微弧氧化设备与技术介绍

 阳极氧化专用冷却器  

　　一、前言 
　　 随着现代工业及科学技术的发展，人们对材料的要求越来越高，为了提高材料的综合性能，在金属与合金表面实施陶瓷化涂层，可以在保证使用性能的前提下，用廉价的金属材料取代贵金属与合金，同时可以赋予原金属材料一些其它表面强化技术所无法得到的特殊性能，拓宽其适用范围，因此，表面陶瓷化技术已逐渐成为表面强化处理的一个新方向，于是微弧氧化技术便应用而生。                
　　西安交通大学金属材料国家重点实验室在国家自然科学基金支持下开展了轻金属与合金材料等离子体微弧氧化技术的研究与开发工作，在西安宇杰公司和西安交通大学金属材料国家重点实验室的共同努力下，现已自主研制出高技术多功能微弧氧化设备，开发出一系列成熟的微弧氧化工艺技术。 

　　 二、微弧氧化技术原理与特点 

　　微弧氧化就是将Al、Ti、Mg、Zr、Ta、Nb等金属或其合金（称之为Valve.Metal）置于电解质溶液中，利用电化学，在合金表面微孔中产生火花放电，在热化学、等离子体化学和电化学共同作用下，从金属或合金表面氧化较多陶瓷膜层的阳极氧化方法。               
　　微弧氧化方法中，由于采用了阳极放电的等离子体增强技术，因而极大地提高了膜层的综合性能，目前的研究表明，微弧氧化包含以下基本过程：空间电荷在氧化物基体中形成；在氧化物孔中产生气体放电，膜层材料的局部熔化，热扩散；胶体微粒的沉积；带负电的胶体微粒迁移进入放电通道，等离子体化学和热化学反应。由于等离子体的加热作用，微弧氧化层除含γ-Al2O3、-AlO（OH）短程有序的非晶组织外，还包括高温转变相- Al2O3（刚玉）其中-Al2O3的含量对沉积层的硬度至关重要，在脉冲阳极化条件下，可通过改变脉冲峰值电压，脉冲时间和频率来调节，此外，采用不同的电解质组合来获得许多色彩均匀的装饰性膜层、绝缘膜层、隔热膜层、光学膜层，以及在催化、医学、生物工程中应用的功能性膜层。 国内对于微弧氧化的研究是从90年代开始起步的，以耐磨、装饰膜层的形式开始走向实用阶段，要进一步拓展应用领域仍有许多工作要做。 

　　三、微弧氧化的工艺与膜层特性

下表为LY12微弧氧化后所得膜层的性能指数、 性能、微弧氧化膜层 
　　硬度（HV） 1500～2000 
　　孔隙相对面积（%） 0～40 
　　5%盐雾试验（h） 5×105 
　　最大厚度（μm） 50～250 
　　柔韧性 好
　　涂膜均匀性、致密度 内外表面均匀、致密
　　操作温度 常温
　　处理效率 10～30min（50μm）
　　处理工序 去油——微弧氧化——精磨
　　膜层的微观结构可以很方便地调整（含 -Al2O3、γ-Al2O3 、-AlO（OH）等组织） 
　　对材料的适应性较宽：除铝合金（含铝基复合材料）外，它还能在Ti、Mg、Zr、Ta、Nb等金属及其合金表面生成陶瓷层

　　四、本技术特点： 
　　1、多功能微弧氧化设备：  
　　（1）电源系统： 
　　　频　率：15Hz～9000 Hz连续可调     
　　　占空比：5-48%连续可调 
　　　功　率：正向工作电流/电压：400A/700V，反向工作电流/电压：200A/300V 
　　　脉　冲：正负连续可调 全部数字化仪表，带波形显示。
　　（2）冷却系统：循环制冷过滤系统 
　　（3）补给系统：取样→分析→补给，电解液分析补给系统。   
　　2、工艺优越性：
　　（1）操作工艺简单，表面预处理工序简单方便。 
　　（2）氧化效率高，依据不同性能要求，处理时间10～60分钟。 
　　（3）溶液呈弱碱性PH11～12，无重金属、环保氧化技术、强氧化阳离子。 
　　（4）应用范围广。 
　　3、功能齐全： 
　　根据不同表面精度、耐磨性要求可有如下功能： 
　　（1）微弧氧化； 　　 （2）硬质氧化； 　　（3）阳极氧化。 
　　4、性能优越：
　　根据要求可加工出以下膜层种类： 
　　（1）耐磨类；（2）耐蚀类；（3）耐高温；（4）绝缘类；（5）光学类；（6）功能型及复合功能膜层。 

　　五、微弧氧化的应用 
 　　微弧氧化技术的应用，代表新一代环保氧化技术应用开发的前沿方向。等离子陶瓷氧化膜层以高的耐磨、耐蚀、耐高温、绝缘等优越性能广泛应用于建筑、航空、航天、纺织、造船、电子、汽车制造、兵器工业、核工业等领域。