“Micro-Arc Oxidation (MAO) is een oppervlaktebehandelingsproces dat de slijtvastheid, corrosiebestendigheid en hardheid verbetert door een keramiekachtige oxidelaag op het oppervlak”
De vervaardigde onderdelen vereisen een oppervlakteafwerking om het uiterlijk te verbeteren en de onderliggende materialen te beschermen tegen operationele en omgevingsomstandigheden. Onder de vele beschermende coating- en behandelingsmethoden, Micro-boog oxidatie wordt gebruikt voor non-ferro materialen om een dunne oxidelaag van substraatmateriaal te bouwen. Deze harde, slijtvaste en corrosiebestendige oxidelaag verbetert de levensduur van het product.
Het MAO-coatingproces is gebaseerd op een elektrochemische bewerking en vonkenbehandeling met hoogspanningsstroom. U kunt microboogoxidatie toepassen op aluminium, zink, magnesium, titanium, koper, etc.
In dit artikel leggen we uit wat micro-boogoxidatie is. Het proces, de voordelen en toepassingen.
Wat is microboogoxidatie?
Deze metaaloppervlaktebehandeling staat ook bekend als plasma-elektrolytische oxidatie, een proces van het ontwikkelen van oxidelagen van substraatmateriaal met behulp van elektrochemische en plasmabehandeling. Het proces maakt gebruik van hoge spanning (tot 600 V) die een plasmaboog genereert op werkstukelektroden die de gevormde oxidelaag verfijnt tot een harder oppervlak. Deze geharde oxidelaag groeit in beide richtingen; naar binnen en naar buiten.
Microboog oxidatie afwerking
De kristallijne oxidecoating met micro-boogoxidatie verhoogt de levensduur van het product 2 tot 4 keer. Het fungeert als een barrière tegen externe factoren, vocht, blootstelling aan chemicaliën, temperatuurschommelingen, enz. De MAO-coating maakt het ook mogelijk om verschillende kleurstoffen en kleuren te impregneren om het uiterlijk aan te passen.
Verschillende industrieën, zoals de automobielindustrie, de lucht- en ruimtevaart, het leger, de landbouw, enz., gebruiken microboogoxidatie om hun lichtgewicht componenten zeer corrosie- en slijtagebestendig te maken, waardoor de levensduur van het product en betrouwbaarheid. De dikte van deze geharde oxidecoating varieert in micrometers, bijvoorbeeld 20, 40 of 60 µm en hoger. Bovendien kan de oppervlaktehardheid worden bereikt in het bereik van 1500-2000 HV, terwijl het kan bereiken oppervlakteruwheid (Ra) van 20 µm of lager.
Probeer Boda nu!
Het werkprincipe van microboogoxidatie
De werking van micro-boogoxidatie is gebaseerd op elektrochemische reacties en plasmaboogbehandeling. Eerst vormt de elektrolyse een oxidelaag. Vervolgens kristalliseert een hoogspanningsplasmaboog de oxidelaag. Het kan dus worden vergeleken met de anodisatieprocessen, behalve de hoogspanningsplasmabehandeling. Het ontwikkelt het metaaloxide op dezelfde manier als anodiseren en de opstelling is ook vergelijkbaar.
Werking van het micro-boogoxidatieproces
De MAO-opstelling:
- Voeding: Hoogspannings-, hoogfrequente AC/DC-voedingsbron
- Elektrolyt: Waterige elektrolytoplossingen (vaak op silicaatbasis)
- anode: Werkstuk (aluminium, titanium, magnesiumlegering, enz.)
- Kathode: Tegenelektrode (meestal roestvrij staal of grafiet)
- Controle systeem: Computerbewaking en aanpassing van parameters, spanning, stroom, tijd, etc.
- Procestank: Gemaakt van chemisch inerte en sterke materialen zoals gecoat hard staal of keramiek.
Hierna volgen de stappen die betrokken zijn bij de werking van plasma-elektrolytische oxidatie of metaalboogoxidatie;
Stap 1: Metaaloxidatieproces
In de eerste fase worden de ontvette en grondig gereinigde werkstukken ondergedompeld in het elektrochemische bad. Verbind het werkstuk als anode en de secundaire elektrode als kathode. Wanneer de voeding aan staat (ca. 200V), vindt de anodische reactie plaats;
Tijdens het oxidatieproces verliest metaal elektronen en vormt metaalionen.
