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微弧氧化
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影響微弧氧化的因素有哪些

發布日期:2018-01-02 作者: 點擊:

微弧氧化又稱微等離子體氧化,是通過電解液與相應電參數的組合,在鋁、鎂、鈦及其合金表面依靠弧光放電產生的瞬時高溫高壓作用,生長出以基體金屬氧化物為主的陶瓷膜層。在微弧氧化過程中,化學氧化、電化學氧化、等離子體氧化同時存在,因此陶瓷層的形成過程非常復雜,至今還沒有一個合理的模型能全面描述陶瓷層的形成。

微弧氧化工藝將工作區域由普通陽極氧化的法拉第區域引入到高壓放電區域,克服了硬質陽極氧化的缺陷,大大地提高了膜層的綜合性能。微弧氧化膜層與基體結合牢固,結構致密,韌性高,具有良好的耐磨、耐腐蝕、耐高溫沖擊和電絕緣等特性。該技術具有操作簡單和易于實現膜層功能調節的特點,而且工藝不復雜,不造成環境污染,是一項全新的綠色環保型材料表面處理技術,在航空航天、機械、電子、裝飾等領域具有廣闊的應用前景。

微弧氧化技術基本原理類似于陽極氧化技術,所不同的是利用等離子體弧光放電增強了在陽極上發生的化學反應。即是把鋁、鎂、鈦、鈮、鉭等金屬工件作為陽極放入處理槽中,通電后金屬表面通過陽極氧化立即生成很薄一層氧化物絕緣膜。形成完整的絕緣膜是進行PECC的條件,當工件上施加的電壓超過某一臨界值,電壓從陽極氧化的法拉第區域進入高壓放電區,這時絕緣膜上某些薄弱部位被擊穿,發生微弧放電現象,浸在溶液里的工件表面可以看到無數個游動的弧光或火花,每個弧點存在時間很短,只有毫秒量級,但等離子體放電區域瞬間溫度很高,一般認為在2000℃以上。在此區域內金屬及其氧化物發生瞬間熔化,使氧化物產生相結構的變化。每次放電結束后,微弧區熔融物又快速凝固,恢復該局部區域的絕緣性。由于擊穿總是在氧化膜相對薄弱部位發生,同時,參與反應并形成陶瓷相的物料離子在液體中受電場力作用,可均勻傳輸到基體附近的空間,因此Z終生成的氧化膜是均勻的。因為該氧化膜是在瞬間高溫燒結產生的具有陶瓷相結構和陶瓷性能的膜層,所以又稱為陶瓷膜。

噴射式陰極實現外場局部修復用微弧氧化裝置主要組成為:便攜式靈巧脈沖電源、噴射式陰極、電解液循環系統。便攜式脈沖電源提供外場修復時微弧氧化的能量;可移動噴射式陰極使電場局限在陰極輻射到的區域,在陰極電場輻射到的區域才能放電生長涂層,適合局部損傷部位外場原位生長陶瓷涂層。電解液循環系統與噴射式陰極結合,與合金構件表面在外加電壓作用下構成微弧放電的回路。噴射式陰極裝置的應用,避免了以往將龐大的構件運載至實驗室(車間)采用浸入電解池中氧化進行修復的限制。另外,通過陰極的不斷移動實現涂層的大面積生長;陰極的電場輻射范圍可根據陰極的形狀和大小進行設計,以滿足不同損傷面積構件表面修復或大面積涂層制備的要求。

微弧氧化技術在機械,汽車,國防,電子,航天航空及建筑民用等工業領域有著極其廣泛的應用前景。主要可用于對耐磨、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化處理;同時也可用于建筑和民用工業中對裝飾性和耐磨耐蝕要求高的鋁基材的表面處理;還可用于常規陽極氧化不能處理的特殊鋁基合金材料的表面強化處理。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;機械、化工工業中的各種鋁基模具、各種鋁罐的內壁、飛機制造中的各種鋁基零部件如貨倉地板、滾棒、導軌等;以及民用工業中各種鋁基五金產品,健身器材等。

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