«Микродуговое оксидирование (МДО) — это процесс обработки поверхности, который повышает износостойкость, коррозионную стойкость и твердость за счет образования на поверхности оксидного слоя, похожего на керамику»
Изготовленные детали требуют чистота поверхности для улучшения внешнего вида и защиты базовых материалов от эксплуатационных и экологических условий. Среди многих методов защитного покрытия и обработки, Микродуговое оксидирование используется для цветных металлов для создания тонкого оксидного слоя материала подложки. Этот твердый, износостойкий и коррозионно-стойкий оксидный слой увеличивает срок службы продукта.
Процесс покрытия МДО основан на электрохимической операции и обработке искрами с помощью высоковольтного электрического тока. Вы можете применять микродуговое оксидирование для алюминия, цинка, магния, титана, меди и т. д.
В этой статье мы объясним, что такое микродуговое оксидирование, его процесс, преимущества и области применения.
Что такое микродуговое оксидирование?
Эта обработка поверхности металла также известна как плазменно-электролитическое окисление, процесс создания оксидных слоев материала подложки с помощью электрохимической и плазменной обработки. В этом процессе используется высокое напряжение (до 600 В), которое генерирует плазменную дугу на электродах заготовки, которая очищает сформированный оксидный слой в более жесткую поверхность. Этот закаленный оксидный слой растет в обоих направлениях: внутрь и наружу.
Микродуговое оксидирование
Кристаллическое оксидное покрытие с микродуговым оксидированием увеличивает срок службы изделия в 2-4 раза. Оно действует как барьер для внешних факторов, влаги, химического воздействия, колебаний температуры и т. д. Покрытие МДО также позволяет пропитывать изделия различными красителями и цветами для придания индивидуального внешнего вида.
Различные отрасли промышленности, такие как автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность, военная промышленность, сельское хозяйство и т. д., используют микродуговое оксидирование для придания легким компонентам высокой стойкости к коррозии и износу, что повышает их жизнь продукта и надежность. Толщина этого упрочненного оксидного покрытия составляет микрометры, например, 20, 40 или 60 мкм и выше. Более того, твердость поверхности может быть достигнута в диапазоне 1500-2000 HV, тогда как она может достигать шероховатость поверхности (Ra) 20 мкм или ниже.
Попробуйте Пролеан прямо сейчас!
Принцип работы микродугового оксидирования
Работа микродугового оксидирования основана на электрохимических реакциях и обработке плазменной дугой. Сначала электролиз формирует оксидный слой. Затем плазменная дуга высокого напряжения кристаллизует оксидный слой. Таким образом, его можно сравнить с процессами анодирования, за исключением обработки плазмой высокого напряжения. Он развивает оксид металла таким же образом, как и анодирование, и установка также похожа.
Работа процесса микродугового оксидирования
Настройка МАО:
- Источник питания: Высоковольтный, высокочастотный источник переменного/постоянного тока
- Электролит: Водные растворы электролитов (часто на основе силикатов)
- Анод: Заготовка (алюминий, титан, магниевый сплав и т. д.)
- Катод: Противоэлектрод (обычно нержавеющая сталь или графит)
- Система контроля: Компьютерный мониторинг и регулировка параметров, напряжения, тока, времени и т.д.
- Технологический резервуар: Изготовлены из химически инертных и прочных материалов, таких как закаленная сталь с покрытием или керамика.
Далее приведены этапы, необходимые для работы плазменно-электролитического оксидирования или дугового оксидирования металлов:
Шаг 1: Процесс окисления металла
На первом этапе обезжиренные и тщательно очищенные заготовки погружаются в электрохимическую ванну. Подключаем заготовку как анод, а вторичный электрод как катод. При включении питания (приблизительно 200 В) происходит анодная реакция;
В процессе окисления металл теряет электроны и образует ионы металла.
Давайте возьмем пример алюминия;
Анодное окисление алюминия: Al→Al3++3e-
Затем электролитический раствор разлагается и образует кислород (O2). Ион металлического алюминия реагирует со свободным кислородом и создает слой оксида алюминия;
2Al3++3O2−→Al2O3
Между тем, толщина оксидного слоя зависит от таких факторов, как приложенное напряжение, ток, время обработки, тип электролита и тип материала.
Шаг 2: Процесс плазменного разряда
По мере увеличения напряжения температура растет и это создает разряд на аноде (заготовке) или высокую температуру. Разряженная плазменная дуга распространяется по поверхности заготовки и кристаллизует оксидный слой.
Этот процесс высокого давления и температуры устраняет поверхностные неровности и трещины толщины, которые могут присутствовать на анодированном слое. Кроме того, полученная твердость может отличаться от таких переменных, как напряжение, толщина оксидного слоя и т. д.
Шаг 3: Включение электролитных элементов
Это шаг, на котором вы можете настроить свойства покрытия микродугового оксидирования. Это означает заполнение электролитными элементами пористой поверхности обработанной заготовки. Вы можете пропитывать пользовательские цвета и другие добавки, повышающие производительность. Это включение является постоянным и не выцветает со временем.
