[發明專利]一種大面積輕合金微弧氧化表面處理方法及裝置

無效

• 申請號: 200810020901.1
• 申請日: 2008-07-31
• 公開（公告）號: CN101368286A
• 公開（公告）日: 2009-02-18
• 發明（設計）人: 徐章躍;趙之良;何明修
• 申請（專利權）人: 鎂聯科技（蕪湖）有限公司
• 主分類號: C25D11/02
• 分類號: C25D11/02
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司
• 代理人: 蔣光恩

技術領域

本發明屬于金屬表面處理的技術領域，具體地說，本發明涉及一種大面積輕合金微弧氧化表面處理方法。另外，本發明還涉及實施這種方法的裝置。

背景技術

輕金屬及其合金具有許多顯著優點。譬如，比重小、比強度高、剛性好，導熱、導電性能優良等。輕合金在現代工業應用中，具有舉足輕重的作用，特別是人們對節能、環保、輕量化的共識，更進一步增大了輕合金的需求，同時也加速了輕合金的研究開發。

在現代的工業應用中，鋁合金成為僅次于鋼鐵的第二大金屬材料。特別是在先進的成型技術和表面處理技術的復合應用下，使鋁合金的應用潛力得以充分發揮。其應用領域進一步擴展。鋁及其合金被譽為“21世紀的支柱材料之一”。

鎂合金是密度最小的結構金屬材料。它具有良好的電磁屏蔽效果，被廣泛應用在3C產品。由于具有比強度高、減振性優良等特性，而被汽車制造商青睞。同時，鎂合金易于回收利用，對環境無污染，被稱為“21世紀綠色金屬”。

鈦及其鈦合金比剛度高，抗腐蝕性好，耐高溫性能優異。成為航空航天的生力軍。被廣泛應用于發動機零部件。另外，鈦合金在生物體相容性方面，更顯示了廣闊誘人的應用前景。被廣泛應用于人造骨骼、人造牙齒等。

雖然輕金屬及其合金具有上述的一系列優點，但是在應用中還有一些不太令人滿意的地方。如耐腐蝕性、耐磨性。

微弧氧化技術起源于20世紀70年代，在國內外有不同的叫法，如“等離子體陽極氧化”、“火花放電沉積”、“陽極火花沉積”等。微弧氧化沿續了陽極氧化的較多特點，但在微弧氧化處理過程中，發生的反應強烈，電壓、電流明顯高于普通的陽極氧化，產生能量大，膜層性能優異。所以微弧氧化又區別于陽極氧化。

在進行輕合金微弧氧化表面處理時，首先需要除去工件表面的油污、塵土等贓物，并把待處理的工件放入電解液中，應用專門的微弧氧化電源，在工件上施加高電壓，強電流，使工件表面產生“火花放電”現象。借助火花放電，在工件表面沉積一層氧化膜。同時，由于高壓火花放電產生的局部高溫，溫度約2000℃，使表面沉積的氧化膜熔融、燒結，并在電解液的“激冷”和“淬火”作用下，形成晶態陶瓷氧化膜。

經過微弧氧化處理得到的氧化膜，具有優異的防腐蝕、耐摩擦功能，極大的提高了工件的使用壽命。

與其他表面改性技術相比，特別是與陽極氧化相比，微弧氧化具有如下的優勢：

1、實現了金屬與陶瓷兩類材料的有機結合。在保持兩者各自優越性能的條件下，實現輕金屬合金材料表面的強化。材料的耐摩擦、耐腐蝕性能得以優化。

2、微弧氧化操作簡單、工藝流程短、對工作條件要求低。成膜速度快、生產效率高，易于實現自動化大批量生產。

3、微弧氧化的電解液屬于環保型。溶液排放符合環保要求，易于實現清潔高效生產。

現在通用微弧氧化表面處理，基本操作過程為：

1、工件表面清洗。除去工件表面油污、塵土等臟物。

2、工件整體放入裝有電解液的電解槽中。把工件放入電解液中，并用導線與電源的正極相連；電源負極與陰極不銹鋼板相連。其中，陰極不銹鋼板安裝固定在電解槽兩側，鋼板長和高接近電解槽的長和高尺寸，鋼板面積遠大于工件表面處理面積。即，現在的微弧氧化生產方法均為大陰極對小工件生產方式。

3、工件微弧氧化處理。啟動微弧氧化電源，對工件進行微弧氧化表面處理。

上述方法的優點是：

能實現小面積工件的連續化大批量生產，生產效率高、易于實現自動化。

上述方法的缺點是：

1、在處理過程中，需要根據電源的額定最大輸出功率，確定一次所能處理的工件的最大面積。當工件處理面積大于電源的最大處理面積時，此工件被判定為不能做微弧氧化處理。

2、為了實現大面積工件的微弧氧化處理，現在的多數研發者，試圖研制開發超大功率的微弧氧化電源。這樣的結果，使微弧氧化成本急劇增加，同時還帶來研究開發大功率微弧氧化電源的技術難度。最終導致微弧氧化的工業應用受到限制。

鑒于上述微弧氧化方法存在的局限性，本領域的技術研究開發正在轉向改變陰極大小來實現大面積工件的微弧氧化處理。這樣的優點是，不必使用大功率電源來處理大面積工件，有效降低成本。