Plazmová elektrolytická oxidace - Plasma electrolytic oxidation - Wikipedia

Plazmová elektrolytická oxidace (PEO), také známý jako elektrolytická oxidace plazmy (EPO) nebo mikroarc oxidace (MAO), je elektrochemické povrchová úprava proces generování kysličník nátěry na kovy. Je to podobné jako eloxování, ale zaměstnává vyšší potenciály, aby výboje[1] nastat a výsledný plazma upravuje strukturu oxidové vrstvy. Tento proces lze použít k zvětšení tloušťky (desítky nebo stovky mikrometrů) krystalický, oxidové povlaky na kovech, jako jsou hliník, hořčík[2] a titan. Protože se mohou prezentovat vysoko tvrdost[3] a souvislou bariéru, tyto povlaky mohou poskytnout ochranu proti mít na sobě, koroze nebo teplo stejně jako elektrická izolace.

Typický povrch PEO na hliníku, jak je vidět v SEM.
Jachta buben navijáku prochází zpracováním PEO. Níže; hotový buben navijáku instalován na jachtě.
Naviják. PNG

Povlak je a chemická přeměna z Podklad kov do jeho kysličník, a roste dovnitř i ven z původního kovového povrchu. Protože roste dovnitř do substrátu, má vynikající přilnavost na podkladový kov. Lze pokrýt širokou škálu slitin substrátu, včetně všech tvárných slitin hliníku a většiny litých slitin, i když vysoká hladina křemíku může snížit kvalitu povlaku.

Proces

Kovy jako hliník přirozeně tvoří a pasivující oxidová vrstva, která poskytuje střední ochranu proti korozi. Vrstva je silně přichycený na kovový povrch a při poškrábání se rychle znovu rozrostou. v konvenční eloxování, tato vrstva oxidu roste na povrchu kovu aplikací elektrického proudu potenciál, zatímco část je ponořena do kyselé elektrolyt.

Při plazmové elektrolytické oxidaci vyšší potenciály jsou použity. Například při plazmové elektrolytické oxidaci hliníku musí být použito alespoň 200 V. To místně přesahuje potenciál rozpadu dielektrika - rostoucího oxidového filmu a - výboje nastat. Tyto výboje vedou k lokalizovaným plazmatickým reakcím za podmínek vysoké teploty a tlaku, které modifikují rostoucí oxid. Procesy zahrnují tavení, tok taveniny, opětovné tuhnutí, slinování a zhuštění rostoucího oxidu. Jedním z nejvýznamnějších účinků je to, že se oxid částečně přeměňuje amorfní oxid hlinitý do krystalických forem, jako je korund (α-Al2Ó3) což je mnohem těžší.[3] Výsledkem je, že mechanické vlastnosti, jako je mít na sobě odpor a houževnatost jsou vylepšeny.

Použité vybavení

Část, která má být potažena, je ponořena do lázně elektrolyt který obvykle sestává z ředidla zásaditý řešení jako je KOH. Je elektricky připojen, aby se stal jedním z elektrody v elektrochemický článek, přičemž druhá „protielektroda“ je obvykle vyrobena z inertního materiálu, jako je nerezová ocel, a často se skládá ze stěny samotné lázně.

Mezi těmito dvěma elektrodami je aplikován potenciál přes 200 V. Mohou být kontinuální nebo pulzní stejnosměrný proud (DC) (v takovém případě je část jednoduše anoda v DC provozu), nebo střídavé impulsy (střídavý proud nebo „pulzní bipolární“ provoz), kde by mohla být právě protielektroda z nerezové oceli uzemněný.

Vlastnosti povlaku

Jedním z pozoruhodných rysů plazmových elektrolytových povlaků je přítomnost mikropórů a prasklin na povrchu povlaku[2]. Plazmové elektrolytické oxidové povlaky jsou obecně známé pro vysokou tvrdost, odolnost proti opotřebení a odolnost proti korozi. Vlastnosti povlaku však velmi závisí na použitém substrátu, jakož i na složení elektrolytu a použitém elektrickém režimu (viz část „Použité zařízení“ výše).

Dokonce i na hliníku se vlastnosti povlaku mohou velmi přesně lišit slitina složení. Například nejtvrdších povlaků lze dosáhnout u řady 2XXX slitiny hliníku, kde je nejvyšší podíl krystalické fáze korund (α-Al2Ó3), což má za následek tvrdost ~ 2000 HV, zatímco povlaky řady 5XXX mají méně této důležité složky a jsou proto měkčí. Profesor T. W. Clyne v Univerzita v Cambridge zkoumat základní elektrické a plazmové fyzikální procesy [1] podílející se na tomto procesu, kteří dříve objasnili některé mikromechanické vlastnosti[3] (& póry architektonické[4]), mechanické[3] a termální[5] vlastnosti PEO povlaků.

Reference

  1. ^ A b Dunleavy, C.S .; Golosnoy, I.O .; Curran, J. A.; Clyne, T.W. (2009). "Charakterizace výbojů během plazmové elektrolytické oxidace" (PDF). Technologie povrchů a povlaků. 203 (22): 3410. doi:10.1016 / j.surfcoat.2009.05.004.
  2. ^ A b Ibrahim, H .; Esfahani, S. N .; Poorganji, B .; Dean, D .; Elahinia, M. (leden 2017). „Resorbovatelné slitiny pro fixaci kostí, tváření a ošetření po výrobě“. Věda o materiálech a inženýrství: C. 70 (1): 870–888. doi:10.1016 / j.msec.2016.09.069. PMID  27770965.
  3. ^ A b C d Curran, J; Clyne, T (2005). "Termofyzikální vlastnosti plazmatických elektrolytických oxidových povlaků na hliníku". Technologie povrchů a povlaků. 199 (2–3): 168. doi:10.1016 / j.surfcoat.2004.09.037.
  4. ^ Curran, J. A.; Clyne, T.W. (2006). "Pórovitost v plazmatických elektrolytických oxidových povlacích". Acta Materialia. 54 (7): 1985. doi:10.1016 / j.actamat.2005.12.029.
  5. ^ Curran, J; Clyne, T (2005). "Tepelná vodivost plazmatických elektrolytických oxidových povlaků na hliníku a hořčíku". Technologie povrchů a povlaků. 199 (2–3): 177. doi:10.1016 / j.surfcoat.2004.11.045.

externí odkazy