Каковы преимущества микродугового оксидирования?
Ниже приведены основные преимущества микродугового оксидирования.
- Комплексное покрытие
В отличие от обычных металлических покрытий, плазменно-электролитическое оксидирование создает равномерное покрытие по поднутрениям, каналам, канавкам, углам и краям. Таким образом, вы получаете постоянные защитные свойства по всему компоненту.
- Высокая устойчивость к деформации
Кристаллическая микроструктура плазменно-электролитического оксидирования обеспечивает высокую твердость. Эта структура исключает термические деформации или механические напряжения, обеспечивая устойчивость к пятнам. В результате повышается поверхностный износ и трещиностойкость ваших деталей.
- Превосходная коррозионная стойкость
Химически инертная, похожая на керамику поверхность покрытия MAO значительно повышает коррозионную стойкость даже в суровых условиях. Кроме того, вы можете дополнительно настроить его для создания более толстых слоев оксида в зависимости от условий, в которых будут подвергаться детали. Поэтому он также может быть подходящим вариантом для предварительной обработки для дополнительных защитных покрытий.
- Диэлектрические свойства
Микродуговая оксидированная поверхность демонстрирует диэлектрические свойства поверхности подложки, которые можно архивировать, контролируя толщину оксидного слоя в процессе. Она может достигать диэлектрической прочности на пробой до 79 кВ/мм.
- Тепловой барьер
Включение силикатов в процесс нанесения покрытия методом дугового оксидирования может привести к получению покрытий, богатых муллитом. Это служит эффективным термическим барьером, что делает его идеальным для покрытия металлических компонентов в условиях высоких температур.
Каковы переменные процесса микродугового оксидирования?
Конечные характеристики оксидированного плазменной дугой слоя во многом зависят от переменных процесса, от напряжения и частоты до PH электролита. Использование настройки этих методов обработки поверхности напрямую связано с оптимизацией переменных процесса.
Ниже приведен краткий обзор основных параметров процесса микродугового оксидирования;
Состав электролита
Какой тип электролитических растворов вы используете? Какова концентрация солей, кислот и других добавок? Какова температура электролита? Каков уровень pH электролита? Все эти факторы указывают на состав электролита и напрямую влияют на конечные свойства слоя микродугового оксидирования.
Напряжение и плотность тока
Напряжение питания и плотность тока имеют решающее значение для инициирования и поддержания плазменных разрядов, формирующих оксидный слой. Более высокое напряжение и плотность тока приводят к быстрому росту толщины покрытия.
Импульсный режим и частота
Во-первых, рабочий цикл импульсов влияет на микроструктуру, пористость и механические свойства покрытия. Во-вторых, высокочастотный ток формирует равномерный слой. Поэтому оптимизируйте режим и частоту импульсов.
Время обработки
Какова продолжительность процесса обработки? Более длительная продолжительность создает более толстые слои покрытия. Однако чрезмерное время может привести к высокой пористости и микротрещинам.
Материал заготовки
Различные металлы могут потребовать определенных корректировок переменных процесса для достижения оптимальных результатов. Например, оптимальное напряжение для алюминиевых сплавов составляет от 300 до 500 В, тогда как для магниевых сплавов оно составляет от 500 до 700 В.
Какие материалы можно обрабатывать с помощью МДО-покрытия?
Микродуговое оксидирование на поверхности алюминия
МДО-покрытие совместимо с различными металлами и сплавами, такими как алюминий, магний, титан и т. д. В таблице ниже приведены основные металлы и сплавы с их кратким описанием;
| Сплавы | Оценки | Ключевые свойства | Примеры маркировки |
| Алюминиевые сплавы | 6061, 7075, 2024 | Легкий материал с тепло- и электропроводностью | Детали для аэрокосмической и автомобильной промышленности, корпуса электронных устройств, теплообменники и т. д. |
| Магниевые сплавы | АЗ31Б, АЗ91Д | Легкий и высокопрочный | Корпуса для электроники, электроинструменты, спортивное оборудование |
| Титановые сплавы | Ti-6Al-4V, Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo | Высокая прочность, отличная коррозионная стойкость, биосовместимость | Компоненты для аэрокосмической отрасли, судостроение, оборудование для химической обработки и т. д. |
| ниобий | С-103, Nb-1Zr | Высокая температура плавления, отличная коррозионная стойкость, сверхпроводимость | Сверхпроводники, сопла ракет, медицинские имплантаты и т. д. |
| Медные сплавы | C11000 C17200 | Отличная электропроводность, хорошая теплопроводность, коррозионная стойкость | Теплообменники, сантехнические компоненты, архитектурные элементы |
Применение микродугового оксидирования магниевых сплавов
Похожи ли ваши изделия из магния на примеры применения, приведенные ниже (список не исчерпывающий)? Если да, то микродуговое оксидирование является подходящим вариантом финишной обработки металлических поверхностей.
