鋁、鎂、鈦及其合金表面微弧氧化技術及設備

一．微弧氧化原理

    從俄羅斯引進的微等離子體表面陶瓷化技術簡稱微弧氧化技術，是指利用弧光放電增強並激活在工件（陽極）上發生的微等離子氧化反應，從而在以鋁、鈦、鎂等金屬及其合金為材料的工件表面原位生成優質的強化陶瓷膜。

主要方式是通過在工件上施加電壓，突破傳統的陽極氧化電流、電壓法拉第區域的限制。氧化電位由几十伏提高到几百伏。在一定電流密度下，致使在工件表面出現電暈、輝光、微弧放電，甚至火花放電，使工件表面在微弧等離子體高溫高壓下與電解質溶液相互作用，發生熱化學、電化學及等離子化學反應形成陶瓷膜，進而達到工件表面改性強化，這種陶瓷膜與基體屬冶金結合，結合強度好，硬度高，具有很高的耐磨、耐腐蝕、耐高壓絕緣和抗高溫衝擊等特性，可以數倍乃至數十倍的提高工件的使用壽命，應用前景極其廣闊。

二、微弧氧化工藝特點

（1）大幅度地提高了材料的表面硬度，可與硬質合金相媲美，大大超過熱處理淬火鋼的硬度，最高硬度可達3000HV。（2）良好的耐磨損性能，相對耐磨性能提高8～50倍；良好的耐熱性能，可承受2000℃高溫1min；良好的抗腐蝕性，耐鹽霧試驗>1000h無明顯腐蝕；良好的絕緣性能，電絕緣電阻>100MΩ。（3）柔韌性強，陶瓷層厚30微米的鋁片彎曲成30°角，陶瓷層完好無損；陶瓷層厚100μm的鋁片彎曲斷裂后，陶瓷層不開裂、不脫落。（4）基體原位生長陶瓷膜，冶金結合牢固,陶瓷膜緻密均勻，顏色一致性好。（5）摩擦係數約0.18（干摩擦）。(6) 工藝穩定可靠,設備工藝簡單，效率高（7）反應在常溫下進行，操作方便，易於掌握。（8）溶液（弱碱性）為環保型工藝，符合環保排放要求。（9）此工藝可替代並遠優于陽極氧化工藝。 （10）可以生成黑色陶瓷膜，達到良好光學物理性能。（11）氧化層生長速度:50～100μm/h。（12）耗電量：0.05～0.1KWh/μm.dm2。

三、工藝流程：去   油――水   洗――微弧氧化－－水   洗――封   孔

四、陶瓷膜性能指標（以下各性能指標可根據需要選擇）

材料	鋁合金	鎂合金	鈦合金
外觀（顏色一定範圍內可調）	緻密均勻，顏色一致	緻密均勻，顏色一致	緻密均勻，顏色一致
厚度(可控)	最大可達400μm	最大可達150μm	最大可達100μm
硬度	HV300～3000調控	HV300～1200調控	HV300～1200調控
耐鹽霧試驗	>1000小時	>1000小時	>3000小時
相對耐磨性	提高8～50倍	提高3～30倍	提高3～30倍
電絕緣性	>100MΩ	>100MΩ	>100MΩ
與基體結合強度	軸向拉伸>70Mpa 剪切>30Mpa	軸向拉>70Mpa 剪切>30Mpa	軸向拉伸>70Mpa 剪切>30Mpa
孔隙率（％）	0～40	＞40	＞40
柔韌性	好	好	薄膜好

 

五、微弧氧化電源設備

微弧氧化生產線組成包括：微弧氧化電源（含專用變壓器及冷卻系統）、槽組、加熱溫控、冷卻循環、導軌行車、攪拌、吸風、給排水等部分系統。

WHD20～400型系列多功能、單/雙極性微弧氧化脈衝電源：功率有20～400KW（電源型號按需求在此範圍內選擇），正、負向電流均為0～600A，正向電壓0～750V，負向電壓0～250V，均可任意設定；占空比在5～95％之間調節；輸出頻率30～2000Hz；正、負脈衝幅度和寬度單獨可調，正、負脈衝個數可任意組合設定；具有恆流、恆壓和恆功率三種輸出功能。

設備操作自動和手動控制均可，微弧氧化處理加工各種輕質合金材料、各種陶瓷膜層。可按用戶的生產需求，提供生產線的工藝流程和設備非標配套設計。

六、應用領域廣氾

微弧氧化工藝技術廣氾應用於航天、航空、兵器、船舶、機械、汽車、摩托車、交通、石化、紡織、印刷、煙機、電子3C產品、輕工、醫療等行業。例如：（1）鋁合金：子母導彈子彈推進器、火箭的耐高溫部件、砲彈船尾、水下兵器耐腐蝕部件及內燃機中的氣缸和活塞、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、印刷機中搓輥和油印輥、制煙機械耐磨零件等。（2）鎂合金：汽車發動機和摩托車的罩蓋、箱體、踏板、方向盤和座椅，3C電子產品、電動工具和五金配件的殼體、手柄、連接件等。（3）鈦合金：航天、航空、艦船上的耐腐和耐磨部件、醫療器械人體植入品和石化等行業中的耐腐器械及設備等，用於絕緣定位銷的表面氧化處理。（4）可在金屬鈮、鋯和鉭的材料表面進行微弧氧化處理，還可替代陽極氧化和用於零部件的表面修復。

 

 

 

 

 

 

鋁合金微弧氧化工件                         鎂合金微弧氧化工件

 

 

 

 

 

 

 

鈦合金微弧氧化工件                               微弧氧化生產線

七、合作模式：1、技術轉讓。2、供應全套技術和設備。3、委托（或合作）開發專項工藝及設備。4、合資辦廠（技術入股）。5、來料加工等。

八、聯繫人：陳楊      電話：13351886106          傳真：0451-86418543

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                      哈爾濱工業大學工藝技術研究院

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