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微弧氧化工艺及设备
微弧氧化（Microarc oxidation, MAO）又称微等离子体氧化（Microplasma oxidation,MPO）,是通过电解液与相应电参数的组合，在铝、镁、钛及其合金表面依靠弧光放电产生的瞬时高温高压作用，生长出以基体金属氧化物为主的陶瓷膜层。在微弧氧化过程中，化学氧化、电化学氧化、等离子体氧化同时存在，因此陶瓷层的形成过程非常复杂，至今还没有一个合理的模型能全面描述陶瓷层的形成。
微弧氧化工艺将工作区域由普通阳极氧化的法拉第区域引入到高压放电区域，克服了硬质阳极氧化的缺陷，极大地提高了膜层的综合性能。微弧氧化膜层与基体结合牢固，结构致密，韧性高，具有良好的耐磨、耐腐蚀、耐高温冲击和电绝缘等特性。该技术具有操作简朴和易于实现膜层功能调节的特点，并且工艺不复杂，不导致环境污染，是一项全新的绿色环保型材料表面解决技术，在航空航天、机械、电子、装饰等领域具有广阔的应用前景。
微弧氧化或微等离子体表面陶瓷化技术，是指在普通阳极氧化的基础上，运用弧光放电增强并激活在阳极上发生的反映，从而在以铝、钛、镁金属及其合金为材料的工件表面形成优质的强化陶瓷膜的方法，是通过用专用的微弧氧化电源在工件上施加电压，使工件表面的金属与电解质溶液互相作用，在工件表面形成微弧放电，在高温、电场等因素的作用下，金属表面形成陶瓷膜，达成工件表面强化的目的。
微弧氧化技术的突出特点是：（1）大幅度地提高了材料的表面硬度，显微硬度在10至2023HV,最高可达30HV,可与硬质合金相媲美，大大超过热解决后的高碳钢、高合金钢和高速工具钢的硬度；（2）良好的耐磨损性能；（3）良好的耐热性及抗腐蚀性。这从主线上
克服了铝、镁、钛合金材料在应用中的缺陷，因此该技术有广阔的应用前景；（4）有良好的绝缘性能，绝缘电阻可达1MQ。（5）溶液为环保型，符合环保排放规定。（6）工艺稳定可靠，设备简朴.（7）反映在常温下进行，操作方便，易于掌握。（8）基体原位生长陶瓷膜，结合牢固，陶瓷膜致密均匀。
所需设备
1、输入电源：
采用三项380V电压。
2、微弧氧化电源
因电压规定较高（一般在510-7V之间），需专门定制。通常配备硅变压器。
电源输出电压：0—750V可调
电源输出最大电流：5A、10A、30A、50A、1A等可选。
3、微弧氧化槽及配套设施
槽体可选用PP、PVC等材质，外套不锈钢加固。可外加冷却设施或配冷却内胆。
4、挂具及阴极材料
挂具可选用铝或铝合金材质，阴极材料选用不溶性金属材料，推荐不锈钢。
微弧氧化专用电源、槽组部分、、循环冷却部分、搅拌部分、导轨行车部分等。
规格：120A 150A 2A 240A 280A 350A 5A)
1、带液晶显示屏/触摸屏，自动控制，任意设定加工电流、电压、频率、占空比、时间、波形组合以及有关工艺参数。
2、具有在线可编程功能，有工艺参数存储和调用功能，单、双极性输出方式可任意设立。（工艺过程采用DSP自动控制）
3、加工时间可在0-999分钟之间选择，精确到秒。
4、具有恒流、恒压输出方式；可恒流、恒压在线无扰动自动转换。
5、正、负向脉冲个数可以单独组合设定，正、负向脉冲个数设定范围1-1，0-20。
6、正向直流输出最高为：电流/电压=5A/750V ；负向直流输出最高为：电流/电压=5A/3V;电流和电压在设计范围内可连续任意设定。
7、正、负向脉冲宽度单独可调，占空比在10〜95%之间调节。
8、脉冲频率范围可在1-2023Hz之间设立。
9、电源内部的电器元件采用循环水冷却和风冷方式，安全可靠。
10、具有短路、过流、过压、过热、缺相、缺水等保护措施。
表1微弧氧化与阳极氧化和硬质阳极氧化性能指标对比
项目
微孤氧化
阳极氧化
硬质阳极氧化
适用性
耐磨损、耐腐蚀、隔热、绝缘，抗浅冲击、抗高点优、昉护批怖
防护装饰，作油底层，提高膝膜结台力
用于要求耐磨、耐蚀、隔
•如绝蜂的铝含金件
电压（V）
<7
13"-22
10^-110
电流（A）
强流
0.&-2.0 （电流限度小）
0.E—2. 5 （电荒密度小）
最大厦度（Um）
3
30
50-80
处理时间
lO^- BOjiiin 1：. 50 P- hl.：1
3C|_-_'6Cijnin〔 3。卜~60 P-m)
L-2h (50 P- m)
显微5i度【或）
可调.控制生产最大可达30

