微弧氧化技术是将铝、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,还可以根据不同的要求,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,日益受到人们的重视。
一、微弧氧化的技术原理与特点
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面形成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,在工件表面形成微弧放电,在高温、电场等因素的作用下,金属表面形成陶瓷膜,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,操作方便,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。
二、微弧氧化技术工艺流程及参数
1. 微弧氧化技术工艺流程
铝基材的前处理、微弧氧化、后处理。
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. 电解液组成与工艺条件
(1)参数一:电解液组成:K2SiO3 5~10g/L,Na2O2 4~6g/L,NaF 0.5~1g/L,CH3COONa 2~ 3g/L, Na3VO3 1~3g/L;溶液 pH 为 11~13;温度 20~50℃;阴极材料为不锈钢板;电解方式为先将电压迅速上升至 300V,并保持 5~10s,然后将阳极氧化电压上升至 450V,电解5~10min。
(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℃。
三、微弧氧化的设备
(1)输入电源:采用三项380V电压。
(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。
(3)微弧氧化槽及配套设施
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