Laten we aluminium als voorbeeld nemen;
Anodische oxidatie van aluminium: Al→Al3++3e-
Vervolgens ontleedt de elektrolytische oplossing en vormt zuurstof (O2). Het aluminiummetaalion reageert met vrije zuurstof en creëert een aluminiumoxidelaag;
2Al3++3O2−→Al2O3
De dikte van de oxidelaag hangt af van factoren zoals de aangelegde spanning, stroomsterkte, verwerkingstijd, het type elektrolyt en het type materiaal.
Stap 2: Plasma-ontladingsproces
Naarmate de spanning toeneemt, stijgt de temperatuur en ontstaat er een ontlading op de anode (werkstuk) of hoge temperatuur. De ontladen plasmaboog verspreidt zich rond het werkstukoppervlak en kristalliseert de oxidelaag.
Dit hogedruk- en temperatuurproces elimineert de oppervlakteonregelmatigheden en diktescheuren die zich op de geanodiseerde laag kunnen voordoen. Bovendien kan de resulterende hardheid verschillen op variabelen zoals voltage, dikte van de oxidelaag, etc.
Stap 3: Incorporatie van elektrolytelementen
Dit is de stap waarin u de coatingeigenschappen van microboogoxidatie-eigenschappen kunt aanpassen. Dit betekent het vullen van de elektrolytelementen in het poreuze oppervlak van het behandelde werkstuk. U kunt aangepaste kleuren en andere prestatieverbeterende additieven impregneren. Deze toevoeging is permanent en vervaagt niet na verloop van tijd.
Wat zijn de voordelen van microboogoxidatie?
Hieronder volgen de belangrijkste voordelen van micro-boog oxidatie afwerking
- Uitgebreide dekking
In tegenstelling tot conventionele metaalcoatings creëert plasma-elektrolytische oxidatie een uniforme coating over ondersnijdingen, kanalen, groeven, hoeken en randen. Zo krijgt u consistente beschermende eigenschappen over het gehele component.
- Hoge rektolerantie
De kristallijne microstructuur van plasma-elektrolytische oxidatie biedt een hoge hardheid. Deze structuur elimineert thermische vervormingen of mechanische stress, en biedt vlekbestendigheid. Als gevolg hiervan nemen de oppervlakteslijtage en scheurbestendigheid van uw onderdelen toe.
- Superieure corrosiebestendigheid
Het chemisch inerte, keramiekachtige MAO-coatingoppervlak verbetert de corrosiebestendigheid aanzienlijk, zelfs in zware omgevingen. Bovendien kunt u het verder aanpassen om dikkere oxidelagen te creëren op basis van de omstandigheden waarin onderdelen worden blootgesteld. Daarom kan het ook een geschikte optie zijn voor voorbehandeling voor extra beschermende coatings.
- Diëlektrische eigenschappen
Het micro-boog geoxideerde oppervlak vertoont diëlektrische eigenschappen van het substraatoppervlak, die kunnen worden gearchiveerd door de dikte van de oxidelaag tijdens het proces te regelen. Het kan een diëlektrische doorslagsterkte tot 79 kV/mm bereiken.
- Thermische barrière
De toevoeging van silicaten in het boogoxidatiecoatingproces kan coatings produceren die rijk zijn aan mulliet. Dit dient als een effectieve thermische barrière, wat het ideaal maakt voor het coaten van metalen componenten in toepassingen met hoge temperaturen.
Wat zijn de procesvariabelen bij microboogoxidatie?
De uiteindelijke kenmerken van de plasmaboog-geoxideerde laag hangen grotendeels af van de procesvariabelen, van spanning en frequentie tot pH van de elektrolyt. Het benutten van de aanpassing van deze oppervlaktebehandelingsmethoden is direct verbonden met de optimalisatie van procesvariabelen.
Hier is een korte samenvatting van de belangrijkste variabelen van het microboogoxidatieproces;
Samenstelling van elektrolyt
Welk type elektrolytische oplossingen gebruikt u? Wat is de concentratie van zouten, zuren en andere additieven? Wat is de temperatuur van de elektrolyt? Wat is de pH-waarde van de elektrolyt? Al deze factoren geven de samenstelling van de elektrolyt aan en beïnvloeden direct de uiteindelijke eigenschappen van de microboogoxidatielaag.
