微弧氧化
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影响微弧氧化的因素有哪些

发布日期:2018-01-02 作者: 点击:

微弧氧化又称微等离子体氧化,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。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。

微弧氧化工艺将工作区域由普通阳极氧化的法拉第区域引入到高压放电区域,克服了硬质阳极氧化的缺陷,大大地提高了膜层的综合性能。微弧氧化膜层与基体结合牢固,结构致密,韧性高,具有良好的耐磨、耐腐蚀、耐高温冲击和电绝缘等特性。该技术具有操作简单和易于实现膜层功能调节的特点,而且工艺不复杂,不造成环境污染,是一项全新的绿色环保型材料表面处理技术,在航空航天、机械、电子、装饰等领域具有广阔的应用前景。

微弧氧化技术基本原理类似于阳极氧化技术,所不同的是利用等离子体弧光放电增强了在阳极上发生的化学反应。即是把铝、镁、钛、铌、钽等金属工件作为阳极放入处理槽中,通电后金属表面通过阳极氧化立即生成很薄一层氧化物绝缘膜。形成完整的绝缘膜是进行PECC的条件,当工件上施加的电压超过某一临界值,电压从阳极氧化的法拉第区域进入高压放电区,这时绝缘膜上某些薄弱部位被击穿,发生微弧放电现象,浸在溶液里的工件表面可以看到无数个游动的弧光或火花,每个弧点存在时间很短,只有毫秒量级,但等离子体放电区域瞬间温度很高,一般认为在2000℃以上。在此区域内金属及其氧化物发生瞬间熔化,使氧化物产生相结构的变化。每次放电结束后,微弧区熔融物又快速凝固,恢复该局部区域的绝缘性。由于击穿总是在氧化膜相对薄弱部位发生,同时,参与反应并形成陶瓷相的物料离子在液体中受电场力作用,可均匀传输到基体附近的空间,因此最终生成的氧化膜是均匀的。因为该氧化膜是在瞬间高温烧结产生的具有陶瓷相结构和陶瓷性能的膜层,所以又称为陶瓷膜。

喷射式阴极实现外场局部修复用微弧氧化装置主要组成为:便携式灵巧脉冲电源、喷射式阴极、电解液循环系统。便携式脉冲电源提供外场修复时微弧氧化的能量;可移动喷射式阴极使电场局限在阴极辐射到的区域,在阴极电场辐射到的区域才能放电生长涂层,适合局部损伤部位外场原位生长陶瓷涂层。电解液循环系统与喷射式阴极结合,与合金构件表面在外加电压作用下构成微弧放电的回路。喷射式阴极装置的应用,避免了以往将庞大的构件运载至实验室(车间)采用浸入电解池中氧化进行修复的限制。另外,通过阴极的不断移动实现涂层的大面积生长;阴极的电场辐射范围可根据阴极的形状和大小进行设计,以满足不同损伤面积构件表面修复或大面积涂层制备的要求。

微弧氧化技术在机械,汽车,国防,电子,航天航空及建筑民用等工业领域有着极其广泛的应用前景。主要可用于对耐磨、耐蚀、耐热冲击、高绝缘等性能有特殊要求的铝基零部件的表面强化处理;同时也可用于建筑和民用工业中对装饰性和耐磨耐蚀要求高的铝基材的表面处理;还可用于常规阳极氧化不能处理的特殊铝基合金材料的表面强化处理。例如,汽车等各车辆的铝基活塞、活塞座、汽缸及其他铝基零部件;机械、化工工业中的各种铝基模具、各种铝罐的内壁、飞机制造中的各种铝基零部件如货仓地板、滚棒、导轨等;以及民用工业中各种铝基五金产品,健身器材等。

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