镁合金工业化微弧氧表面处理

cloneany

微弧氧化概念提出于20世纪50年代，70年代后期逐步引起国外学术界的研究兴趣，80年代开始成为国内外学者的研究热点，期间出现了“微弧氧化”、“表面陶瓷化”和“微等离子体氧化” 等不同的表述概念，近几年来多趋向于使用“微弧氧化—Micro Arc Oxidation简称MAO”。。其原理是将被处理的镁、铝、钛合金等制品做阳极，置于脉冲电场环境的电解液中，使被处理样品表面在脉冲电场作用下产生微弧放电而生成一层与基体以冶金形式结合的氧化物为主的复合陶瓷层~~~~

谁做这方面的工作，或者对这方面比较了解的，发表点意见啊~~~

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# t7 x+ g0 b. \, L7 T  j0 i6 k[ 本帖最后由 cloneany 于 2007-11-13 13:57 编辑 ]

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镁合金工业化微弧氧表面处理装备与技术简介
6 `9 C3 d( k! P4 ?- y7 @# I一、 微弧氧化原理和设备特点
微弧氧化概念提出于20世纪50年代，70年代后期逐步引起国外学术界的研究兴趣，80年代开始成为国内外学者的研究热点，期间出现了“微弧氧化”、“表面陶瓷化”和“微等离子体氧化” 等不同的表述概念，近几年来多趋向于使用“微弧氧化—Micro Arc Oxidation简称MAO”。。其原理是将被处理的镁、铝、钛合金等制品做阳极，置于脉冲电场环境的电解液中，使被处理样品表面在脉冲电场作用下产生微弧放电而生成一层与基体以冶金形式结合的氧化物为主的复合陶瓷层。
3 ]" Y" Z" o1 r& ]/ Q, T与其它表面处理工艺相比较，微弧氧化工艺以其技术简单，效率高，无污染，处理工件能力强，特别是无遗漏表面处理等优势，尤其对于镁合金的处理可为首选方案，引起镁合金生产企业的极大关注。
  a9 a! v( v. |- _/ i9 A; P$ J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1000至2000HV，最高可达3000HV，可与硬质合金相媲美，大大超过热处理后的高碳钢、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。这从根本上克服了铝、镁、钛合金材料在应用中的缺点，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100MΩ。（5）溶液为环保型，符合环保排放要求。（6）工艺稳定可靠,设备简单.(7)反应在常温下进行，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。（9）复杂异形结构件的表面处理可以保证陶瓷涂层厚度均匀一致。
! ~6 n" ?. G$ T# |/ o0 e本设备采用国际知名品牌的功率电子器件及16位单片计算机数字控制，具有功率大、效率高、性能稳定、工作可靠、操作方便等特点。与目前同类产品相比较，优点可归结如下：
/ ?! G) s. R9 Vl         输出脉冲频率、占空比精确可调，并可灵活配置正、负脉冲数。
! y. d! g, C3 c. f0 Vl         精确的恒流与恒压输出特性，控制精度分别在±0.5V和±0.5A以内。
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8 i+ c3 l6 E4 K0 k7 Tl         支持程控和手动两种工作模式。在程控模式下，用户可进行多达4个工作阶段的恒流/恒压输出特性、运行时间、脉冲频率、占空比、正/负脉冲数、正/负脉冲电流、正/负脉冲电压分别进行编程设置，工作过程完全自动化。该模式特别适应于定型产品的批量工业化生产场合。
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; m% H2 c2 g6 a6 P/ Y& t7 L) r& Sl         具有微弧氧化过程的计时和定时功能。
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l         全数字化的显示和操作界面，方便易用。
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. O9 J" ~( x0 H+ z1 p0 kl         完善的故障自检、报警和保护功能，防止误操作引起设备损坏。

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- b# R, ~9 s8 \2 E+ }二、 镁合金微弧氧化全套处理流程及核心技术
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1）喷砂或喷丸去铸造氧化皮

2 o! H( i0 ^& P2 I     为保证铸件品质，消除铸造氧化皮对微弧氧化的负面影响，必须采用强力喷砂和抛丸工艺，去除铸态表面的氧化膜。采用抛丸处理时，必须进行第二个工艺环节。全机加工镁合金零件可以省去本步骤。单纯采用酸洗等工艺，一是不能深度去除氧化膜（此膜活性很强，造成后续处理工艺无效），二是某些酸的重金属离子附着在镁合金表面，与镁合金形成原电池反应，加剧镁合金的腐蚀。
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9 W5 Y& `7 Y, q/ e# m8 P" O/ {$ l2）酸性溶胶预钝化
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      金属钢丸抛丸后，镁合金表面形成铁质材料包裹层，在大容量表面处理时，表现为镁合金表面不能起弧，必须采用酸性溶胶处理工艺，同时镁合金表面在溶胶的包覆作用下起到钝化作用。

