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微弧氧化技术

     微弧氧化技术是将铝、镁、钛等有色金属及其合金置于特殊的电解液中，利用特殊的电源设备在该材料表面微孔中产生微弧放电，在热化学、电化学、等离子体化学的共同作用下，在材料表面原位产生陶瓷层的表面处理技术。

 
    微弧氧化技术可以在铝、镁、钛等金属表面形成具有特殊功能的氧化膜层，达到提高材料耐蚀性、表面硬度、抗氧化性能，提高耐磨性等效果，具有以下特点:
 
    1）原位生长特点。生长过程发生在放点微区，开始阶段以对自然状态形成的低温氧化膜或成型过程形成的高温氧化皮进行原位结构转化及增厚生长为主。实验发现，大约有70%的氧化层存在于铝合金基体的表层。因此，样品表面尺寸变动不大。
 
    2）均匀生长特性。由于铝、镁氧化物的绝缘特性，在相同电参数条件下，薄区总是优先被击穿而生长增厚，最终达到整个样品均匀增厚。
 
    3）氧化层与基体之间存在着相当厚的过渡区，微弧氧化陶瓷层具有明显的3层结构分层，即表面疏松层、中间致密层和过渡层。
 
    4）通过改变工艺条件和在电解液中添加胶体微粒可以很方便地调整膜层的微观结构特征，获得新的微观结构，从而实现膜层的功能设计。
 
    5）微弧氧化处理工序简单，不需要真空或低温条件，前处理工序少；无污染、环保限制元素加入和无排放限制等；没有必要精确地控制溶液的温度，在45℃以下的溶液中可得到品质良好的陶瓷层。
 
    6）对材料的适应性宽，除铝合金外，还能在Zr、Ti、Mg、Ta、Nb等金属及其合金表面制备陶瓷层，尤其是用传统阳极氧化难于处理的合金，如铜含量比较高的铝合金、硅含量较高的铸造铝合金和镁合金等。
 
    20世纪90年代以来，美、德、俄、日等国加快了微弧氧化或火花放电阳极氧化技术的研究。目前俄罗斯在微弧氧化技术的研究与开发应用，无论是研究水平还是应用规模上都处于领先地位。国外微弧氧化技术研究方向主要集中在以下方面：
 
    1）对微弧氧化陶瓷层性能的继续改善；
 
    2）研制与大规模工业自动化生产相配套的大功率电源和自动化生产线，适应用于微弧氧化技术的工业化应用需要；
 
    3）优化溶液配方和工艺参数来提高电流效率、降低能耗等。
 
    我国从90年代开始研究微弧氧化技术。中科院金属研究所、北京师范大学、西安理工大学、哈尔滨工业大学、昆明理工大学、燕山大学、青岛化工学院和北京航空材料研究院、哈尔滨工程大学等先后开展了微弧氧化技术研究。主要集中于微弧氧化陶瓷膜成膜机理的探讨、设备改进、工艺因素与陶瓷膜性能的内在联系以及陶瓷膜结构和性能分析等方面。
 
    根据特性可以将微弧氧化陶瓷层分为腐蚀防护膜层、耐磨膜层、电保护膜层、光学膜层和功能性膜层。利用膜层高硬度、低磨损特性可用于活塞、马达、轴承等铝合金零件的表面处理；利用耐蚀性好的特点，可用于腐蚀性环境下的铝合金缸体、叶轮，管件、连接件零件的防腐处理；利用微弧氧化技术制备耐磨、耐热、耐蚀、耐热侵蚀涂层，并已成功地应用于石油、纺织、航空航天、兵器、船舶等工业；用于一些高速旋转的摩擦副、泵体密封端面、塑料膜压型、高炉风口、气体喷嘴、内燃机零件、气轮机叶片等的表面改性，将大幅度提高它们的使用性能和寿命。因此微弧氧化技术在民用、航空航天、涂层和装饰等领域具有广阔的发展前景.