铝及铝合金的微弧氧化技术

铝及铝合金的微弧氧化技术1．技术内容及技术关键（1）微弧氧化技术的内容和工艺流程铝及铝合金材料的微弧氧化技术内容主要包括铝基材料的前处理；微弧氧化；后处理三部分。

其工艺流程如下：铝基工件→化学除油→清洗→微弧氧化→清洗→后处理→成品检验。

（2）微弧氧化电解液组成及工艺条件例1.电解液组成：K2SiO3 5～10g/L，Na2O2 4～6g/L，NaF 0.5～1g/L，CH3COONa 2～3g/L，Na3VO3 1～3g/L；溶液pH为11～13；温度为20～50℃；阴极材料为不锈钢板；电解方式为先将电压迅速上升至300V，并保持5～10s，然后将阳极氧化电压上升至450V，电解5～10min。

例2两步电解法，第一步：将铝基工件在200g/L的K2O·nSiO2（钾水玻璃）水溶液中以1A/dm2的阳极电流氧化5min；第二步：将经第一步微弧氧化后的铝基工件水洗后在70g/L的Na3P2O7水溶液中以1A/dm2的阳极电流氧化15min。

阴极材料为：不锈钢板；溶液温度为20～50℃。

（3）影响因素①合金材料及表面状态的影响：微弧氧化技术对铝基工件的合金成分要求不高，对一些普通阳极氧化难以处理的铝合金材料，如含铜、高硅铸铝合金的均可进行微弧氧化处理。

对工件表面状态也要求不高，一般不需进行表面抛光处理。

对于粗糙度较高的工件，经微弧氧化处理后表面得到修复变得更均匀平整；而对于粗糙度较低的工件，经微弧氧化后，表面粗糙度有所提高。

②电解质溶液及其组分的影响：微弧氧化电解液是获到合格膜层的技术关键。

不同的电解液成分及氧化工艺参数，所得膜层的性质也不同。

微弧氧化电解液多采用含有一定金属或非金属氧化物碱性盐溶液（如硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐等），其在溶液中的存在形式最好是胶体状态。

溶液的pH范围一般在9～13之间。

根据膜层性质的需要，可添加一些有机或无机盐类作为辅助添加剂。

在相同的微弧电解电压下，电解质浓度越大，成膜速度就越快，溶液温度上升越慢，反之，成膜速度较慢，溶液温度上升较快。

铝合金微弧氧化（MAO）1.微弧氧化概述微弧氧化也称微等离子体表面陶瓷化技术,是指在普通阳极氧化的基础上，利用弧光放电增强并激活在阳极上发生的反应，从而在以铝、钛、镁金属及其合金为材料的工件表面形成优质的强化陶瓷膜的方法，是通过用专用的微弧氧化电源在工件上施加电压，使工件表面的金属与电解质溶液相互作用，在工件表面形成微弧放电，在高温、电场等因素的作用下，金属表面形成陶瓷膜，达到工件表面强化的目的。

2.微弧氧化现象及其特点在阳极氧化过程中，当铝合金上施加的电压超过一定范围时，铝合金表面的氧化膜就会被击穿。

随着电压的继续不断升高，氧化膜的表面会出现辉光放电、微弧和火花放电等现象。

表面辉光放电的温度比较低，对氧化膜的结构影响不大；火花放电温度，甚至可能使铝合金表面熔化，同时发射出大量的电子及离子，使火花放电区出现凹坑及麻点，这对材料表面是一种破坏作用；只有微弧去的温度适中，即可使氧化膜的结构发生变化，有不造成铝合金材料表面的破坏，微弧氧化就是利用这个温度区对材料表面进行改造处理的。

铝合金说施加的电压变化所产生的辉光、微弧和火花放电区域在微弧氧化的过程下，原来生成的氧化膜不会脱落，只有表面一部分氧化膜可能会被粉化而沉淀在溶液中。

铝合金表面可以继续氧化，随着外加电压的升高，或时间的延长，微弧氧化膜厚度不会继续增加，直至达到外加电压对应的最终厚度。

在工艺过程中，随着微弧氧化膜厚度的增加，微弧的亮度会逐渐暗淡下去，直至最后消失。

但是微弧消失后，只要微弧消失后，只要外加电压继续存在，氧化膜还好继续生长，从实际中发现，微弧氧化膜的最大厚度可以达到200~300μm。

微弧氧化与普通阳极氧化一样，也存在着表面氧化和氧离子渗透到基体内与铝离子氧化结合，俗称渗透氧化的过程。

实际发现有大约70%的氧化层存在于铝合金的基体中，因此样品表面的几何尺寸变动不大。

由于渗透氧化，氧化层与基体之间存在着相当厚的过渡层，使氧化膜和基体呈闹牢固的冶金结合，不易脱落，这也是微弧氧化优于电镀和喷涂的地方。

铝及铝合金的微弧氧化技术1．技术内容及技术关键（1）微弧氧化技术的内容和工艺流程铝及铝合金材料的微弧氧化技术内容主要包括铝基材料的前处理；微弧氧化；后处理三部分。