3）中和处理和预钝
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9 @" y3 `6 t3 s8 I# {, n     经第二个工艺环节后，镁合金表面必须经化学或电化学预钝化处理。此环节是实现大功率镁合金微弧氧化工艺的必备步骤。为和后续的微弧氧化工艺和谐，此步骤必须在碱性溶液中处理。
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4）微弧氧化处理
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- J) o( Z1 a% U. |# L5 S8 c0 u9 n     镁合金工业化微弧氧化处理技术实现的关键环节在于：一是要有大功率的耐高电流和电压的微弧氧化电源为前提，二是要使镁合金表面具备一定的钝化特征。可以说两者缺一不可。本项目研究发现，镁合金表面与微弧氧化电解槽中的阴阳极之间形成大容量电容自充放电现象是处理工艺中必须严格监控和防止的问题。否则微弧氧化工艺无法实现。本技术已对该难题有关键突破。

5）后处理

; b  I6 T6 S% G. l1 q     包括清洗、封孔和涂装等工序，可以参照铝合金的工艺方法。


4 P$ s1 @& ~5 Y6 c' L三、 微弧氧化成套装备工业化

. P' U  h, X3 b  J4 k/ G' d生产线组成：包括：专用电源、槽组、温控系统、冷却系统、搅拌系统、吊运系统等。槽组：共四件，完成酸性溶胶预钝化、中和处理和预钝、微弧氧化、清洗水封闭等任务。其中微弧氧化槽体与冷却系统的内循环系统相连。温度控制系统：保证在微弧氧化过程中电解液温度在30～40℃内波动。冷却系统：采用高效板式换热器完成内外热交换。搅拌系统：采用在电解槽内布置通气管路，由压缩空气搅拌。保证电解液成分均匀。
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四、 微弧氧化设备性能指标和经济指标（以MAO－300为例）
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电源技术指标：
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& b5 _4 u# F7 ?1 U% N4 D/ ]1）输入特性：输入电压380V±10%AC；频率50~60Hz。

4 M/ b/ Q# I- O6 [2）输出特性：输出电源总功率最大可达300KVA
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直流输出电压：正电源0~500V（连续可调）；负电源0~200V（连续可调）。

    脉冲频率：0~2000 Hz（连续可调）。
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    脉冲占空比：10～90%（连续可调）。
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3）保护功能：具备10种保护功能，并数字显示故障原因，其中主要有：a．自动限流和限压功能；b．过流及过热保护及停机功能（包括平均和脉冲数值监控）；c．预置参数、实时数显功能；

  [" M" \3 J: S; X4 o/ q2 S一般操作在手动调节电压等方式下完成处理。在完全规范处理工艺和针对特定工件，系统具有预设参数，系统按照程控模式运行的特点，可完全实现处理过程的自动化。
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技术经济指标：

( u5 T9 \' `0 m! Z（1）镁合金的微弧氧化膜层性能指标：陶瓷膜致密、均匀，厚度、硬度可控制。厚度可达10～400微米。硬度可在HV300～3000调控；涂层盐雾实验表面未见异常时间达到200小时以上；拉伸强度提高20～25%。与机体结合强度：轴向拉伸40-80Mpa;剪切20-30Mpa。
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（2）生产成本和效率：电解液平均寿命500～1000m2/m3；处理成本：2～3元/M2（20～30µm）


, f1 @: n. _2 C% O( p五、           微弧氧化工艺实例

( N7 v2 I+ c/ a" }& {4 \目前该设备已投入工业化批量生产阶段，单槽可处理镁合金轮毂达6～8只（面积3.6～4.8M2），每次处理时间20分钟，膜层厚度≥20µm。运行中确定了微弧氧化电解液循环、监控方法和电解液补加方案，可以达到连续作业。

cloneany

你果然是高手啊~~
% t% E- k& C7 V- S, Y( z有这么详细的说明，请问兄台在哪里高就啊？

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镁合金工业化微弧氧表面处理装备与技术简介
兰州理工大学 合作与联系方式
6 b! x# t9 q$ u( C合作方式：提供成套设备和工艺技术、或提供关键电源设备和处理工艺。
% o. i* o1 K  s5 [& l  @" d有意请联系：QQ 719556949
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据了解，在镁合金的微弧氧化技术及装备方面，西安理工大学的蒋百灵教授组在前列，拿了一个国家科技进步二等奖，

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中船重工12所（陕西兴平），听说这方面工作做的也不错。