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鋁合金微弧氧化表面陶瓷化處理技術

2017-07-17 18:09:16 admin 1242


 等離子體微弧氧化簡稱微弧氧化(MAO)又稱為微等離子體氧化(MPO)、陽極火花沉積(ASD) 或火花放電陽極氧化(ANOF),還有人稱之為等離子體增強電化學表面陶瓷化(PECC)。該技術的基本原理及特點是:在普通陽極氧化的基礎上,利用弧光放電增強并激活在陽極上發生的反應,從而在以鋁、鈦、鎂金屬及其合金為材料的工件表面形成優質的強化陶瓷膜的方法。

該方法是通過用專用的微弧氧化電源在工件上施加高電壓,使工件表面的金屬與電解質溶液相互作用,在工件表面形成微弧放電,在高溫、電場等因素的作用下,金屬表面形成陶瓷膜,達到工件表面強化、硬度大幅度提高、耐磨、耐蝕、耐壓、絕緣及抗高溫沖擊特性得到改善的目的。它是一種直接在有色金屬表面原位生長陶瓷層的新技術,該技術是最近十幾年在陽極氧化基礎上發展起來的,但兩者在機理上、工藝上以及膜層性能上都有許多不同之處。所謂等離子體就是由大量的自由電子和離子組成,且在整體上表現為電中性的物質,它被稱為固態、氣態和液態以外的第四態。處于熱等離子態的物質具有強的導電性,且能量集中,溫度較高,是一個高熱、高溫的能源。與傳統的陽極氧化法相比,微弧氧化陶瓷膜與基體結合牢固,結構致密,具有良好的耐磨、耐腐蝕、耐高溫沖擊和電絕緣等特性、具有廣闊的應用前景。

上世紀30年代初期,Günterschulze和Betz第一次報道了在高電場下,浸在液體里金屬表面出現火花放電現象,火花對氧化膜具有破壞作用。后來研究發現利用此現象也可生成氧化膜。此技術最初采用直流模式,應用于鎂合金的防腐上,直到現在,鎂合金火花放電陽極氧化技術仍在研究開發之中。約從70年代開始,美國伊利諾大學和德國卡爾馬克思城工業大學等單位用直流或單向脈沖電源開始研究Al、Ti等閥金屬表面火花放電沉積膜,并分別命名為陽極火花沉積和火花放電陽極氧化。俄羅斯科學院無機化學研究所的研究人員1977年獨立地發表了一篇論文,開始此技術的研究。他們采用交流電壓模式,使用電壓比火花放電陽極氧化高,并稱之為微弧氧化。從文獻上看,美、德、俄三國基本上是各自獨立地發展該技術,相互間文獻引用很少。進入90年代以來,美、德、俄、日等國加快了微弧氧化或火花放電陽極氧化技術的研究開發工作。我國目前絕大多數科研機構仍然處于起步階段。總之,該技術已引起國內外許多研究者的關注,正成為國際材料科學研究熱點之一。

(1)大幅度地提高了材料的表面硬度, 顯微硬度在1000至2000HV(維氏硬度),最高可達3000HV,可與硬質合金相媲美,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、良好的耐熱性及抗腐蝕性。這從根本上克服了鋁、鎂、鈦合金材料在應用中的缺點。

(3)有良好的絕緣性能, 絕緣電阻可達100MΩ。

(4)溶液為環保型,可達到零排放標準,符合環保排放要求。

(5)工藝穩定可靠,設備工藝簡單。

(6)反應在常溫下進行,操作方便,易于掌握。

(7)基體原位生長陶瓷膜,致密均勻,結合牢固,與基體結合力達250-300Mpa。

(8)柔韌性強,陶瓷層厚30微米的鋁片彎曲成30°角,陶瓷層完好無損;陶瓷層厚100微米的鋁片彎曲斷裂后,陶瓷層不開裂、不脫落。
與陽極氧化技術相比,微弧氧化還具有下列特點:

(1)微弧氧化采用弱堿性溶液,對周圍環境不造成污染,屬于清潔加工工藝和環保型表面處理技術,微弧氧化中只放出氫氣、氧氣,對人體無害。

(2)工藝簡單,特別對于工業樣品的預處理不像陽極氧化要求的那樣嚴格和繁雜,只要求樣品表面去污去油,不需要去除表面的自然氧化層,也不需要表面打磨。

(3)微弧氧化可以一次完成,也可以分幾次完成。特別對于氧化膜要求很厚的樣品可以分幾次氧化,而陽極氧化一旦中斷就必須重新開始。

(4)在陽極氧化不易成膜的某些鋁合金如Al-Cu、Al-Si等合金表面,同樣可獲得性能很好的厚膜,尤其在Al-Cu合金表面(如Ly12合金),可以形成高硬度的厚膜,HV可達到1600以上。

該技術是一項具有廣泛應用前景的金屬材料表面改性技術,特別適用于高速旋轉、耐磨損、耐腐蝕、絕緣性好的鋁、鎂、鈦合金零部件的表面處理。在工業生產的各個方面以及航空航天、兵器制造等行業中有著及其廣泛的應用前景。

規格:120A 150A 200A 240A 280A 350A 500A)

   1、帶液晶顯示屏/觸摸屏,自動控制,任意設定加工電流、電壓、頻率、占空比、時間、波形組合以及有關工藝參數。

   2、具有在線可編程功能,有工藝參數存儲和調用功能,單、雙極性輸出方式可任意設置。(工藝過程采用DSP自動控制)

   3、加工時間可在0-999分鐘之間選擇,精確到秒。

   4、具有恒流、恒壓輸出方式;可恒流、恒壓在線無擾動自動轉換。

   5、正、負向脈沖個數可以單獨組合設定,正、負向脈沖個數設定范圍1-100,0-20。

   6、正向直流輸出最高為:電流/電壓=500A/750V;負向直流輸出最高為: 電流/電壓=500A/300V;電流和電壓在設計范圍內可連續任意設定。

   7、正、負向脈沖寬度單獨可調,占空比在10~95%之間調節。

   8、脈沖頻率范圍可在100-2000Hz之間設置。

   9、電源內部的電器元件采用循環水冷卻和風冷方式,安全可靠。

   10、具有短路、過流、過壓、過熱、缺相、缺水等保護措施。


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