微弧氧化技术常识及原理.pdf

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1、微弧氧化设备系列教程微弧氧化技术常识与原理微弧氧化设备系列教程一、基础介绍：近年来，汽车、航空航天、海军、民用的轻量化设计越来越普及，铝合金，镁铝合金，镁锂合金等运用越来越广泛。高强度铝、镁、钛合金通过阳极氧化、喷漆处理后可提高铝、镁合金的耐蚀性，不足之处在于涂层与基体的结合力差，在强腐蚀介质的冲刷、冲击、腐蚀、高温下易脱落，耐磨性差。另外制程的环保性较差。同时镁合金和压铸铝合金阳极氧化不稳定，难以形成稳定的膜层。市场亟需一种合适的表面处理工艺。那就是微弧氧化：微弧氧化电解实拍效果微弧氧化设备系列教程一、基础介绍：微弧氧化（MAO）技术，是一种铝、镁、钛及其合金表面在电解

2、液中使其表面原位反应生成自身陶瓷氧化物的新技术。下图是微弧氧化主设备示意图，从图中可以看出将工件5做阳极，不锈钢电解槽4做阴极，置于脉冲电场环境的电解液中，样品表面因受端电压作用而发生等离子体放电，所产生的高温高压条件使微区的铝、镁原子与溶液中的氧结合生成与基体以冶金方式结合的氧化铝或氧化镁陶瓷层。微弧氧化设备系列教程一、基础介绍：基本原理：微弧氧化的基本原理是使工作电压突破传统的阳极氧化的工作电压范围（法拉第区），进入高电压放电区，在电极上发生微等离子放电条件下，在基体材料（电极）上原位生成氧化膜。微弧氧化过程是许多基本过程的总和，这些过程伴随着热化学反应、电化学反应以

3、及导电电极之间的物质输运等复杂现象。微弧氧化设备系列教程二、制备方法及膜层特性：膜层的制备方法按电源性质按溶液性质酸性电解液氧碱性电解液氧直流氧化法交流氧化法脉冲氧化法化法化法微弧氧化设备系列教程二、制备方法及膜层特性：1.满足制造的环保要求。2.满足产品的表面性能要求。铝、镁、钛合金盐雾试验测试结果（GB/T10125-1997）（非民用，恒核科技测试结果不代表所有产品和所有公司）盐雾测试结果对比400Ti+CRM（镀铬）3000Ti+MAO（微弧）300MG+CRM（镀铬）2000MG+MAO（微弧）400AL+CRM（镀铬）1000AL+Anodize（阳极）200

4、0AL+MAO（微弧）0500100015002000250030003500盐雾时间微弧氧化设备系列教程二、制备方法及膜层特性：各工艺处理膜层的腐蚀率与腐蚀时间不同处理镁铝合金连接腐蚀的盐雾试验的关系曲线结果（72h,5%wtNaCl)1.11.0微弧氧化0.9铬化处理20℃阳极氧化0.80.70.635℃0.5腐蚀率/%0.40.30.20.150℃0.0020406080100腐蚀时间/h未处理铬化处理微弧氧化微弧氧化设备系列教程二、制备方法及膜层特性：LY12铝合金表面的微弧氧化膜层Al合金表面生成的微弧氧化膜层以α-Al2O3和γ-Al2O3为主组成相，另有少量

5、其他反应沉积物如Al-Si-O等。微弧氧化设备系列教程二、制备方法及膜层特性：AZ91D镁合金表面的微弧氧化膜层（400V）镁合金表面的微弧氧化膜层以MgO和MgO2为主组成相，另有少量其他反应沉积物如Mg2SiO4等。微弧氧化设备系列教程二、制备方法及膜层特性：•优点主要有：1）反应在溶液中进行，只要溶液可及都能成膜，对零件形状的适应性强。2）电解液中不含有害物质，反应过程也不会生成新的有毒物质，对环境无污染。3）硬度高（HV:500～2500）、耐磨性好，和其他工艺相比与基体的结合牢固，能够有效弥补轻合金表面不耐磨的缺陷。4）膜层能够经受高低温的变化，具有较好的热匹配

6、性。5）膜层的绝缘性能优良（击穿电压可达3000-5000V）。6）膜层的表面质量较高，光洁度较好且易于着色，适合用作装饰涂层。7）成本低、操作简单，便于进行大规模生产。•缺点主要有：1）颜色种类较少，色泽不鲜亮，无法做到折射率很高的表面。2）整个膜层的厚度较小（﹤300μm），硬度高、耐蚀能力强的致密层厚度通常只有总厚度的1/4左右，表面为疏松结构层。3）高能耗。微弧氧化反应在高电压、大电流模式下进行，耗能较大。（目前逆变技术和高效配方已基本解决该问题）4）遮蔽效果不好，微弧氧化高频振动高温度，一般的遮蔽效果很难达到。微弧氧化设备系列教程三、微弧氧化应用及方向：•在俄罗

7、斯,由于陶瓷层出色的耐磨性和良好的膜基结合力,微弧氧化技术已经在高速纺织零件上成功应用多年。美国、德国、意大利等国也在汽车、通讯、航空等领域大量使用微弧氧化技术。目前微弧氧化在国内已被多家企业应用于工业生产之中，用来对各种轻合金零件进行表面耐磨耐蚀处理，成为很多传统表面处理方法的替代技术。以下为一些工业应用实例。微弧氧化设备系列教程三、微弧氧化应用及方向：微弧氧化设备系列教程三、微弧氧化应用及方向：•目前微弧氧化技术进入了快速发展期。新的发展将集中在以下几点：1）探索新的基材微弧氧化前处理工艺。以提高膜层的结合力为目标。2）探