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铝合金表面微弧氧化技术的应用及发展
作者：张彦涛
来源：《环球市场信息导报》2013年第06期
微弧氧化是一种在金属表面原位生长陶瓷膜的表面处理技术，可大幅提高铝合金表面耐磨性及耐蚀性。本文阐述了铝合金微弧氧化技术的特点及应用概况，以及微弧氧化技术的发展趋势。
微弧氧化技术又称微等离子体氧化、火花放电阳极氧化。它是将铝，镁，钛等有色金属及其合金，在适当的电参数条件下使其与电解液中的溶质发生反应，最终在金属表面生成了具有一定厚度的陶瓷膜。利用该技术在铝及其合金上生长一层Al2O3陶瓷膜，该陶瓷膜具有良好的耐磨、耐蚀性，而且可通过改变电参数和电解液等得到不同性能、不同颜色的陶瓷膜。
铝合金微弧氧化过程
微弧氧化过程中具有等离子体放电通道的高温高压及电解液温度低的特点，在此极限条件下的反应过程可赋予陶瓷膜层其它技术难以获得的优异的耐磨、耐腐蚀等性能，同时使铝合金基体的保持原有性能。液相中参与反应并形成陶瓷膜的粒子在电场力的作用下传输到基体附近的空间参与成膜，陶瓷膜层的厚度、组成、结构可以通过电源电参数和改变电解液组成进行控制，从而实现陶瓷膜层的设计与构造。微弧氧化过程一般可以分为以下四个阶段：
普通阳极氧化阶段：在氧化初期，样品表面颜色变暗，形成一层较在电流密度恒定的条件下，电压迅速升高。该阶段形成的阻挡层是后续阶段产生火花放电的必要条件。
微弧氧化阶段：随着电压的不断升高，在氧化膜层的相对薄弱的地方将会被击穿，在样品表面能够观察到火花放电现象。这些火花较小，但密度很大（约为105个/cm2），它在样品表面形成了大量的等离子微区。这些熔融物与电解液发生反应，并被溶液冷却形成Al2O3，从而使这一区域的膜相应地增厚。
微弧氧化和弧放电共存阶段：该阶段样品表面开始出现较大的红色放电弧斑，它是由某些部位经过多次放电后，使得原来较小的放电通道彼此相连而形成较大的放电气孔。在这一阶段可以观察到电压缓慢下降。
２００２，Ｖｏ１．３０，Ｎｏ １０ 轻合金加工技术 ３１
铝合金表面微弧氧化处理
来永春
（１．北京师范大学射线束技术与材料改性教育部重点实验室；
２．北京市辐射中心：３．北京师范大学低能核物理研究所，北京１００８７５）
摘要：微弧氧化技术可以在铝合金表面上原位生长２０￣２００Ｉｘｍ的陶瓷氧化膜，该膜具有ＨＶ８００￣１５００的显微硬度，能
大大地提高材料表面的耐磨、耐蚀、耐压绝缘和抗高温冲击性能，在纺织、机械等工业部门中具有广阔的应用前景。
关键词：铝合金；微弧氧化；性能
中图分类号：ＴＧ１７９；ＴＧ１７４．４５１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７－７２３５（２００２）１０－００３１－０３
Ｔｒｅａｔ Ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ａｌｌｏｙ ｗｉｔｈ Ｍｉｃｒｏ Ａｒｃ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ
ＬＡＩ Ｙｏｎｇ－ｃｈｕｎ
（１．Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｂｅａｍ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｅ．￣．ｅｅｒｉｎｇ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００８７５，Ｃｈｉｎａ；
２．ｎｅｑｉｎｇ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｃｅｎｔｒｅ，Ｂｅｒｉｎｇ １００８７５，Ｃｈｉ】阻；３．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ
Ｎｕｃｌｅａｒ ＰｈｙＳｉｃｓ，Ｂｅｔｉｈ￣ｇ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００８７５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｎｅｗ ｋｉｎｄ ｏｆ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｍｉｃｒｏ Ａｒｃ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ（ＭＡＯ）ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｂｙ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ｃｅｒａｍｉｃ ｌａｙｅｒ
ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ２０－２００ ｍ ｉｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ａｌｌｏｙ． ＭＡＯ ｆｉｌｍ ｓｈｏｗｓ ｈｉｇＩＩ ｈａｒｄｎｅｓｓ，８００－１ ５００ ＨＶ， ｇｏｏｄ ｗｅａｒ－ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｇ０ｏｄ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ－ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ， ａｎｄ ｇｏｏｄ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｕｓ
Ｅｌｅｃｔｒ０ｐｌａｔｉｎｇ＆Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｖ０Ｉ．３５ ＮＯ．３
铝合金微弧氧化工艺的研究进展
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｎ Ｍｉｃｒｏ—ａｒｃ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｌｌｏｙ
张颖 。 孙淑萍 。 刘婕 。 （１．燕山大学环境与化学工程学院，河北秦皇岛０６６００４； ２．河北省应用化学重点实验室，河北秦皇岛０６６００４）
ＺＨＡＮＧ Ｙｉｎｇ ． ＳＵＮ Ｓｈｕ—ｐｉｎｇ ．ＬＩＵ Ｊｉｅ ’ （１．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｙａｎｓｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｉｎｈｕａｎｇｄａｏ ０６６００４，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｍｅｔａｓｔａｂｌｅ＆Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｑｉｎｈｕａｎｇｄａｏ ０６６００４，Ｃｈｉｎａ）
摘要： 微弧氧化是改善铝合金表面性能的一项重要技术。综述了国内外铝合金微弧氧化技术的
研究现状，阐述了电解液、添加剂、电流密度、电压和氧化时间等工艺参数对微弧氧化膜性能的影 响，并展望了微弧氧化技术的应用前景。 关键词： 铝合金；微弧氧化；电解液；电参数；性能 Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｍｉｃｒｏ—ａｒｃ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ
ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ．Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ ｏｆ ｍｉｃｒｏ—ａｒｃ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ ｗａｓ ｏｖｅｒｖｉｅｗｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ，ａｄｄｉｔｉｖｅｓ，ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｅｎｓｉｔｙ，ｖｏｌｔａｇｅ
铝合金微弧氧化工艺流程
铝合金微弧氧化工艺是一种广泛应用于金属表面处理的先进现代新工艺，主要利用微弧原理和电解质的氧化作用，在铝表面上一层薄膜。
铝合金微弧氧化工艺的流程包括准备工序、表面处理工序和完成工序三部分。
第一步是对工件的表面进行清洁，以移除淤积的油、污垢、氧化物等。如果表面严重破损或脱落，应补加微弧氧化剂以处理凹陷现象。
第二步是将铝合金表面处理成微弧氧化处理形式，即在表面形成一层微弧氧化膜。根据需要选择氧化电流强度、脉冲强度、氧化时间和水洗浓度等参数，在电解槽内以微弧方式进行氧化处理，这种氧化处理过程耗时较长，可能需要2小时以上，但是这个过程中得到的硬度和耐磨性非常高，并且可以使表面更加美观。
最后的工序是将表面形成的氧化膜遍布到表面，同时完成工件的尺寸精密度、表面光洁度和外形整体美观度的控制任务。铝合金微弧氧化工艺可以将低价普通铝制成品表面进行致密、硬化、耐磨性改善处理，它可以满足多种不同表面要求，坚固耐用，有良好的抗腐蚀性，是工业应用的理想选择。
