中山市寶辰機電設備有限公司
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微弧氧化作為一種新興的鎂、鋁、鈦及其合金表面處理技術,由于其高效、節(jié)能、環(huán)保以及所得陶瓷層具有特殊的功能而引起了相關企業(yè)和學者的高度重視。
我公司與華南理工大學共同研制開發(fā)的鋁、鎂合金表面微弧氧化(亦稱表面陶瓷化處理)技術已進入產業(yè)化推廣階段。 該技術包括微弧氧化電源設備和鋁、鎂合金表面微弧氧化技術兩個部分。 50kW微弧氧化雙逆變電源技術參數(shù)型號 JYW-50 額定功率 50kVA 負載持續(xù)率 100% 額定輸入電壓 3ΦAC380V±10%50Hz 輸出方式 直流、脈沖、變極性脈沖輸出頻率 0~1kHz 正脈沖電壓 0~800V 負脈沖電壓 0~-800V 平均電流 0~50A 工藝時間 0~999min 正負脈沖占空比 0~90% 冷卻方式 水冷存儲工藝。
微弧氧化(Microarc oxidation,MAO)又稱微等離子體氧化(Microplasma oxidation, MPO),是通過電解液與相應電參數(shù)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(qū)域由普通陽極氧化的法拉第區(qū)域引入到高壓放電區(qū)域,克服了硬質陽極氧化的缺陷,極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(xiàn)膜層功能調節(jié)的特點,而且工藝不復雜,不造成環(huán)境污染,是一項全新的綠色環(huán)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。
微弧氧化技術的原理及特征:
微弧氧化或微等離子體表面陶瓷化技術,是指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(fā)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(yōu)質的強化陶瓷膜的方法,是通過用專用的微弧氧化電源在工件上施加電壓,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,達到工件表面強化的目的。
微弧氧化技術的突出優(yōu)點是:(1)大幅度地提高了材料的表面硬度,顯微硬度在1000至2000HV,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;
(3)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,因此該技術有廣闊的應用前景;
(4)有良好的絕緣性能,絕緣電阻可達100MΩ。
(5)溶液為環(huán)保型,符合環(huán)保排放要求。(6)
工藝穩(wěn)定可靠,設備簡單。
(7)反應在常溫下進行,操作方便,易于掌握。
(8)基體原位生長陶瓷膜,結合牢固,陶瓷膜致密均勻。
微弧氧化所需設備:
1、輸入電源: 微弧氧化電源采用三相380V電壓。2、微弧氧化電源 ,因電壓要求較高(一般在510—700V之間),需專門定制。通常配備硅變壓器。
電源輸出電壓:0—750V可調
電源輸出最大電流:5A、10A、30A、50A、100A等可選。
3、微弧氧化槽及配套設施 :槽體可選用PP、PVC等材質,外套不銹鋼加固??赏饧永鋮s設施或配冷卻內膽。 4、掛具及陰極材料
掛具可選用鋁或鋁合金材質,陰極材料選用不溶性金屬材料,推薦不銹鋼。
微弧氧化槽液: 微弧氧化主要針對鋁、鎂、鈦等材質。鋁鈦可選用同一種液體。
1.氧化液密度:不同液體有不同比重,大體比重在1.0—1.1不等。
2.氧化液工作電壓:400V—750V。
3.電流密度:液體不同,工件電流密度不同。大體約:每平方分米0.01—0.1安培。但也有大電流情況出現(xiàn),且超過每平方分米8安培。
4.微弧氧化時間:10—60分鐘,時間越長,膜層越致密,但粗糙度也增加。