30O~5CO
膜层士穿电压⑴
)20

底
便层耐翊帖
可承受对 C以下热冲击

差
工艺对环境的危害
对环境无畀
需恃珠处理
拄污
需恃珠处理扭E污
均句性
内外表明昭
产生“尖近”缺陷
产生“尖边”缺陷
柔韧性
韧睇

膜层较脆
孔隙率（%）
。〜4G
>40
>40
耐磨性
磨捐率 1。- mm' /
差，容易酬
一般，容易磨掉
0%盐雾灾1小时）
>10

*厘铅醋橱剧
粗箱度Ra
可加工至y.QWWm
_般
―般
电阴率（欧姆，厘米）
5-101°

着色及电固性
长期不褪色，但颜色种美日前咬少
颜色种类丰富，但容易褪但［化学染色］,
容易褪色〔化学染色）
工新程
去油〜微弧氧化
碱蚀f陵*I机械性洁在T阳极氧化21孔
去油去氧化-姬嘟日极氧化t优字封闭-封蜡或我处理
溶液性局
弱碱雷容被
酸性溶泡
酸性溶粮
工作温度0、
< 45
13~ 2B
-B—10
抗映性
笆T水猝.勇族无变化

好

Si铝、镁、钛及其合全微弧氧化技术部分应用领域
应用领域
应用范围
所用膜层
航空航天高精密器件业
耐热、耐腐蚀、抗冲击部件；运载火箭、飞机零件及所有采用阳板氧化的铝镁合金部件
耐磨层、耐热房、耐腐蚀居
机械制造业
（坊织、食品、包装机械等）
纺杯、纺盘、压掌3衮筒、摩擦副中的轴.衬、阀套、阀芯等，齿花、气动元件的汽缸^活塞
耐磨居.耐腐蚀层
汽车制造业
各种铝镁合金部件、发动机箱体、活塞、化油器、花毂等
耐磨居、耐热耐腐蚀层
建材装饰业
局档装饰品、局档门窗酉己件
耐磨层、、耐腐蚀房
兵器制造业
贮药仓，弹体喷喉、火箭发动枫贺喉.军用车辆、弹体尾翼、枪体、各神检测仪器
耐磨层，耐热层、耐腐蚀居
医疗案械业
人工关节、医疗检测仪器等
耐磨居、耐腐蚀层
电子电器、通讯器材业
高档手机、笔记本、相机外壳等耐翅/导热/绝缘的电子元件基板〔如大功率LED照明）、电熨斗底板
耐磨最、酎烈居、耐腐蚀层、绝缘层
石油、化工
管道、阀门、罐体
耐磨层、耐腐蚀层、绝缘层
高档日用消费品业
高档厨具、高档化牧品壳体
耐磨居、耐热居、耐腐蚀层

微弧氧化槽液:
微弧氧化重要针对铝、镁、钛、错、铌、铊等阀金属（阀金属是指在电解液中起到电解阀门作用的金属）。铝钛可选用同一种液体。
1. 氧化液密度：不同液体有不同比重，大体比重在1.0—1.1不等。
2. 氧化液工作电压：4V—750V。
3. 电流密度：液体不同，工件电流密度不同。大体约：每平方分米0.01—0.1安培。但也有大电流情况出现，且超过每平方分米8安培。
4. 微弧氧化时间：10—60分钟，时间越长，膜层越致密，但粗糙度也增长。
5. 液体酸碱度：碱性，PH通常为8—13
6. 微弧氧化工艺流程：
去油一一水洗一一微弧氧化一一纯水洗一一封闭
影响因素
1. 工件材质及表面状态
（1）微弧氧化对铝材规定不高，不管是含铜或是含硅的难以阳极氧化铝合金，只要阀金属比例占到40%以上，均可用于微弧氧化，且能得到抱负膜层。
（2）表面状态一般不需要通过抛光解决，对于粗糙的表面，通过微弧氧化，可修复的平整光滑；对于粗糙度低（即光滑）的表面，则会增长粗糙度。
2. 液体成分对氧化导致的影响
电解液成分是得到合格膜层的关键因素。微弧氧化液一般选用品有一定金属或非金属氧
化物碱性盐溶液，如硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐等。在相同的微弧电解电压下，电解质浓度越
大，成膜速度就越快，溶液温度上升越慢，反之，成膜速度较慢，溶液温度上升较快。
3. 温度对微弧氧化的影响
微弧氧化与阳极氧化不同，所需温度范围较宽。一般为10—90度。温度越高，成膜越快,
但粗糙度也增长。且温度高，会形成水气。一般建议在20—60度。由于微弧氧化以热能形式
释放，所以液体温度上升较快，微弧氧化过程须配备容量较大的热互换制冷系统以控制槽液
温度。
4. 时间对微弧氧化的影响
微弧氧化时间一般控制在10〜60min。氧化时间越长，膜的致密性越好，但其粗糙度也
增长。
5. 阴极材料
阴极材料可选用不锈钢，碳钢，镍等，可将上述材料悬挂使用或做成阴极槽体。
6. 后解决对微弧氧化的影响
微弧氧化过后，工件可不通过任务解决直接使用，也可进行封闭，电泳，抛光等后续解
决。