微弧氧化工艺及设备

1、微弧氧化工艺及设备微弧氧化 （Microarc oxidation， MAO）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。 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区域引入到高压放电区域， 克服了硬质阳极 氧化的缺陷，极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

2、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。微弧氧化或微等离子体表面陶瓷化技术 , 是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

3、形成陶瓷膜，达到工件表面强化的目的。微弧氧化技术的突出特点是： （ 1）大幅度地提高了材料的表面硬度，显微硬度在1000至2000HV，最高可达 3000HV，可与硬质合金相媲美， 大大超过热处理后的高碳钢、高合金钢 和高速工具钢的硬度； （2）良好的耐磨损性能； （ 3）良好的耐热性及抗腐蚀性。这从根本上 克服了铝、镁、钛合金材料在应用中的缺点，因此该技术有广阔的应用前景；（4）有良好的绝缘性能，绝缘电阻可达 100M。（5）溶液为环保型，符合环保排放要求。 （ 6）工艺稳定可 靠, 设备简单 .（7） 反应在常温下进行，操作方便，易于掌握。 （ 8）基体原位生长陶瓷膜，结 合牢固 , 陶瓷

4、膜致密均匀。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。微弧氧化专用电源、槽组部分、 、循环冷却部分、搅拌部分、导轨行车部分等。规格： 120A 150A 200A 240A 280A 350A 500

5、A ）1 、带液晶显示屏 / 触摸屏，自动控制，任意设定加工电流、电压、频率、占空比、时间、 波形组合以及有关工艺参数。2 、具有在线可编程功能， 有工艺参数存储和调用功能， 单、双极性输出方式可任意设置。 （工艺过程采用 DSP自动控制）3 、加工时间可在 0-999 分钟之间选择，精确到秒。4 、具有恒流、恒压输出方式；可恒流、恒压在线无扰动自动转换。5 、正、负向脉冲个数可以单独组合设定，正、负向脉冲个数设定范围1-100 ， 0-20 。6 、正向直流输出最高为：电流 / 电压 500A/750V ；负向直流输出最高为 : 电流 / 电压 500A/300V；电流和电压在设计范围内可连

6、续任意设定。7 、正、负向脉冲宽度单独可调，占空比在10 95之间调节。8 、脉冲频率范围可在 100-2000Hz 之间设置。9 、电源内部的电器元件采用循环水冷却和风冷方式，安全可靠。10 、具有短路、过流、过压、过热、缺相、缺水等保护措施。表1微弧氧化与阳极氧化和硬质阳极氧化性能指标对比项目微孤氧化阳榜氧化哽成阳核氧化适用性耐慰捋、吃腐也 隔热绝纹 抗幼冲击、抗高漓氧仏防护防护装如作油滦底层， 煤高躱膜给咅力乐于琢耐磨、耐队隔 拔、绝绫的将台金件电压（V）2000U膜层耐規?中壬可承受258匸以T7無冲主差工艺M环境的危害对环境疋徐瞬特廉处理宪特殊处理內外表明骸产生“决也”缺陷F生“尖边

7、緩陷柔韧咗朕层较握孔隙率（%）0404040帝磨咗膚荷率10 trtm N却乖容易弼掉一股，容易暦淖E煨玄惑（ K i1000xo（車错酸钾tmn稲棉燈Ra可加工至0037 口 p_燎屯阻率（姻/厘杓5-1O10看色及駆性上期不褪色，旦颜色和关色前较少西色种矣丰冨，但容易褪 轻（优学染色），容厦褪色（化学染色）工艺擁Ztt 徴弧氧比碱注r諛注机倣性 没-阳极氧住V孔Ztt 减独f左氧比r 砰产阳极氧化一亿学柠 闭一封蜡或热忙理溶複性质弓颈湘容潢酸件溶裱工作温度CC）:4513-20-B10抗热冑庄soolfTKi品35氏无变化好表2铝.镁u钛及其合金微弧氧化技术部分应用领域应用领域应用范田所用

8、膜层航空航天高精密器件业丽热、耐腐浊、抗冲击部件；运载火 箭、飞机零件及所有禾幵阳极氧化的 铝镁合金部件耐磨层.耐热层. 耐腐蚀层机械制造业（纺织、負品、包茨机械 等）级杯、绪盘、压学、滚笥、摩擦副中的轴、 衬、阀套、阀芯等、齿轮、气动元件 的汽缸和活塞耐磨层、耐腐怛层汽车制造业电种铝镁合金部件、发动机箱体、活 塞、化油器、轮毂绎耐磨层、耐热层、 耐腐蚀底建材装饰业咼档装饰品、高档匚窗配件闻磨层、耐腐蚀 层兵器制造业贮药仓、弹体喷喉、火箭发动枷粽、 军托车鞭、弹体尾翼、枪体、各种检 测仪器耐磨层、耐热层、 耐腐t虫辰医疗器械业人工关节、毎疗检测仪器等耐磨层.耐腐馆层电子电器、通讯器材 业高档手

9、机、笔记本、相机外壳等 血热/导热/绝缘的电子元件基板如 大功率LED照明）、电熨斗底板耐磨层、耐烈层、 耐腐桂层、绝缘层石油、化工管道、阀门、罐体耐磨层、耐腐蚀 层、绝缘层高栏日用消费品业高栏厨具、髙喈化妆品壳体耐磨层、耐烈层、 耐腐蚀层微弧氧化槽液： 微弧氧化主要针对铝、镁、钛、锆、铌、铊等阀金属（阀金属是指在电解液中起到电解阀门作用的金属） 。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、： 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 8 136. 微弧氧化工艺流程：去油 水洗 微弧氧化 纯水洗 封闭影响因素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，只要阀 金属比例占到 40%以上，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. 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