Spanning en stroomdichtheid
De voedingsspanning en stroomdichtheid zijn cruciaal voor het initiëren en onderhouden van de plasmaontladingen die de oxidelaag vormen. Hogere spanning en stroomdichtheid leiden tot snelle groei van de coatingdikte.
Pulsmodus en frequentie
Ten eerste beïnvloedt de duty cycle van de pulsen de microstructuur, porositeit en mechanische eigenschappen van de coating. Ten tweede vormt hoogfrequente stroom een uniforme laag. Optimaliseer daarom uw pulsmodus en frequentie.
Procestijd
Hoe lang duurt het behandelingsproces? De langere duur bouwt dikkere coatinglagen op. Echter, te lange tijd kan hoge porositeit en microscheuren veroorzaken.
Werkstuk materiaal
Verschillende metalen kunnen specifieke aanpassingen aan de procesvariabelen vereisen om optimale resultaten te bereiken. Bijvoorbeeld, de optimale spanning voor aluminiumlegeringen is 300 tot 500 V, terwijl het 500 tot 700 V is voor magnesiumlegeringen.
Welke materialen kunnen worden afgewerkt met MAO-coating?
Microboogoxidatie op het aluminiumoppervlak
De MAO-coating is compatibel met verschillende metalen en legeringen, zoals aluminium, magnesium, titanium, enz. De onderstaande tabel benadrukt de belangrijkste metalen en legeringen met hun korte beschrijving;
| Legeringen | Grades | Key Properties | Voorbeelden van toepassingen |
| Aluminiumlegeringen | 6061, 7075, 2024 | Lichtgewicht materiaal met thermische en elektrische geleidbaarheid | Onderdelen voor de lucht- en ruimtevaart, automobielindustrie, elektronische behuizingen, warmtewisselaars, etc. |
| Magnesium legeringen | AZ31B, AZ91D | Lichtgewicht en hoge sterkte | Behuizingen van elektronica, elektrisch gereedschap, sportuitrusting |
| Titanium legeringen | Ti-6Al-4V, Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo | Hoge sterkte, uitstekende corrosiebestendigheid, biocompatibiliteit | Lucht- en ruimtevaartcomponenten, maritieme toepassingen, apparatuur voor chemische verwerking, enz. |
| Niobium | C-103, Nb-1Zr | Hoog smeltpunt, uitstekende corrosiebestendigheid, supergeleiding | Supergeleiders, raketmondstukken, medische implantaten, etc. |
| Koperlegeringen | C11000 C17200 | Uitstekende elektrische geleidbaarheid, goede thermische geleidbaarheid, corrosiebestendigheid | Warmtewisselaars, loodgieterscomponenten, architectonische items |
Toepassingen van microboogoxidatie op magnesiumlegeringen
Zijn uw magnesiumproducten vergelijkbaar met de onderstaande toepassingsvoorbeelden (niet beperkt tot)? Zo ja, dan is microboogoxidatiecoating een geschikte optie voor de afwerking van metalen oppervlakken.
Automotive Industry
MAO-behandelde oxidelagen zijn klevend en milieuvriendelijk. Daarom worden motoronderdelen die bestand zijn tegen hoge temperaturen en spanningen vaak gecoat met metaalboogoxidatie. Daarnaast kunt u afwerken met specifieke oppervlaktetexturen of thermische geleidbaarheid.
●Motorblokken voor auto's
●Transmissie-assemblages
●Cilinderkopdeksel
●Onderdelen van het stuurwiel
● Ophangarmen
Luchtvaartindustrie
De vermoeiingsweerstand van magnesiumcomponenten kan worden verbeterd door MAO, wat essentieel is voor de luchtvaartindustrie. Daarnaast helpt de coating ook het risico op materiaaldegradatie in zware omstandigheden te voorkomen. Dit is geschikt voor zowel structurele als niet-structurele onderdelen in de lucht- en ruimtevaart.
●Vliegtuigversnellingsbakbehuizingen
●Rotorbladcomponenten
●Structurele ondersteuningen
●Satellietpanelen
●Behuizingen voor landingsgestellen
Elektronische industrie
MAO kan elektronische producten beschermen tegen extreme vochtigheid of blootstelling aan verontreinigende stoffen. Het voegt ook krasbestendigheid en esthetiek toe aan deze apparaten. De toepassingen zijn in smartphones, laptops en tablets.