其工艺流程如下：铝基工件→化学除油→清洗→微弧氧化→清洗→后处理→成品检验。

（2）微弧氧化电解液组成及工艺条件例1.电解液组成：K2SiO3 5～10g/L，Na2O2 4～6g/L，NaF 0.5～1g/L，CH3COONa 2～3g/L，Na3VO3 1～3g/L；溶液pH为11～13；温度为20～50℃；阴极材料为不锈钢板；电解方式为先将电压迅速上升至300V，并保持5～10s，然后将阳极氧化电压上升至450V，电解5～10min。

例2两步电解法，第一步：将铝基工件在200g/L的K2O·nSiO2（钾水玻璃）水溶液中以1A/dm2的阳极电流氧化5min；第二步：将经第一步微弧氧化后的铝基工件水洗后在70g/L的Na3P2O7水溶液中以1A/dm2的阳极电流氧化15min。

阴极材料为：不锈钢板；溶液温度为20～50℃。

（3）影响因素①合金材料及表面状态的影响：微弧氧化技术对铝基工件的合金成分要求不高，对一些普通阳极氧化难以处理的铝合金材料，如含铜、高硅铸铝合金的均可进行微弧氧化处理。

对工件表面状态也要求不高，一般不需进行表面抛光处理。

对于粗糙度较高的工件，经微弧氧化处理后表面得到修复变得更均匀平整；而对于粗糙度较低的工件，经微弧氧化后，表面粗糙度有所提高。

②电解质溶液及其组分的影响：微弧氧化电解液是获到合格膜层的技术关键。

不同的电解液成分及氧化工艺参数，所得膜层的性质也不同。

微弧氧化电解液多采用含有一定金属或非金属氧化物碱性盐溶液（如硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐等），其在溶液中的存在形式最好是胶体状态。

溶液的pH范围一般在9～13之间。

根据膜层性质的需要，可添加一些有机或无机盐类作为辅助添加剂。

在相同的微弧电解电压下，电解质浓度越大，成膜速度就越快，溶液温度上升越慢，反之，成膜速度较慢，溶液温度上升较快。

铝及铝合金的微弧氧化技术-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII铝及铝合金的微弧氧化技术1．技术内容及技术关键（1）微弧氧化技术的内容和工艺流程铝及铝合金材料的微弧氧化技术内容主要包括铝基材料的前处理；微弧氧化；后处理三部分。

其工艺流程如下：铝基工件→化学除油→清洗→微弧氧化→清洗→后处理→成品检验。

（2）微弧氧化电解液组成及工艺条件例1.电解液组成：K2SiO3 5～10g/L，Na2O2 4～6g/L，NaF 0.5～1g/L，CH3COONa 2～3g/L，Na3VO3 1～3g/L；溶液pH为11～13；温度为20～50℃；阴极材料为不锈钢板；电解方式为先将电压迅速上升至300V，并保持5～10s，然后将阳极氧化电压上升至450V，电解5～10min。

例2两步电解法，第一步：将铝基工件在200g/L的K2O·nSiO2（钾水玻璃）水溶液中以1A/dm2的阳极电流氧化5min；第二步：将经第一步微弧氧化后的铝基工件水洗后在70g/L 的Na3P2O7水溶液中以1A/dm2的阳极电流氧化15min。

阴极材料为：不锈钢板；溶液温度为20～50℃。

（3）影响因素①合金材料及表面状态的影响：微弧氧化技术对铝基工件的合金成分要求不高，对一些普通阳极氧化难以处理的铝合金材料，如含铜、高硅铸铝合金的均可进行微弧氧化处理。

对工件表面状态也要求不高，一般不需进行表面抛光处理。

对于粗糙度较高的工件，经微弧氧化处理后表面得到修复变得更均匀平整；而对于粗糙度较低的工件，经微弧氧化后，表面粗糙度有所提高。

②电解质溶液及其组分的影响：微弧氧化电解液是获到合格膜层的技术关键。

不同的电解液成分及氧化工艺参数，所得膜层的性质也不同。

微弧氧化电解液多采用含有一定金属或非金属氧化物碱性盐溶液（如硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐等），其在溶液中的存在形式最好是胶体状态。

溶液的pH范围一般在9～13之间。

铝及铝合金的微弧氧化技术1．技术内容及技术关键（1）微弧氧化技术的内容和工艺流程铝及铝合金材料的微弧氧化技术内容主要包括铝基材料的前处理；微弧氧化；后处理三部分。

