اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی

معرفی


اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی (PEO) یا اکسیداسیون میکرو جرقه (MAO) یک روش نوین و ارتقاءیافته مهندسی سطح برای اصلاح سطح فلزات سبک نظیر آلومینیوم، تیتانیوم، منیزیم و فلزاتی نظیر بیسموت، بلریم، هافنیوم، تانتالیوم، تنگستن، زیرکونیم و نیوبیوم از طریق ایجاد یک پوشش اکسید سرامیکی بر سطح آن‌ها می‌باشد. در حقیقت این فرایند، برای فلزات و آلیاژهایی که در محلول‌های آبی اکسید پایدار دارند، مناسب است. فرایند پوشش‌دهی PEO یک فرایند پیچیده فیزیکی، شیمیایی و الکتروشیمیایی است که متشکل از فرایندهای جزئی هم‌زمان شامل تشکیل فیلم اکسیدی، انحلال، شکست دی‌الکتریک، یونیزه شدن گازها و تشکیل پلاسما است. پوشش حاصل‌شده ازنظر ترکیب، شامل اکسید فلز پایه و ترکیبات پیچیده شبه سرامیکی ناشی از اجزاء الکترولیت است. درنتیجه شرایط ایجاد پوشش‌های کامپوزیتی با افزودن ترکیبات و ذرات مختلف برای کاربردهای چندمنظوره وجود دارد. این پوشش‌ها دارای ساختار دولایه شامل یک‌لایه فشرده درونی و یک‌لایه متخلخل بیرونی با تخلخل‌هایی در مقیاس نانومتر و میکرومتر هستند. این روش می‌تواند مقاومت به خوردگی و سایش را افزایش دهد یا خواص کاربردی دیگری نظیر کاهش ضریب اصطکاک، مقاومت حرارتی، خواص نوری و خاصیت دی الکتریک را برای سطح فلز یا آلیاژ فراهم کند. این پوشش همچنین می‌تواند به عنوان زیر لایه ای برای پوشش های دیگر استفاده شود و خواصی مانند بارپذیری و چسبندگی پوشش مد نظر را افزایش دهد. 

مزایا

* عدم تخریب خواص مکانیکی زیرلایه به دلیل حرارت ورودی ناچیز
* عدم نیاز به آماده سازی اولیه زیرلایه
* عدم وابستگی فرایند به شکل و اندازه قطعه
* سادگی عملکرد تجهیزات و عدم نیاز به خلأ و تجهیزات گازهای حفاظتی
* فرایندی بی خطر و دوست دار محیط زیست (عدم استفاده از محیط های اسیدی و عناصر سنگین)
* گستره وسیعی از خواص سطحی چون مقاومت بالا به خوردگی و سایش، خواصی کاربردی نظیر دما-نوری، عایق دی الکتریک، سد حرارتی و …
* ایجاد پوشش با ضخامت یکنواخت در سرتاسر قطعه
* امکان ایجاد پوشش در محدوده ضخامت‌های 1 تا 200 میکرون با کنترل شرایط فرایند
* امکان استفاده به عنوان یک میان لایه برای سایر فرایندهای پوشش دهی
* تطبیق پذیری پوشش با نوع کاربرد از طریق کنترل پارامترهای فرایند
اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی
اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی

معایب

* استفاده از ولتاژو جریان های بالا، بالاتر از شکست دی الکتریک اکسید
* احتمال برق گرفتگی در صورت بی احتیاطی
* نیاز به منابع تغذیه پیچیده با توان بالا
* نیاز به سیستم چیلر و سانتریفیوژ به منظور کاهش دمای محلول و خروج گاز هیدروژن آزاد شده در حین فرایند
* ناپایداری بعضی از الکترولیت های مصرفی
* ایجاد یک پوشش ترد و شکننده در مقابل های بارهای دینامیکی و استاتیکی
* کاهش استحکام خستگی قطعه به میزان 15-10 درصد

