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山东微弧氧化基础知识

时间:2023-07-10 23:25:03 点击:14790次

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一、微弧氧化理论:

1、微弧氧化定义:

微弧氧化(Microarc oxidationMAO)又称微等离子体氧化(Microplasma oxidation, MPO),是通过电解液与相应电参数的组合,在铝、镁、钛及其合金表面依靠弧光放电产生的瞬时高温高压作用,生长出以基体金属氧化物为主的陶瓷膜层。

2、微弧氧化理论:

微弧氧化又称微等离子体氧化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。

3、微弧氧化特点:

1)材料表面硬度高,可达10002000HV.

2)良好的耐磨性能

(3)工艺可靠,设备简单,操作方便。

二、微弧氧化所需设备:

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。可外加冷却设施或配冷却内胆。

4、挂具及阴极材料

挂具可选用铝或铝合金材质,阴极材料选用不溶性金属材料,推荐不锈钢。

三、微弧氧化槽液:

微弧氧化主要针对铝、镁、钛等材质。铝钛可选用同一种液体。

1.氧化液密度:不同液体有不同比重,大体比重在1.0—1.1不等。

2.氧化液工作电压:400V—750V。

3.电流密度:液体不同,工件电流密度不同。大体约:每平方分米0.01—0.1安培。但也有大电流情况出现,且超过每平方分米8安培。

4.微弧氧化时间:10—60分钟,时间越长,膜层越致密,但粗糙度也增加。

5.液体酸碱度:碱性,PH通常为8—13

6.微弧氧化工艺流程:

去油 ---- 水洗 ---- 微弧氧化 ---- 纯水洗 ---- 封闭

四、参数设计及核算:

1.电压选择:可通选0750V电压。

2.电流选择:可通过电流密度来选择接近规格,有5A10A60A120A等 可选。

3.耗电量:0.05--0.1KWh/μm.dm2

4.膜层厚度:10μM--400μM(根据需要)

5.膜层硬度:HV500--2000,最高可达3000HV(根据需要)

6.电绝缘性:>100MΩ

7.氧化层生长速度:50--100μm/h

8.耐腐蚀性:盐雾试验1000h,无明显腐蚀

五、微弧氧化工作影响因素:

1.工件材质及表面状态

1)微弧氧化对铝材要求不高,不管是含铜或是含硅的难以阳极氧化铝合金,均可用于微弧氧化,且能得到理想膜层。

2)表面状态一般不需要经过抛光处理,对于粗糙的表面,经过微弧氧化,可修复的平整光滑;对于粗糙度低(即光滑)的表面,则会增加粗糙度。

2.液体成分对氧化造成的影响

电解液成分是得到合格膜层的关键因素。微弧氧化液一般选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。

3.电压及电流的影响

可记住此专业术语的含义:

击穿电压:工件表面刚刚产生微弧放电的电解电压

不同的工件材质,不同的液体配方,可使用击穿电压不同。不同的微弧氧化电压,可得到不同的膜层性能,表面状态和膜层厚度。

微弧氧化可采用控制电压法或控制电流法进行。

控制电压法:在一定的阳极电压下,使工件表面形成一定厚度的绝缘氧化膜层,然后增加电压至一定值进行阳极氧化。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。

控制电流法:根据工件液体,计算出所需电流即可,此法比较简单。如电解抛光现在即使用此法。

4.温度对微弧氧化的影响

微弧氧化与阳极氧化不同,所需温度范围较宽。一般为10—90度。温度越高,成膜越快,但粗糙度也增加。且温度高,会形成水气。一般建议在20—60度。由于微弧氧化以热能形式释放,所以液体温度上升较快,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

5.时间对微弧氧化的影响

微弧氧化时间一般控制在1060min。氧化时间越长,膜的致密性越好,但其粗糙度也增加。

6.阴极材料

阴极材料可选用不锈钢,碳钢,镍等,可将上述材料悬挂使用或做成阴极槽体。

7.后处理对微弧氧化的影响

微弧氧化过后,工件可不经过任务处理直接使用,也可进行封闭,电泳,抛光等后续处理。

六、工艺特点:

1.工艺过程简单,占地小、处理能力强,生产效率高。

2.无毒环保,该液体不含有毒物质和重金属。再生重复使用效率高。

3.提高工件表面硬度、增强耐磨性能

4.抗腐蚀性能、绝缘性能优良。

5.通过改变工艺参数可得到不同特性的氧化膜层。如致密性、膜层厚度、抗腐蚀性,绝缘性等。

6.通过改变液体成分,可使膜层有特种性能,或得到不同颜色。

7.该工艺可代替阳极氧化,且效果远远优于阳极氧化。

七、微弧氧化的应用范围:

微弧氧化膜层

应用领域

耐蚀涂层

化工设备、建筑、泵部件

耐磨涂层

防治机械、发动机部件、管道

电防护图层

电子、化工设备、能源工业

装饰涂层

仪器仪表,土木工程

光学涂层

精密仪器

功能性涂层

医疗设备、医用材料

天元智造微弧氧化产品效果图:

天元智造微弧氧化参数

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