Автомобильная промышленность:
Оксидные слои, обработанные MAO, являются адгезивными и экологически устойчивыми. Таким образом, высокотемпературные и нагруженные компоненты двигателя часто покрываются металлическим дуговым оксидированием. Кроме того, вы можете закончить с определенными поверхностными текстурами или теплопроводностью.
● Блоки цилиндров автомобильных двигателей
●Трансмиссионные узлы
●Крышка головки цилиндра
● Компоненты рулевого колеса
●Рычаги подвески
Аэрокосмическая промышленность:
Технология микродугового оксидирования (МАО) позволяет повысить усталостную прочность магниевых компонентов, что крайне важно для авиационной промышленности. Кроме того, такое покрытие помогает избежать риска деградации материала в агрессивных средах. Это подходит как для конструкционных, так и для неконструкционных элементов аэрокосмической отрасли.
●Корпуса авиационных редукторов
●Компоненты лопастей ротора
●Конструкционные опоры
●Спутниковые панели
●Корпуса для шасси
Электронная промышленность
МАО может защищать электронные продукты от экстремальной влажности или воздействия загрязняющих веществ. Он также добавляет устойчивость к царапинам и эстетику этим приборам. Его применение в смартфонах, ноутбуках и планшетах.
●Корпуса для ноутбуков
● Рамки для смартфонов
●Корпуса для планшетов
●Корпуса фотоаппаратов
●Корпуса для носимых устройств
Медицинская промышленность:
Покрытия поддерживают адгезию и пролиферацию клеток для интеграции с окружающими тканями, что полезно для медицинских имплантатов. Кроме того, процесс МАО делает медицинские компоненты антимикробными.
●Зубные имплантаты
●Костные винты
● Ортопедические имплантаты
●Временные фиксирующие устройства
●Хирургические инструменты
Спортивная индустрия
Повторное использование имеет важное значение для спортивного инвентаря, поскольку твердый оксидный слой, образующийся в процессе МДО, обеспечивает отличную устойчивость к истиранию и ударам для этой желаемой долговечности. Кроме того, возможность создания индивидуальной текстуры поверхности улучшает их эстетику.
●Велосипедные рамы
●Рамки теннисных ракеток
●Головки клюшек для гольфа
●Рыболовные катушки
● Лыжные крепления
Попробуйте Пролеан прямо сейчас!
Другие типы процессов обработки поверхности
Микродуговое оксидирование сравнимо с двумя другими виды отделки поверхности, анодирование и металлизация. Однако МДО превосходит их по износостойкости и долговечности.
Покрытие МДО по сравнению с другими покрытиями
- МАО: Он использует высокое напряжение для создания плазменных разрядов в электролите, образуя толстый и твердый оксидный слой на легких металлах, таких как алюминий и титан.
- Анодирование: Это Электрохимический процесс с низким напряжением, который создает тонкий слой оксида. Слой повышает коррозионную стойкость и допускает различные варианты окраски.
- Металлическое покрытие: Это относится к нанесению слоя металла на подложку с помощью гальванопокрытия или химического метода. Эта отделка обеспечивает различные степени коррозионной стойкости, твердости и эстетической привлекательности.
Подведение итогов
Износостойкость и долговечность металлических деталей можно значительно повысить с помощью плазменно-электролитического оксидирования (или микродугового оксидирования). Этот метод отделки полностью и равномерно покрывает все области поверхности компонента. Кристаллический оксидный слой может вмещать индивидуальные цвета и другие добавки, улучшающие свойства. В целом, он идеально подходит для отделки деталей, которые будут подвергаться воздействию высокопроизводительных приложений или суровых условий.
В Boda мы предоставляем комплексные услуги отделочные услуги, включая микродуговое оксидирование, анодирование, металлическое покрытие и полировку. Наше финишное производство оснащено передовым оборудованием, и наши инженеры могут достичь индивидуальной поверхности в соответствии с вашими требованиями.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Почему процесс микродугового оксидирования также называют плазменно-электролитическим оксидированием?
Микродуговое оксидирование (МДО) также называется плазменно-электролитическим оксидированием (ПЭО), поскольку оно подразумевает создание плазменного разряда в электролитическом растворе. Этот разряд генерирует высокую энергию для формирования оксидного слоя на поверхности материала.
Как работает процесс микродугового оксидирования?
Его рабочий механизм основан на принципе электрохимического и плазменного разряда. Высокое напряжение на металлической подложке, погруженной в электролит, создает микродуги или плазменные разряды. Затем оно окисляет поверхность металла, создавая твердое и коррозионно-стойкое покрытие.
Когда следует использовать покрытие МДО?
Идеально подходит для покрытия металлических деталей, подвергающихся воздействию агрессивных сред, например, в аэрокосмической, автомобильной и промышленной отраслях.
Можно ли наносить покрытие Micro-Arc Oxidized на любой материал?
В основном применяется к легким металлам, таким как алюминий, титан и магний. Они не подходят для черных металлов из-за различий в химических и физических свойствах.