تکنیک انجام

اساس اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی همان اکسیداسیون آندی یا آندایزینگ است با این تفاوت که فرایند آندایزینگ در محلول اسیدی که برای محیط‌زیست خطرناک است؛ با ولتاژ سلول در محدوده 3 تا 50 ولت تا قبل از جرقه‌زنی انجام می‌شوند. اما فرایند PEO در یک حمام الکترولیتی محیط دوست قلیایی حاوی آلومینات، فلوراید، بورات، فسفات و سیلیکات با ولتاژی بالاتر از پتانسیل شکست دی‌الکتریک، در حد چند صد ولت صورت می‌گیرد که سبب رخ داد میکروتخلیه‌ها (پلاسما) می‌شود. این تخلیه‌های کوته‌عمر بخش مهم و ضروری فرایند هستند که امکان پیدایش پدیده‌ جرقه‌زنی روی سطح فلز را فراهم می‌کنند. رخداد شکست دی‌الکتریک و پدیده‌ جرقه‌زنی منجر به بسیاری از پدیده‌های فیزیکی (نظیر ذوب، کریستاله شدن، استحاله فازی در دماهای بالا و الکتروفورسیس)، شیمیایی (شیمی دما بالا و شیمی پلاسما) و همچنین فرایندهای الکتروشیمیایی می گردد. اين امر نه‌تنها اجازه تشکيل پوشش‌هايي از جنس اکسيد زيرلايه را مي‌دهد، بلکه امکان تشکيل اکسيدهاي پيچيده‌تر که حاوي عناصر موجود در الکتروليت هستند را نيز به وجود مي‌آورد. به‌طور مشخص ساختار همه‌ی پوشش‌های این فرایند شامل یک‌لایه سدی نازک که به سطح قویاً چسبیده با محدوده ضخامت کم بین 100 نانومتر تا 2 میکرومتر است و یک‌لایه اکسیدی سرامیکی مرکزی بالای لایه سدی یافت می‌شود که در طول فرایند توسط فرایند تخلیه پیوسته رشد می‌کند و درنهایت یک‌لایه با منافذ و تخلخل‌های پراکنده در پوشش تشکیل می‌شود. پارامترهای مختلفی بر فرایند PEO تاثیر می گذارند که ازجمله می-توان به ترکیب شیمیایی زیرلایه، ترکیب الکترولیت، دمای فرایند، زمان پوشش دهی و مشخصات منبع قدرت نظیر دانسیته جریان، ولتاژ، شکل موج، فرکانس و چرخه کاری اشاره کرد.
فرایند اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی همچنین با نام‌های اکسیداسیون ریز قوس، رسوب جرقه آندی، عملیات شیمیایی پلاسما آندی، آندایزینگ جرقه‌ای، اکسیداسیون تخلیه‌ای ریز قوس، اکسیداسیون آندی پلاسمایی و اکسیداسیون شیمیایی پلاسمایی نیز معرفی می‌شود.

ویژگی ها

سختي بالا

بیش از 2000 ویکرز

مقاومت به خوردگي عالی

بیش از 2000 ساعت مقاومت در آزمون سالت اسپری

مقاومت به سایش عالی

بدلیل سختی بالا و چسبندگی خوب

افزایش مقاومت به حرارت

بیش از 900 درجه سانتی گراد

افزايش طول عمر

گستره استفاده قطعات فلزی تا 3 الی 5 برابر نسبت به ماده بدون پوشش

قابلیت تحمل فشار

مدول الاستیک حدود 30 گیگاپاسکال

استحکام خستگی مطلوب

چسبندگی بالای متالورژیکی

محدوده گسترده ای از ترکیب شیمیایی

صنایع کاربردی

هوا و فضا

هوافضا

صنایع حمل و نقل

صنایع حمل و نقل

صنایع نظامی در اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی

صنایع نظامی

صنایع کشتی سازی در آندایزینگ

صنایع کشتی‌سازی

صنایع خودروسازی در اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی

صنایع خودروسازی

صنایع الکترونیک در اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی

صنایع الکترونیک

صنایع نساجی

صنایع نساجی

صنایع نفت و گاز

صنایع نفت و گاز

قطعات صنعتی در اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی

قطعات صنعتی

لوازم خانگی در اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی

صنایع لوازم خانگی

تجهیزات پزشگی در اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی

صنایع تجهیزات پزشکی

جهت انجام خدمات پوشش دهی و مشاوره تخصصی با ما تماس بگیرید