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微弧氧化简介及其在镁合金领域的应用
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一、微弧氧化简介
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1、微弧氧化发展历史
微弧氧化(MAO)又称为等离子体电解氧化(PEO)、微等离子体氧化、阳极火花沉积、火花阳极氧化等。20世纪30年代,德国工程师率先报道了微弧放电现象。20世纪50年代,美国的兵工厂开始研究阳极火花技术。进入20世纪90年代,荷兰、法国、葡萄牙、日本等更多国家也开始进入微弧氧化的研究行列,俄罗斯的研究水平一直处于世界领先地位。我国虽然从20世纪90年代中期,才开始关注微弧氧化技术,但目前在成膜机理、微弧氧化电源研发、工艺参数和电解液参数考量等方面也取得了很大进步。

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2、微弧氧化优点

微弧氧化技术及微弧氧化陶瓷层具有以下特点:

(1) 孔隙率低,从而提高了陶瓷层的耐腐蚀能力;
(2) 陶瓷层硬度高、耐磨性好;
(3) 陶瓷层在基体原位生长,膜层与基体结合紧密,不易脱落;
(4) 通过改变工艺条件,可以很方便地调整陶瓷层的微观结构、特征和获得新的微观结构,从而可实现陶瓷层的功能设计;
(5) 陶瓷层厚度易于控制,提高了微弧氧化的可操作性;
(6) 处理效率高:获得50μm左右的陶瓷层微弧氧化只需10-30min;
(7) 操作简单,不需真空或低温条件,前处理工序少,性价比高,适宜于自动化生产;
(8) 对材料的适应性宽,除铝、镁合金外,还能在Ti、Zr、Ta、Nb等金属及其合金表面生长陶瓷层;

(9) 微弧氧化技术对环境污染小,具有清洁工艺之称。


二、微弧氧化在镁合金领域的应用
镁合金被誉为“21世纪的绿色工程材料”,是目前最轻的金属结构材料,具有密度小、比强度和比刚度高、阻尼减震性好、导热及电磁屏蔽效果佳、机加工性能优良、易回收等优点。广泛用于航空航天、国防、汽车工业、电子通信、医疗及3C民用等行业。然而,镁合金化学和电化学活性很高,耐蚀性、耐磨性较差,很大程度上制约了镁合金的开发和应用。对镁及镁合金经过表面微弧氧化处理,可提高其使用特性,具有显著的经济和社会效益。


1、在笔记本电脑领域的应用

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戴尔、宏碁等笔记本电脑的A面和C面采用镁合金材质,微弧氧化+丝印工艺制备,拥有比同类产品轻1/3的便携体验。镁合金材质拥有坚韧、热量不积累机身不发烫、防辐射、环保可回收等优势,已成为当下旗舰笔记本的优先选择。

2、在自行车领域的应用

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2021年12月3日,中国自行车协会发布了《2022中国自行车电动自行车流行趋势报告》,称未来三到五年是消费升级的重要时期。镁合金一体式车架,采用微弧氧化与电泳复合工艺,既有效减轻了车身重量,又解决了铁车架和铝车架普遍存在的焊道不整齐、焊接有毛刺、焊穿孔、漏焊等现象。

3、在机箱壳体领域的应用

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数据显示,燃油成本大约占航空总成本的26%。结构轻量化使飞行器消耗的动力能够相应的减少,可以有效的降低飞行器耗费的燃料,从而达到节约能耗的目的。其次,轻量化意味着飞行器的推重比增大,对飞机而言其拥有了更高的运力,这在军事领域更是拥有巨大的实战意义。镁合金经过微弧氧化、导电氧化复合处理,既可以起到减重的效果,又可以满足机箱电磁屏蔽的需求。


4、在单兵武器领域的应用

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为满足未来作战远程投放、快速部署、机动作战的战术需求,军用武器装备不断向轻量化发展,尤其是单兵可穿戴装备方面。单兵主要用于侦察、爆破、通讯、情报等任务,减重需求迫切。镁锂单兵装备可用于:武器瞄准装置、望远镜、盔盖及悬挂装置、视频强化像增强器、平板式显示器、微型摄像机、听视觉保障装置、单兵外骨骼、防弹衣内填充板等。采用微弧氧化和电泳复合工艺处理,镁锂合金零件可通过国军标三防测试。

5、在卫星领域的应用

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航天器在轨期间会受到高低温交变、原子氧、带电粒子和紫外辐照等极端空间环境作用,严重威胁航天器在轨可靠性和寿命。高强镁合金及镁锂合金,满足了卫星减重和电磁屏蔽两大需求。而镁合金微弧氧化层,作为具有低吸收(αs)与高发射(εH)性能的热控涂层,可实现航天器表面的温度控制。

轻研合金全流程服务
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郑州轻研合金科技有限公司拥有合金真空熔铸、非真空熔炼、轧制、挤压拉拨、锻造、铸件、表面处理、热处理、机械加工9条生产线,能根据客户图纸进行设计选材、材料熔铸成形、机加、连接、表面处理到零部件的全系列、全流程服务。


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文章来源:郑州轻研合金


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