● Laptopbehuizingen
● Smartphoneframes
● Tabletbehuizingen
●Camerabehuizingen
●Behuizingen voor draagbare apparaten
medische industrie
De coatings ondersteunen celadhesie en proliferatie voor integratie met omringend weefsel, wat gunstig is voor medische implantaten. Bovendien maakt het MAO-proces medische componenten antimicrobieel.
●Tandimplantaten
●Botschroeven
● Orthopedische implantaten
●Tijdelijke fixatieapparaten
●Chirurgische instrumenten
Sportindustrie
Herhaaldelijk gebruik is essentieel voor sportuitrusting, aangezien de harde oxidelaag die tijdens MAO wordt gevormd, uitstekende weerstand biedt tegen slijtage en impact voor deze gewenste duurzaamheid. Bovendien komt het vermogen om aangepaste oppervlaktetextuur te creëren hun esthetiek ten goede.
●Fietsframes
●Tennisracketframes
●Golfclubkoppen
●Vismolens
●Skibindingen
Probeer Boda nu!
Andere soorten oppervlakteafwerkingsprocessen
De microboogoxidatie is vergelijkbaar met de andere twee soorten oppervlakteafwerkingen, anodiseren en metaalplating. De MAO is echter superieur aan hen in termen van slijtvastheid en duurzaamheid.
MAO-coating versus andere afwerkingen
- MAO-recept: Hierbij wordt gebruikgemaakt van hoge spanning om plasmaontladingen in een elektrolyt te creëren, waardoor een dikke en harde oxidelaag ontstaat op lichte metalen zoals aluminium en titanium.
- Anodiseren: Het is een elektrochemisch proces met een lagere spanning dat een dunne oxidelaag produceert. De laag verbetert de corrosiebestendigheid en biedt diverse kleuropties.
- Metaalplateren: Het verwijst naar de afzetting van een metaallaag op een substraat via galvaniseren of elektroloze methoden. Deze afwerking biedt verschillende graden van corrosiebestendigheid, hardheid en esthetische aantrekkingskracht.
Opsommen
De slijtvastheid en duurzaamheid van metalen onderdelen kunnen aanzienlijk worden verhoogd met plasma-elektrolytische oxidatie (of microboogoxidatie). Deze afwerkingstechniek bestrijkt alle gebieden van het componentoppervlak uniform. De kristallijne oxidelaag kan aangepaste kleuren en andere eigenschappenverbeterende additieven bevatten. Over het algemeen is het ideaal voor het afwerken van onderdelen die worden blootgesteld aan toepassingen met hoge prestaties of zware omgevingen.
Bij Boda bieden wij uitgebreide afwerkingsdiensten, inclusief micro-boogoxidatie, anodiseren, metaalcoating en polijsten. Onze afwerkfaciliteit is uitgerust met geavanceerde machines en onze ingenieurs kunnen een aangepast oppervlak creëren volgens uw specificaties.
Veelgestelde vragen
Waarom wordt het microboogoxidatieproces ook wel plasma-elektrolytische oxidatie genoemd?
Microarc-oxidatie (MAO) wordt ook wel plasma-elektrolytische oxidatie (PEO) genoemd, omdat het gaat om het creëren van een plasma-ontlading in een elektrolytische oplossing. Deze ontlading genereert hoge energie om een oxidelaag te vormen op het oppervlak van het materiaal.
Hoe werkt het microboogoxidatieproces?
Het werkingsmechanisme is gebaseerd op het elektrochemische en plasma-ontladingsprincipe. Een hoge spanning op een metalen substraat ondergedompeld in een elektrolyt creëert microbogen of plasma-ontladingen. Vervolgens oxideert het het metalen oppervlak, waardoor een harde en corrosiebestendige coating ontstaat.
Wanneer MAO Coating gebruiken?
Het is ideaal voor het coaten van metalen componenten die worden blootgesteld aan zware omstandigheden, zoals in de lucht- en ruimtevaart, automobielindustrie en industriële toepassingen.
Kan ik Micro-Arc Oxidized Coating op elk materiaal aanbrengen?
Het wordt voornamelijk toegepast op lichte metalen zoals aluminium, titanium en magnesium. Ze zijn niet geschikt voor ferrometalen vanwege verschillen in chemische en fysieke eigenschappen.