5.液體酸堿度:堿性,PH通常為8—13
6.微弧氧化工藝流程:
去油 ---- 水洗 ---- 微弧氧化 ---- 純水洗 ---- 封閉 微弧氧化工作影響因素:
1.工件材質及表面狀態(tài)
?。?)微弧氧化對鋁材要求不高,不管是含銅或是含硅的難以陽極氧化鋁合金,均可用于微弧氧化,且能得到理想膜層。
(2)表面狀態(tài)一般不需要經過拋光處理,對于粗糙的表面,經過微弧氧化,可修復的平整光滑;對于粗糙度低(即光滑)的表面,則會增加粗糙度。
2.液體成分對氧化造成的影響
電解液成分是得到合格膜層的關鍵因素。微弧氧化液一般選用含有一定金屬或非金屬氧化物堿性鹽溶液,如硅酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等。在相同的微弧電解電壓下,電解質濃度越大,成膜速度就越快,溶液溫度上升越慢,反之,成膜速度較慢,溶液溫度上升較快。
4.溫度對微弧氧化的影響
微弧氧化與陽極氧化不同,所需溫度范圍較寬。一般為10—90度。溫度越高,成膜越快,但粗糙度也增加。且溫度高,會形成水氣。一般建議在20—60度。由于微弧氧化以熱能形式釋放,所以液體溫度上升較快,微弧氧化過程須配備容量較大的熱交換制冷系統(tǒng)以控制槽液溫度。
5.時間對微弧氧化的影響
微弧氧化時間一般控制在10~60min。氧化時間越長,膜的致密性越好,但其粗糙度也增加。
6.陰極材料
陰極材料可選用不銹鋼,碳鋼,鎳等,可將上述材料懸掛使用或做成陰極槽體。
7.后處理對微弧氧化的影響
微弧氧化過后,工件可不經過任務處理直接使用,也可進行封閉,電泳,拋光等后續(xù)處理。
產品特點
1、采用雙逆變微弧氧化電源大大減少能耗,實踐證明處理同樣材料只需普通電源能耗的五分之一。
2、大幅度地提高了材料的表面硬度,顯微硬度在1000至2000HV,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;
3、良好的耐磨損性能;
4、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,因此該技術有廣闊的應用前景;
5、有良好的絕緣性能,絕緣電阻可達100MΩ。
6、溶液為環(huán)保型,符合環(huán)保排放要求。
7、工藝穩(wěn)定可靠,設備簡單。
8、反應在常溫下進行,操作方便,易于掌握。
9、基體原位生長陶瓷膜,結合牢固,陶瓷膜致密均勻。推廣適用范圍微弧氧化技術廣泛應用于航天、航空、兵器、機械、汽車、交通、石油化工、紡織、印刷,煙機,電子、輕工、醫(yī)療等行業(yè)。如:鋁合金加工成的子母導彈推進器、炮彈的彈底、內燃機中的活塞、氣動元件中的氣缸和閥芯、風動工具中氣缸、紡織機械中導紗輪和紡杯、印刷機中搓紙輥和印刷輥等。鎂合金的汽車發(fā)動機罩蓋和箱體、踏板、方向盤和座椅,3C產品的殼體等。鈦合金的艦船潛艇中防腐部件、石油化工及醫(yī)藥工業(yè)中的耐腐容器及設備等。還可應用于零部件的表面修復。
10、廣泛適用于拋光行業(yè)。
11、微弧氧化技術是一種直接在輕金屬表面原位生長陶瓷膜的新技術。其原理是將Al、Mg、Ti等輕金屬或其合金置于電解質水溶液中作為陽極,利用電化學方法在該材料的表面產生火花放電斑點,在熱化學、等離子體化學和電化學的共同作用下,獲得金屬氧化物陶瓷層的一種表面改性技術。工藝流程:
12、★工藝特點:
●提高輕金屬部件的耐磨性能
●提高輕金屬部件的耐腐蝕性能
●提高輕金屬部件的絕緣性能
●處理 過程無三廢排放
●處理工藝簡單,流程短,節(jié)約能源。
★應用領域:
微弧氧化技術廣泛應用于航天、航空、兵器、機械、汽車、交通、石油化工、紡織、印刷、煙機、電子、輕工、醫(yī)療等行業(yè)鋁、鎂、鈦及其合金的防腐耐磨處理。
★可用于:
●噴粉的前處理
●噴漆的前處理
●電泳的前處理
●可取代污染嚴重的電鍍硬鉻
●可代替工藝復雜的陽極氧化
關鍵字:微弧氧化簡介
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