L’ossidazione elettrolitica al plasma (PEO) è uno dei numerosi processi che rivestono la superficie di un oggetto metallico con uno strato protettivo di ceramica. I materiali che possono essere trattati in questo modo includono metalli come alluminio e magnesio e il rivestimento ceramico è tipicamente un ossido. Il processo ha una somiglianza con l’anodizzazione ma utilizza potenziali elettrici sostanzialmente più elevati, che possono causare la formazione di scariche di plasma. Ciò tende a creare temperature e pressioni molto elevate lungo la superficie di un pezzo, che possono risultare in rivestimenti ceramici un po’ più spessi rispetto a quelli di cui è capace l’anodizzazione tradizionale. Lo strato protettivo creato dall’ossidazione elettrolitica al plasma può fornire vantaggi come la resistenza alla corrosione e all’usura.
I primi esperimenti con l’ossidazione elettrolitica al plasma risalgono agli anni ‘1950 e da allora sono state sviluppate e perfezionate varie tecniche. Ciascuna delle tecniche PEO funziona sullo stesso principio di base, ovvero che alcuni metalli possono essere indotti a formare un rivestimento protettivo di ossido nelle condizioni corrette. Molti metalli formeranno naturalmente uno strato di ossido in presenza di ossigeno, ma di solito non è molto spesso. Per aumentare lo spessore del rivestimento di ossido, è necessario utilizzare l’anodizzazione e altre tecniche.
Al livello più elementare, l’ossidazione elettrolitica al plasma ha una somiglianza con l’anodizzazione tradizionale. Il pezzo di metallo viene calato in un bagno elettrolitico e collegato a una fonte di elettricità. Nella maggior parte dei casi il pezzo di metallo funzionerà come un elettrodo, mentre la vasca che contiene l’elettrolita è l’altro. L’elettricità viene applicata agli elettrodi, che provoca il rilascio di idrogeno e ossigeno dalla soluzione elettrolitica. Quando l’ossigeno viene rilasciato, reagisce con il metallo e forma uno strato di ossido.
L’anodizzazione tradizionale utilizza circa 15-20 volt per far crescere uno strato di ossido su un pezzo di metallo, mentre la maggior parte delle tecniche di ossidazione elettrolitica al plasma utilizzano impulsi di 200 o più volt. Questa alta tensione è in grado di superare la rigidità dielettrica dell’ossido, che è ciò che porta alle reazioni del plasma da cui dipende la tecnica. Queste reazioni al plasma possono creare temperature di circa 30,000°F (circa 16,000°C), necessarie per la formazione degli spessi strati di ossido che i processi PEO sono in grado di formare.
I rivestimenti di ossido che possono essere creati attraverso il processo di ossidazione elettrolitica al plasma possono avere uno spessore superiore a diverse centinaia di micrometri (0.0078 pollici). L’anodizzazione può anche essere utilizzata per creare strati di ossido fino a circa 150 micrometri (0.0069 pollici) di spessore, sebbene tale processo richieda una soluzione acida forte rispetto all’elettrolita di base diluito solitamente utilizzato per l’ossidazione elettrolitica al plasma. Le proprietà di un rivestimento in PEO possono anche essere alterate aggiungendo vari prodotti chimici all’elettrolita o variando i tempi degli impulsi di tensione.