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铝及铝合金的微弧氧化

发布日期:2020-11-13 08:45:24浏览次数:675
铝合金微弧氧化又称等离子体微弧氧化,等离子体陶瓷化或火花放电沉积技术。它是在普通阳极氧化基础上通过提升电压等措施发展起来的,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。为此微弧氧化膜的硬度和耐磨性都得到明显提高,其耐腐蚀性和电绝缘性也随之有较大的提高。在微弧氧化过程中,化学氧化、电化学氧化、等离子体氧化同时存在,因此陶瓷层的形成过程非常复杂,至今还没有一个合理的模型能全面描述陶瓷层的形成。

二微弧氧化现象及特点
在阳极氧化过程中,当铝合金上施加的电压超过一定范围时,铝合金表面的氧化膜就会被击穿。随着电压的继续不断升高,氧化膜的表面会出现辉光放电,微弧和火花放电灯现象。其中只有微弧区的温度适中,既可使氧化膜的结构发生变化,又不造成铝合金材料表面的破坏,微弧氧化就是利用这个温度区对材料表面进行改性处理的。微弧氧化产生的高温高压特性可使铝合金表面氧化膜发生相转变和结构转变。在微弧氧化的过程下,原来生产的氧化膜不会脱落,只有表面一部分氧化膜可能会被粉化而沉淀在溶液中,脱落的表面可以继续氧化,随着外加电压的升高,或时间的延长,微弧氧化膜厚度会不断增加,直至达到外加电压所对应的最终厚度。经测试,微弧氧化膜的最大厚度可达到200-300μm。

三微弧氧化的设备

1. 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。

2.氧化槽
一般采用pp焊接槽即可,pp槽具有坚固耐用,防腐蚀。

3.溶液冷却和搅拌系统
在微弧氧化过程中,会在工件表面产生瞬时高温高压,为了及时能带走产生的热量及平衡稳定氧化槽的温度,必须配备外循环和热交换方式,溶液的循环同时达到搅拌和冷却槽液的目的。


四 微弧氧化工艺
分为槽液成分和工艺参数两部分:

1.微弧氧化的溶液成分比较简单,目前大部分都以弱碱性水溶液为主,在实际使用中为了得到各种颜色的微弧氧化膜,我们在稀氢氧化钠溶液常加入硅酸钠、铝酸钠、磷酸钠或其它金属盐类。

2.微弧氧化的工艺参数是指加工件上的外加电压,一般说最终电压决定微弧氧化膜的厚度,它是不断升高而达到的,不能一次性加至最终电压。微弧氧化膜的基本特性是与待处理材料及其表面状态有关的,也与槽液类型、电解质溶液成、外加电压、电流密度、槽液温度和搅拌等因素有关。其中特别是加在工件上的电压与电流密度对于氧化膜的性能至关重要。微弧氧化过程中有一个很大的优点就是外加电源突然中断时可以直接继续进行氧化,不需要除去工件上的氧化膜,也不必更换样品重新处理。

五 微弧氧化膜的性能特点

1. 硬度极高,可达1500-2000HV.比一般阳极氧化或电镀处理高许多;
2. 耐磨性极佳;
3. 耐腐蚀性好,耐中性盐雾可达2000h以上;
4. 绝缘性能良好;
5. 附着力良好,将工件加热至300℃,立即浸入冷水中,反复数次都未发现氧化膜掉落。

六 微弧氧化技术的应用
微弧氧化膜由于具有抗磨损、耐腐蚀、高介电和隔热等特性,应用在许多领域。如,航空、航天、兵器、汽车、船舶、机械、石油、化工、医疗、电子等行业。尽管微弧氧化技术已经在这些方面有些应用,并且呈现新的应用前景,但是推广应用的力度还不够,这里包括技术和经济等多方面原因,有待于我们进一步深入研究。

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