微弧氧化

在微弧氧化過程中，化學氧化、電化學氧化、等離子體氧化同時存在,因此陶瓷層的形成過程非常複雜，還沒有一個合理的模型能全面描述陶瓷層的形成。

微弧氧化工藝將工作區域由普通陽極氧化的法拉第區域引入到高壓放電區域，克服了硬質陽極氧化的缺陷，極大地提高了膜層的綜合性能。微弧氧化膜層與基體結合牢固，結構緻密，韌性高，具有良好的耐磨、耐腐蝕、耐高温衝擊和電絕緣等特性。該技術具有操作簡單和膜層功能可控的特點，而且工藝簡便，環境污染小，是一項全新的綠色環保型材料表面處理技術，在航空航天、機械、電子、裝飾等領域具有廣闊的應用前景。

微弧氧化或等離子體電解氧化表面陶瓷化技術，是指在普通陽極氧化的基礎上，利用弧光放電增強並激活在陽極上發生的反應，從而在以鋁、鈦、鎂等金屬及其合金為材料的工件表面形成優質的強化陶瓷膜的方法，是通過用專用的微弧氧化電源在工件上施加電壓，使工件表面的金屬與電解質溶液相互作用，在工件表面形成微弧放電，在高温、電場等因素的作用下，金屬表面形成陶瓷膜，達到工件表面強化的目的。

微弧氧化技術的突出特點是：（1）大幅度地提高了材料的表面硬度，顯微硬度在1000至2000HV，最高可達3000HV，可與硬質合金相媲美，大大超過熱處理後的高碳鋼、高合金鋼和高速工具鋼的硬度；（2）良好的耐磨損性能；（3）良好的耐熱性及抗腐蝕性。這從根本上克服了鋁、鎂、鈦合金材料在應用中的缺點，因此該技術有廣闊的應用前景；（4）有良好的絕緣性能，絕緣電阻可達100MΩ。（5）溶液為環保型，符合環保排放要求。（6）工藝穩定可靠,設備簡單。（7）反應在常温下進行，操作方便，易於掌握。（8）基體原位生長陶瓷膜，結合牢固，陶瓷膜緻密均勻。

1、輸入電源：

採用三相380V電壓。

2、微弧氧化電源

因電壓要求較高(一般在，300—700V之間)，需專門定製。通常配備硅變壓器。

電源輸出電壓：0—750V可調

電源輸出最大電流：5A、10A、30A、50A、100A等可選。

3、微弧氧化槽及配套設施

槽體可選用PP、PVC等材質，外套不鏽鋼加固。可外加冷卻設施或配冷卻內膽。

4、掛具及陰極材料

掛具可選用鋁或鋁合金材質，陰極材料選用不溶性金屬材料，推薦不鏽鋼。

微弧氧化主要針對鋁、鎂、鈦、鋯、鈮、鉈等閥金屬（閥金屬是指在電解液中起到電解閥門作用的金屬）。微弧氧化處理可在酸性和鹼性電解液中進行，但由於酸性電解液對環境污染性較大現已較少使用。常用鹼性電解液體系包括硅酸鹽體系、磷酸鹽體系、鋁酸鹽體系等，在單一或者它們的複合電解液中，增加各種添加劑如鎢酸鹽、鉬酸鹽等，以達到提高膜層生長速率和緻密性等或者功能性膜層的目的。微弧氧化處理應根據基體材料的種類選用合適的電解液體系。

