铝镁合金MCC技术简介

复合膜层附着力好： (a) (b) (c)
图5 不同电泳工艺所得膜层的划圈试验表面形貌 (a) 直接电泳 (b) 化学转化/电泳 (c) 微弧氧化/电泳 直接电泳膜层的附着力等级为4级 化学转化/电泳复合膜层的附着力等级为2级 微弧氧化/电泳复合膜层的附着力等级为1级
复合膜层耐蚀性优异：
处理 工件 流体动力发生器
电解液 泵
电解液（专利2，3）
压缩空气 专利1：一种峰值电流输出模式下 的微弧氧化电参量控制方法
图9 微弧氧化系统原理图
专利2：铝合金铸件微弧氧化处理 电解溶液 专利3：镁合金表面处理工艺
电解液： 低碱浓度溶液，不含Cr，重金属及氨 能源消耗量： Mg = 0.01 KWH /micron dm2 ，Al = 0.05 KWH /micron dm2 成膜速率： Mg: 1µm/min; Al: 0.5-1µm/min
改 良: 替代传统的铝、镁、钛合金的表面处理工艺， 如等离子和热陶瓷喷凃, 镀铬, 硬质阳极氧化, 镀镍, 金 刚砂镀层, 铬化等传统工艺 推 广: 应用MAO或MCC工艺于轻合金工件,提高性能, 为替代钢材、铸铁等传统材料奠定性能基础
铝、镁合金微弧复合(MCC)处理技术
南京浩穰环保科技有限公司
提纲
微弧氧化（MAO）的技术原理和特点 微弧复合处理（MCC）技术原理和特点 团队现有的设备和技术优势 微弧复合处理技术的市场前景
1 微弧氧化的技术原理和特点
1.1 微弧氧化技术原理
微弧氧化是将铝、镁合金样品置于脉冲电场环境的电解液中，样品 表面因受端电压作用而发生微弧放电，所产生的高温高压条件使微区的 铝、镁原子与溶液中的活化氧离子结合生成有陶瓷结构特征的氧化层。
4.2 内燃机系统
MAO处理（ 1000 小时台架试验后仍 保持完好） 未经MAO处理 （ 300小时台架试 验后失效）
图15 MAO处理铝合金汽油机内壁及活塞 （替代电镀铬，彻底解决污染排放问题）
图14 汽车发动机铝制天然气活塞 （解决铝制大马力天然气发动机活塞“烧 顶”技术难题，东风汽车写入产品图纸）
图10 MCC中试研究基地
恒压控制 恒流控制 恒峰值电流控制，脉 宽脉数独立可调
图11基于对工艺原理科学理解的电源研制不断进步
4 微弧复合处理技术的市场前景
4.1 国防军工以及航空航天
图12 MAO处理的登陆艇铝合金桨叶 （1000小时台架试验后没有明显腐蚀点， 被海军装备部列入艇上装备防腐处理验收 大纲） 图13 MCC处理镁合金卫星吊舱 （提高镁合金抗腐蚀性能，延长零部件在 外太空等恶劣环境下的使用寿命——
2 微弧复合处理技术原理和特点
2.1微弧复合处理技术原理 微弧氧化陶瓷层的多孔结 构， 易与多种材料结合形成 复合膜层，提供多元化的功 能，展现出陶瓷层作为“过 渡处理层”的优越性。
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图2 镁合金表面微弧氧化陶 瓷层表面形貌
多 种 材 料

聚合物 ：聚四氟乙烯, 电泳漆, 粉末涂层, 有机-无机聚合物 —用于增强耐磨损及抗腐蚀性 金 属 ：化学镀镍， PVD/CVD: Cr, Mo, Ni —用于增强耐磨性和美观性 陶 瓷 ：PVD, CVD, Sol Gel(溶胶-凝胶法) —用于增强耐磨损及抗腐蚀性能
图1 微弧氧化技术原理示意图
1.2 微弧氧化工艺特点
“微弧”特点放宽了对预处理洁净要求，可“干式” 前处理以节约水资源 自我氧化机制可实现物质消耗的最小化 复杂形状工件上可获得均匀的膜层， 包括工件内表面 及内孔 低碱浓度电解液（不含Ｃｒ，重金属及氨），符合绿色 环保要求 陶瓷层具有优异的综合性能
团队目前有涉及管理、材料学、自动控制和 电力电子专业的研究人员9 人（6名博士）， 形成了一支专业结构健全、人员稳定的研究 队伍，组建了专门的研究基地（图10)，目前 已累计已完成微弧氧化设备与工艺技术推广 20余条线，获得发明专利授权4项，2005年 以“铝、镁合金微弧氧化处理设备和工艺技术 研究开发”获得国家科技二等奖。
4.3 汽车行业
汽车后盖 变速箱壳体
轮毂
发动机
图16 镁合金MCC处理汽车零部件 （GM汽车通过科技部国际合作计划已将团队研发的MCC 技术列入汽车用镁合金表面处理主流技术)
4.4 3C电子产品
图17 镁合金MCC处理手机和笔记本外壳 （MCC处理解决了镁合金微弧氧化性能较差和颜色单一的难题)
前景预测
复合膜层满足产品颜色需求：
图7 MAO处理镁合金 图8 MCC处理镁合金
MCC处理镁合金，可得到黑色、灰色、红色等不同颜 色复合膜层，解决了微弧氧化陶瓷层颜色单一的难题，满 足市场对镁合金外观要求。
3 团队现有的设备和技术优势
电极 1 电极 2 脉冲电源（专利1） 热交换器 等离子 放电 电源
6
Corresion Rate of Mg / mm/year
5.1
5 4 3 2 1
3.8
0.137 Biblioteka .105 0.074 0.008 0.006
0.1
0.0
MAO 15µm AZ31B(Polished) MAO 5µm MCC 30um MAO 10µm AZ31B MCC 20um
图6 不同处理镁合金的平均腐蚀速率* *通过氢气收集试验结果计算（浸泡120小时, 25℃, 5 wt.% NaCl）
2.2 微弧复合处理工艺优点（以微弧电泳为例）
工艺简单环保：
除 油 水 洗 水 洗 酸 洗 纯水 洗 水 洗 电 泳 水 洗 UF 水洗 表 调 磷 化 纯水 洗 水 洗 固 化
图3 传统电泳工艺流程图 除 油 水 洗 UF水洗 微弧氧化 纯水洗 水 洗 固 化 电 泳
图4 微弧电泳工艺流程图
微弧-电泳工艺相对于传统电泳工艺处理工序减少了6道， 缩短处理周期，并避免大量废水的排放。