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微弧氧化技术应用

铝合金微弧氧化

铝合金因密度小、比强度高等特点而被广泛应用于航空、航天和其他民用工业中,但其硬度低、不耐磨损。为了提高铝合金的硬度、耐磨性、耐蚀性及涂装等性能,须对铝合金表面进行微弧氧化处理......
铝合金微弧氧化图片
铝合金微弧氧化图片
铝合金微弧氧化处理图片
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铝合金微弧氧化产品

相关知识

什么是微弧氧化?微弧氧化膜层生长过程是怎样的

   微弧氧化技术(MAO)是在阳极氧化基础上发展起来的一项新技术,是在含有特定离子的电解液中,通过弧光放电处理和电化学氧化的共同作用,在铝、镁、钛等有色金属及其合金材料表面原位产生一层与基体结合良好的陶瓷层的表面处理技术,膜层具有耐蚀性能高、硬度高、耐磨性能好、高阻抗、绝热性能好等特点。
微弧氧化膜层生长时,首先在基体表面发生化学反应,生成一层阳极氧化膜。当增大反应电压时,膜层厚度会进一步增加,继续增加电压,厚度会随之增加。但是当反应电压增加到一定程度时,膜层会由于不能承受该工作电压发生放电击穿,产生等离子放电。反应的高温将使膜层发生熔融,基体元素由于处在富氧环境中,将形成氧化物。同时由于是在电解液中,熔融物将瞬间冷凝,在基体表面生成一层陶瓷。陶瓷膜的生成,将导致工作电压进一步升高,膜层再次被击穿,膜层厚度进一步增加。周而复始,膜层得以生长。

 
 
阳极氧化膜层与微弧氧化膜层的区别是什么?

   由微弧氧化膜层的生长机理可知,阳极氧化是微弧氧化的初级阶段。阳极氧化发生的是化学反应,而微弧氧化除化学反应外,还伴随有电化学、高温等离子体等反应。其膜层由于是在高温下生成(瞬间最高温度超过3K摄氏度),膜层与基体间为冶金结合,因此与基体结合良好。另外,膜层为氧化物瞬间冷凝形成,具有较高的致密度和硬度以及良好的耐腐蚀性能,良好的绝缘性等。但归跟到底,微弧氧化膜层与阳极氧化膜层醉的的差别在于:膜与基体的结合力,膜层内部致密性及相结构。这几种差别引起了微弧氧化膜层与阳极氧化膜层其它方面的性能差异。
 
 
微弧氧化技术都可以处理那些材料?

  现阶段,微弧氧化技术处理最多的材料为镁、铝、钛及其合金,另外钽、铌、锆、铍等材料表面也可以直接进行微弧氧化。我公司能够在以上金属表面进行相关性能的微弧氧化膜层制备。此外,其它一些材料如不锈钢也有文献报道可进行微弧氧化处理,但是需先进行表面处理,如在其表面进行热浸镀铝然后进行微弧氧化。对于这类材料,前期处理极为关键,将直接关系后期膜层的性能。
 
 
微弧氧化技术主要应用于哪些方面?

  目前微弧氧化技术根据其制备的膜层特性,在众多领域有所应用,如耐磨、耐腐蚀、耐高温氧化、热阻隔、生物活性、高阻抗等。尚有许多其他方面的应用前景有待于进一步挖掘。如果根据材料本身的应用范围来讲,铝合金可能希望改善其表面耐磨、耐腐蚀等性能,镁合金耐腐蚀性能较差,进行微弧氧化多为提高其表面耐腐蚀性能,生物材料用镁合金需提高其生物相容性。钛合金用于航空航天领域需提高膜层的耐高温性能及耐腐蚀性能,应用于生物材料则通常需改善其生物活性。在一些电子元器件或电场中的器件,微弧氧化膜层可提高其绝缘特性。因此,微弧氧化技术应用于何种领域需试环境而论。
 
 
微弧氧化膜层的性能能够达到何种程度?

  一般来讲,微弧氧化膜层是瞬间高温下生成的内部致密的陶瓷层,膜层均具有良好的膜基结合力、硬度、耐磨耐腐蚀特性、高的绝缘性及耐高温氧化性能等。但是不同材料不同溶液不同工艺下制备的膜层性能也有差异。如,一般情况下,铝表面制备的膜层比镁合金表面制备的膜层具有更高的硬度和耐磨性,因为从生成物来看,氧化铝硬度及耐磨性均高于氧化镁,铝表面氧化膜硬度最高可以达到HV3000。但是通常单纯考虑这种极限性能并不可取,如单纯提高膜层的硬度,可能需提高膜层厚度,降低膜基结合力,对膜层整体性能不利。因此,一般很少单独强调某种性能。只是如果有特殊要求,可以提出,整体加以调制,在满足特殊需求的基础上使膜层整体具有良好性能。如,某镁合金需要耐蚀,可以根据需求对膜层厚度、溶液成分等进行调制,满足耐蚀400小时、600小时等特殊需求.
 
 
微弧氧化既然那么多优点,那么有什么缺点?

  任何一种技术,都有其本身的特点,有优点必然优缺点。现阶段微弧氧化最大的缺点是能耗高,其工作电压通常在400V以上,大的电流密度。高能耗对于实际生产的影响就是成本高。另外,难以进行大面积试件的微弧氧化处理。例如,一个表面积1平方米以上的样品,通常需要上百千瓦的电源才能处理,面积更大的则更难直接处理,或者意味着极高的处理成本。因此,一般微弧氧化所处理的样品多为高附加值样品或所需求的性能其它表面改性方法难以满足的。
另外,
微弧氧化膜层颜色是另外一个问题。因为微弧氧化膜层为高温烧结而成,其颜色多是通过在溶液中添加特性的离子,通过高温烧结进入膜层引起膜层膜层变色。另外,基体中合金元素也会对膜层的颜色产生不可预估的影响,因此,微弧氧化膜层不能如预想的具有特别良好的可调性。且微弧氧化膜层颜色为亚光,而非亮光,与一般想想的黑、白、黄、绿等存在一定的差异。更有一点,为获取所想的膜层颜色,通常膜层需要一定的厚度,太厚或太薄都将影响颜色,因此在颜色与膜层性能方面还需有所权衡。

 

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