1.氧化液密度：不同液體有不同比重，大體比重在1.0—1.1不等。

2.氧化液工作電壓：300V—750V。

3.電流密度：液體不同，工件電流密度不同。大體約：每平方分米0.01—0.1安培。但也有大電流情況出現，且超過每平方分米8安培。

4.微弧氧化時間：10—60分鐘，時間越長，膜層越緻密，但粗糙度也增加。

5.液體酸鹼度：鹼性，PH通常為8—13

6.微弧氧化工藝流程：

去油 ---- 水洗 ---- 微弧氧化 ---- 純水洗 ---- 封閉

1.工件材質及表面狀態

（1）微弧氧化對鋁材要求不高，不管是含銅或是含硅的難以陽極氧化鋁合金，只要閥金屬比例佔到40%以上，均可用於微弧氧化，且能得到理想膜層。

（2）表面狀態一般不需要經過拋光處理，對於粗糙的表面，經過微弧氧化，可修復得平整光滑；對於粗糙度低（即光滑）的表面，則會增加粗糙度。

2.液體成分對氧化造成的影響

電解液成分是得到合格膜層的關鍵因素。微弧氧化液一般選用含有一定金屬或非金屬氧化物鹼性鹽溶液，如硅酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等。在相同的微弧電解電壓下，電解質濃度越大，成膜速度就越快，溶液温度上升越慢，反之，成膜速度較慢，溶液温度上升較快。

3.温度對微弧氧化的影響

微弧氧化與陽極氧化不同，所需温度範圍較寬。一般為10—90度。温度越高，成膜越快，但粗糙度也增加。且温度高，會形成水氣。一般建議在20—60度。由於微弧氧化以熱能形式釋放，所以液體温度上升較快，微弧氧化過程須配備容量較大的熱交換製冷系統以控制槽液温度。

4.時間對微弧氧化的影響

微弧氧化時間一般控制在10～60min。氧化時間越長，膜的緻密性越好，但其粗糙度也增加。

5.陰極材料

陰極材料可選用不鏽鋼，碳鋼，鎳等，可將上述材料懸掛使用或做成陰極槽體。

6.後處理對微弧氧化的影響

微弧氧化過後，工件可不經過任何處理直接使用，也可進行封閉，電泳，拋光等後續處理。

採用微弧氧化技術對鋁及其合金材料進行表面強化處理，具有工藝過程簡單，佔地面積小，處理能力強，生產效率高，適用於大工業生產等優點。微弧氧化電解液不含有毒物質和重金屬元素，電解液抗污染能力強和再生重複使用率高，因而對環境污染小，滿足優質清潔生產的需要，也符合我國可持續發展戰略的需要。微弧氧化處理後的鋁基表面陶瓷膜層具有硬度高（HV＞1200），耐蝕性強（CASS鹽霧試驗＞480h），絕緣性好（膜阻＞100MΩ），膜層與基底金屬結合力強，並具有很好的耐磨和耐熱衝擊等性能。微弧氧化技術工藝處理能力強，可通過改變工藝參數獲取具有不同特性的氧化膜層以滿足不同目的的需要；也可通過改變或調節電解液的成分使膜層具有某種特性或呈現不同顏色；還可採用不同的電解液對同一工件進行多次微弧氧化處理，以獲取具有多層不同性質的陶瓷氧化膜層。

由於微弧氧化技術具有上述優點和特點，因此在機械，汽車，國防，電子，航天航空及建築民用等工業領域有着極其廣泛的應用前景。主要可用於對耐磨、耐蝕、耐熱衝擊、高絕緣等性能有特殊要求的鋁基零部件的表面強化處理；同時也可用於建築和民用工業中對裝飾性和耐磨耐蝕要求高的鋁基材的表面處理；還可用於常規陽極氧化不能處理的特殊鋁基合金材料的表面強化處理。例如，汽車等各車輛的鋁基活塞，活塞座，汽缸及其他鋁基零部件；機械、化工工業中的各種鋁基模具，各種鋁罐的內壁，飛機制造中的各種鋁基零部件如貨倉地板，滾棒，導軌等；以及民用工業中各種鋁基五金產品，健身器材等。

微弧氧化技術仍存在一些不足之處，如工藝參數和配套設備的研究需進一步完善；氧化電壓較常規鋁陽極氧化電壓高得多，操作時要做好安全保護措施；以及電解液温度上升較快，需配備較大容量的製冷和熱交換設備。