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微弧氧化技术的能耗研究

发布时间:2021-03-22浏览次数:702

微弧氧化技术发展了几十年,也取得了一定的研究成果,但该技术还有许多尚未解决的理论和实践问题。其中,对其工业化的发展约束最大的就是高能耗、低产出的问题,处理效率非常低(300A的输出电流仅可处理30dm2的样品,像目前在运行的微弧氧化生产线,无论从能量源的设计,还是到生产运行,电流密度一般都在10Adm2以上,能源利用率低下,不能满足经济的要求。所以研究低能耗、高产出的铝合金微弧氧化显得尤为重要。

国内外对微弧氧化的机理、工艺因素研究的比较多,而在试验过程中从能量的角度研究的较少。国外研究较系统的如俄罗斯的奔萨国立大学、俄罗斯国立工艺大学等,他们已经能在几十到几百平方分米表面积的铝合金零件上获得性能优异的微弧氧化层,并且处理过程经历的时间只需几分钟,每平方分米表面积耗电只有103"--'101Wf3引,具有很高的生产率。国内从能量角度研究微弧氧化较多的单位是北京师范大学低能核物理研究所,他们从上世纪90年代开始此项研究,并且通过大量的量热试验测定了微弧氧化试验中电能转化为热能的大小,发现有50----80%的电能是以热能的形式消耗掉的,一般来说,随浓度的增加,转化为热能的比例也会相应的增大。

在微弧氧化试验的过程中,伴随有火花放电、振动、温度升高等一系列的现象,而这些现象都要消耗一定的能量,所以导致整个试验的能耗过高、效率过低,本文根据微弧氧化的机理对试验过程中能量消耗的方式进行了归纳,由图11知,总电能△W与转化为溶液热能AQ的比值AQAW50'-'-'80%之间变化,因此,大量的能量浪费在溶液升温方面。其原因在于放电过程中,部分能量用于材料氧化,而剩余的能量由于随放电时间延长而主要用于加热电解液。

微弧氧化电源本身消耗的能量在5%左右,所以微弧氧化试验的有用功耗在总功耗的15"45%之间,它们包括电解液中的离子导电和材料氧化这两部分的能量。


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