弧氧化時(shí)間一般控制在10~60min。氧化時(shí)間越長,膜的致密性越好,但其粗糙度也增加。
5.陰極材料
陰極材料可選用不銹鋼,碳鋼,鎳等,可將上述材料懸掛使用或做成陰極槽體。
6.后處理對(duì)微弧氧化的影響
微弧氧化過后,工件可不經(jīng)過任何處理直接使用,也可進(jìn)行封閉,電泳,拋光等后續(xù)處理。
微弧氧化的應(yīng)用:
微弧氧化技術(shù)對(duì)鋁及其合金材料進(jìn)行表面強(qiáng)化處理,具有工藝過程簡單,占地面積小,處理能力強(qiáng),生產(chǎn)效率高,適用于大工業(yè)生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。微弧氧化電解液不含有毒物質(zhì)和重金屬元素,電解液抗污染能力強(qiáng)和再生重復(fù)使用率高,因而對(duì)環(huán)境污染小,滿足優(yōu)質(zhì)清潔生產(chǎn)的需要,也符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要。微弧氧化處理后的鋁基表面陶瓷膜層具有硬度高(HV>1200),耐蝕性強(qiáng)(CASS鹽霧試驗(yàn)>480h),絕緣性好(膜阻>100MΩ),膜層與基底金屬結(jié)合力強(qiáng),并具有很好的耐磨和耐熱沖擊等性能。微弧氧化技術(shù)工藝處理能力強(qiáng),可通過改變工藝參數(shù)獲取具有不同特性的氧化膜層以滿足不同目的的需要;也可通過改變或調(diào)節(jié)電解液的成分使膜層具有某種特性或呈現(xiàn)不同顏色;還可采用不同的電解液對(duì)同一工件進(jìn)行多次微弧氧化處理,以獲取具有多層不同性質(zhì)的陶瓷氧化膜層。
由于微弧氧化技術(shù)具有上述優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn),因此在機(jī)械,汽車,國防,電子,航天航空及建筑民用等工業(yè)領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用前景。主要可用于對(duì)耐磨、耐蝕、耐熱沖擊、高絕緣等性能有特殊要求的鋁基零部件的表面強(qiáng)化處理;同時(shí)也可用于建筑和民用工業(yè)中對(duì)裝飾性和耐磨耐蝕要求高的鋁基材的表面處理;還可用于常規(guī)陽極氧化不能處理的特殊鋁基合金材料的表面強(qiáng)化處理。例如,汽車等各車輛的鋁基活塞,活塞座,汽缸及其他鋁基零部件;機(jī)械、化工工業(yè)中的各種鋁基模具,各種鋁罐的內(nèi)壁,飛機(jī)制造中的各種鋁基零部件如貨倉地板,滾棒,導(dǎo)軌等;以及民用工業(yè)中各種鋁基五金產(chǎn)品,健身器材等。