Wat is plasma-elektrolytische oxidatie?
Plasma-elektrolytische oxidatie (PEO) is een van de verschillende processen die het oppervlak van een metalen voorwerp bedekken met een beschermende keramische laag. Materialen die op deze manier kunnen worden behandeld omvatten metalen zoals aluminium en magnesium, en de keramische coating is typisch een oxide. Het proces lijkt op anodiseren, maar gebruikt aanzienlijk hogere elektrische potentialen, die de vorming van plasma-ontladingen kunnen veroorzaken. Dit heeft de neiging om zeer hoge temperaturen en drukken langs het oppervlak van een werkstuk te creëren, wat kan resulteren in ietwat dikkere keramische coatings dan traditioneel anodiseren mogelijk is. De beschermende laag gecreëerd door plasma-elektrolytische oxidatie kan voordelen bieden zoals weerstand tegen corrosie en slijtage.
De eerste experimenten met plasma-elektrolytische oxidatie vonden plaats in de jaren 1950 en sindsdien zijn verschillende technieken ontwikkeld en verfijnd. Elk van de PEO-technieken werkt volgens hetzelfde basisprincipe, namelijk dat bepaalde metalen onder de juiste omstandigheden een beschermende oxidelaag kunnen vormen. Veel metalen vormen van nature een oxidelaag in aanwezigheid van zuurstof, maar deze is meestal niet erg dik. Om de dikte van de oxidebekleding te vergroten, moeten anodiseren en andere technieken worden gebruikt.
Op het meest basale niveau vertoont plasma-elektrolytische oxidatie een gelijkenis met traditioneel anodiseren. Het metalen werkstuk wordt neergelaten in een elektrolytbad en aangesloten op een elektriciteitsbron. In de meeste gevallen zal het metalen werkstuk als één elektrode functioneren, terwijl het vat dat de elektrolyt bevat de andere is. Elektriciteit wordt op de elektroden aangebracht, waardoor waterstof en zuurstof uit de elektrolytische oplossing vrijkomen. Terwijl de zuurstof vrijkomt, reageert het met het metaal en vormt een laag oxide.
Traditioneel anodiseren gebruikt ongeveer 15 tot 20 volt om een oxidelaag op een metalen werkstuk te laten groeien, terwijl de meeste plasma-elektrolytische oxidatietechnieken pulsen van 200 of meer volt gebruiken. Deze hoge spanning kan de diëlektrische sterkte van het oxide overwinnen, wat leidt tot de plasmareacties waarvan de techniek afhankelijk is. Deze plasmareacties kunnen temperaturen van ongeveer 30.000 ° F (ongeveer 16.000 ° C) veroorzaken, wat nodig is voor de vorming van de dikke oxidelagen die PEO-processen kunnen vormen.
De oxidebekledingen die kunnen worden gecreëerd via het plasma-elektrolytische oxidatieproces kunnen meer dan enkele honderden micrometers (0,0078 inch) dik zijn. Anodiseren kan ook worden gebruikt om oxidelagen tot ongeveer 150 micrometer (0,0069 inch) dik te maken, hoewel dat proces een sterke zuuroplossing vereist in tegenstelling tot de elektrolyt met verdunde base die gewoonlijk wordt gebruikt voor plasma-elektrolytische oxidatie. De eigenschappen van een PEO-coating kunnen ook worden gewijzigd door verschillende chemicaliën aan de elektrolyt toe te voegen of de timing van de spanningspulsen te variëren.