铝、镁、钛及其合金表面微弧氧化技术及设备

一．微弧氧化原理

    从俄罗斯引进的微等离子体表面陶瓷化技术简称微弧氧化技术，是指利用弧光放电增强并激活在工件（阳极）上发生的微等离子氧化反应，从而在以铝、钛、镁等金属及其合金为材料的工件表面原位生成优质的强化陶瓷膜。

主要方式是通过在工件上施加电压，突破传统的阳极氧化电流、电压法拉第区域的限制。氧化电位由几十伏提高到几百伏。在一定电流密度下，致使在工件表面出现电晕、辉光、微弧放电，甚至火花放电，使工件表面在微弧等离子体高温高压下与电解质溶液相互作用，发生热化学、电化学及等离子化学反应形成陶瓷膜，进而达到工件表面改性强化，这种陶瓷膜与基体属冶金结合，结合强度好，硬度高，具有很高的耐磨、耐腐蚀、耐高压绝缘和抗高温冲击等特性，可以数倍乃至数十倍的提高工件的使用寿命，应用前景极其广阔。

二、微弧氧化工艺特点

（1）大幅度地提高了材料的表面硬度，可与硬质合金相媲美，大大超过热处理淬火钢的硬度，最高硬度可达3000HV。（2）良好的耐磨损性能，相对耐磨性能提高8～50倍；良好的耐热性能，可承受2000℃高温1min；良好的抗腐蚀性，耐盐雾试验>1000h无明显腐蚀；良好的绝缘性能，电绝缘电阻>100MΩ。（3）柔韧性强，陶瓷层厚30微米的铝片弯曲成30°角，陶瓷层完好无损；陶瓷层厚100μm的铝片弯曲断裂后，陶瓷层不开裂、不脱落。（4）基体原位生长陶瓷膜，冶金结合牢固,陶瓷膜致密均匀，颜色一致性好。（5）摩擦系数约0.18（干摩擦）。(6) 工艺稳定可靠,设备工艺简单，效率高（7）反应在常温下进行，操作方便，易于掌握。（8）溶液（弱碱性）为环保型工艺，符合环保排放要求。（9）此工艺可替代并远优于阳极氧化工艺。 （10）可以生成黑色陶瓷膜，达到良好光学物理性能。（11）氧化层生长速度:50～100μm/h。（12）耗电量：0.05～0.1KWh/μm.dm2。

三、工艺流程：去   油――水   洗――微弧氧化－－水   洗――封   孔

四、陶瓷膜性能指标（以下各性能指标可根据需要选择）

材料	铝合金	镁合金	钛合金
外观（颜色一定范围内可调）	致密均匀，颜色一致	致密均匀，颜色一致	致密均匀，颜色一致
厚度(可控)	最大可达400μm	最大可达150μm	最大可达100μm
硬度	HV300～3000调控	HV300～1200调控	HV300～1200调控
耐盐雾试验	>1000小时	>1000小时	>3000小时
相对耐磨性	提高8～50倍	提高3～30倍	提高3～30倍
电绝缘性	>100MΩ	>100MΩ	>100MΩ
与基体结合强度	轴向拉伸>70Mpa 剪切>30Mpa	轴向拉>70Mpa 剪切>30Mpa	轴向拉伸>70Mpa 剪切>30Mpa
孔隙率（％）	0～40	＞40	＞40
柔韧性	好	好	薄膜好

 

五、微弧氧化电源设备

微弧氧化生产线组成包括：微弧氧化电源（含专用变压器及冷却系统）、槽组、加热温控、冷却循环、导轨行车、搅拌、吸风、给排水等部分系统。

WHD20～400型系列多功能、单/双极性微弧氧化脉冲电源：功率有20～400KW（电源型号按需求在此范围内选择），正、负向电流均为0～600A，正向电压0～750V，负向电压0～250V，均可任意设定；占空比在5～95％之间调节；输出频率30～2000Hz；正、负脉冲幅度和宽度单独可调，正、负脉冲个数可任意组合设定；具有恒流、恒压和恒功率三种输出功能。

设备操作自动和手动控制均可，微弧氧化处理加工各种轻质合金材料、各种陶瓷膜层。可按用户的生产需求，提供生产线的工艺流程和设备非标配套设计。

六、应用领域广泛

微弧氧化工艺技术广泛应用于航天、航空、兵器、船舶、机械、汽车、摩托车、交通、石化、纺织、印刷、烟机、电子3C产品、轻工、医疗等行业。例如：（1）铝合金：子母导弹子弹推进器、火箭的耐高温部件、炮弹船尾、水下兵器耐腐蚀部件及内燃机中的气缸和活塞、气动元件中的气缸和阀芯、风动工具中气缸、纺织机械中导纱轮和纺杯、印刷机中搓辊和油印辊、制烟机械耐磨零件等。（2）镁合金：汽车发动机和摩托车的罩盖、箱体、踏板、方向盘和座椅，3C电子产品、电动工具和五金配件的壳体、手柄、连接件等。（3）钛合金：航天、航空、舰船上的耐腐和耐磨部件、医疗器械人体植入品和石化等行业中的耐腐器械及设备等，用于绝缘定位销的表面氧化处理。（4）可在金属铌、锆和钽的材料表面进行微弧氧化处理，还可替代阳极氧化和用于零部件的表面修复。

 

 

 

 

 

 

铝合金微弧氧化工件                         镁合金微弧氧化工件

 

 

 

 

 

 

 

钛合金微弧氧化工件                               微弧氧化生产线

七、合作模式：1、技术转让。2、供应全套技术和设备。3、委托（或合作）开发专项工艺及设备。4、合资办厂（技术入股）。5、来料加工等。

八、联系人：陈杨      电话：13351886106       传真：0451-86418543

地址：哈尔滨市西大直街92号哈工大20楼              邮编：150001

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                      哈尔滨工业大学工艺技术研究院轻合金表面处理研究所

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