WikiDer > Плазменное электролитическое окисление - Википедия

Plasma electrolytic oxidation - Wikipedia

Плазменное электролитическое окисление (PEO), также известный как электролитическое плазменное окисление (EPO) или же микродуговое окисление (МАО), является электрохимический обработка поверхности процесс создания окись покрытия на металлы. Это похоже на анодирование, но в нем работают более высокие потенциалы, так что разряды[1] происходят и в результате плазма изменяет структуру оксидного слоя. Этот процесс можно использовать для увеличения толщины (десятки или сотни микрометров), в основном кристаллический, оксидные покрытия на металлах, таких как алюминий, магний[2] и титан. Потому что они могут показывать высокие твердость[3] и непрерывный барьер, эти покрытия могут обеспечить защиту от носить, коррозия или тепло, а также электрическая изоляция.

Типичная поверхность PEO на алюминии, если смотреть на SEM.
Яхта барабан лебедки проходящие обработку ПЭО. Ниже; законченный барабан лебедки установлен на яхте.
Лебедка.PNG

Покрытие представляет собой химическая конверсия из субстрат металл в его окись, и растет как внутрь, так и наружу от исходной металлической поверхности. Поскольку он прорастает внутрь субстрата, он отлично адгезия к металлу подложки. Покрытие можно наносить на широкий спектр сплавов подложки, включая все деформируемые алюминиевые сплавы и большинство литых сплавов, хотя высокие уровни кремния могут снизить качество покрытия.

Процесс

Металлы, такие как алюминий, естественным образом образуют пассивирующий оксидный слой, обеспечивающий умеренную защиту от коррозии. Слой сильно приверженец к металлической поверхности, и она быстро отрастет, если ее поцарапать. В обычное анодированиеэтот слой оксида выращивается на поверхности металла за счет применения электрического потенциал, при этом деталь погружена в кислотный электролит.

При плазменном электролитическом окислении выше потенциалы применяются. Например, при плазменном электролитическом окислении алюминия должно подаваться не менее 200 В. Это локально превышает потенциал пробоя диэлектрика растущей оксидной пленки, и разряды происходить. Эти разряды приводят к локальным плазменным реакциям в условиях высокой температуры и давления, которые модифицируют растущий оксид. Процессы включают плавление, плавление, повторное затвердевание, спекание и уплотнение растущего оксида. Одним из наиболее значительных эффектов является то, что оксид частично превращается из аморфный глинозем в кристаллические формы, такие как корунд (α-Al2О3) что намного сложнее.[3] В результате механические свойства, такие как носить сопротивление и стойкость улучшены.

Используемое оборудование

Покрываемая деталь погружается в ванну с электролит который обычно состоит из разбавленного щелочной решение например КОН. Он электрически подключен, чтобы стать одним из электроды в электрохимическая ячейка, при этом другой «противоэлектрод» обычно изготавливается из инертного материала, такого как нержавеющая сталь, и часто состоящий из стенки самой ванны.

Между этими двумя электродами приложены потенциалы более 200 В. Они могут быть непрерывными или импульсными. постоянный ток (DC) (в этом случае деталь просто анод в режиме постоянного тока) или чередующимися импульсами (переменный ток или «импульсный биполярный» режим), где противоэлектрод из нержавеющей стали может быть заземленный.

Свойства покрытия

Одной из замечательных особенностей покрытий из плазменного электролита является наличие микропор и трещин на поверхности покрытия.[2]. Плазменные электролитические оксидные покрытия обычно известны своей высокой твердостью, износостойкостью и коррозионной стойкостью. Однако свойства покрытия сильно зависят от используемого субстрата, а также от состава электролита и используемого электрического режима (см. Раздел «Используемое оборудование» выше).

Даже на алюминии свойства покрытия могут сильно различаться в зависимости от конкретного сплав сочинение. Например, самые твердые покрытия могут быть получены на серии 2XXX. алюминиевые сплавы, где наибольшая доля кристаллической фазы корунд (α-Al2О3), в результате чего твердость ~ 2000 HV, тогда как покрытия серии 5XXX содержат меньше этого важного компонента и, следовательно, более мягкие. Профессор Т. В. Клайн проводит обширную работу в Кембриджский университет исследовать фундаментальные электрические и плазменные физические процессы [1] участвуют в этом процессе, предварительно выяснив некоторые из микромеханических[3] (& поры архитектурные[4]), механический[3] и тепловой[5] характеристики покрытий ПЭО.

Рекомендации

  1. ^ а б Dunleavy, C.S .; Голосной, И.О .; Curran, J.A .; Клайн, Т. (2009). «Характеристика событий разряда при плазменном электролитическом окислении» (PDF). Технология поверхностей и покрытий. 203 (22): 3410. Дои:10.1016 / j.surfcoat.2009.05.004.
  2. ^ а б Ibrahim, H .; Исфахани, С. Н .; Poorganji, B .; Дин, Д .; Элахиния, М. (январь 2017 г.). «Резорбируемые сплавы для фиксации кости, формование и обработка после изготовления». Материаловедение и инженерия: C. 70 (1): 870–888. Дои:10.1016 / j.msec.2016.09.069. PMID 27770965.
  3. ^ а б c d Курран, Дж; Клайн, Т. (2005). «Теплофизические свойства плазменных электролитических оксидных покрытий на алюминии». Технология поверхностей и покрытий. 199 (2–3): 168. Дои:10.1016 / j.surfcoat.2004.09.037.
  4. ^ Curran, J.A .; Клайн, Т. (2006). «Пористость в плазменных электролитических оксидных покрытиях». Acta Materialia. 54 (7): 1985. Дои:10.1016 / j.actamat.2005.12.029.
  5. ^ Курран, Дж; Клайн, Т. (2005). «Теплопроводность плазменных электролитических оксидных покрытий на алюминии и магнии». Технология поверхностей и покрытий. 199 (2–3): 177. Дои:10.1016 / j.surfcoat.2004.11.045.

внешняя ссылка