其工艺流程如下：铝基工件→化学除油→清洗→微弧氧化→清洗→后处理→成品检验。

（2）微弧氧化电解液组成及工艺条件例1.电解液组成：K2SiO3 5～10g/L，Na2O2 4～6g/L，NaF 0.5～1g/L，CH3COONa 2～3g/L，Na3VO3 1～3g/L；溶液pH为11～13；温度为20～50℃；阴极材料为不锈钢板；电解方式为先将电压迅速上升至300V，并保持5～10s，然后将阳极氧化电压上升至450V，电解5～10min。

例2两步电解法，第一步：将铝基工件在200g/L的K2O·nSiO2（钾水玻璃）水溶液中以1A/dm2的阳极电流氧化5min；第二步：将经第一步微弧氧化后的铝基工件水洗后在70g/L的Na3P2O7水溶液中以1A/dm2的阳极电流氧化15min。

阴极材料为：不锈钢板；溶液温度为20～50℃。

（3）影响因素①合金材料及表面状态的影响：微弧氧化技术对铝基工件的合金成分要求不高，对一些普通阳极氧化难以处理的铝合金材料，如含铜、高硅铸铝合金的均可进行微弧氧化处理。

对工件表面状态也要求不高，一般不需进行表面抛光处理。

对于粗糙度较高的工件，经微弧氧化处理后表面得到修复变得更均匀平整；而对于粗糙度较低的工件，经微弧氧化后，表面粗糙度有所提高。

②电解质溶液及其组分的影响：微弧氧化电解液是获到合格膜层的技术关键。

不同的电解液成分及氧化工艺参数，所得膜层的性质也不同。

微弧氧化电解液多采用含有一定金属或非金属氧化物碱性盐溶液（如硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐等），其在溶液中的存在形式最好是胶体状态。

溶液的pH范围一般在9～13之间。

根据膜层性质的需要，可添加一些有机或无机盐类作为辅助添加剂。

在相同的微弧电解电压下，电解质浓度越大，成膜速度就越快，溶液温度上升越慢，反之，成膜速度较慢，溶液温度上升较快。

铝合金微弧氧化（MAO）1.微弧氧化概述微弧氧化也称微等离子体表面陶瓷化技术,是指在普通阳极氧化的基础上，利用弧光放电增强并激活在阳极上发生的反应，从而在以铝、钛、镁金属及其合金为材料的工件表面形成优质的强化陶瓷膜的方法，是通过用专用的微弧氧化电源在工件上施加电压，使工件表面的金属与电解质溶液相互作用，在工件表面形成微弧放电，在高温、电场等因素的作用下，金属表面形成陶瓷膜，达到工件表面强化的目的。

2.微弧氧化现象及其特点在阳极氧化过程中，当铝合金上施加的电压超过一定范围时，铝合金表面的氧化膜就会被击穿。

随着电压的继续不断升高，氧化膜的表面会出现辉光放电、微弧和火花放电等现象。

表面辉光放电的温度比较低，对氧化膜的结构影响不大；火花放电温度，甚至可能使铝合金表面熔化，同时发射出大量的电子及离子，使火花放电区出现凹坑及麻点，这对材料表面是一种破坏作用；只有微弧去的温度适中，即可使氧化膜的结构发生变化，有不造成铝合金材料表面的破坏，微弧氧化就是利用这个温度区对材料表面进行改造处理的。

铝合金说施加的电压变化所产生的辉光、微弧和火花放电区域在微弧氧化的过程下，原来生成的氧化膜不会脱落，只有表面一部分氧化膜可能会被粉化而沉淀在溶液中。

铝合金表面可以继续氧化，随着外加电压的升高，或时间的延长，微弧氧化膜厚度不会继续增加，直至达到外加电压对应的最终厚度。

在工艺过程中，随着微弧氧化膜厚度的增加，微弧的亮度会逐渐暗淡下去，直至最后消失。

但是微弧消失后，只要微弧消失后，只要外加电压继续存在，氧化膜还好继续生长，从实际中发现，微弧氧化膜的最大厚度可以达到200~300μm。

微弧氧化与普通阳极氧化一样，也存在着表面氧化和氧离子渗透到基体内与铝离子氧化结合，俗称渗透氧化的过程。

实际发现有大约70%的氧化层存在于铝合金的基体中，因此样品表面的几何尺寸变动不大。

由于渗透氧化，氧化层与基体之间存在着相当厚的过渡层，使氧化膜和基体呈闹牢固的冶金结合，不易脱落，这也是微弧氧化优于电镀和喷涂的地方。

电镀加工：铝合金微弧氧化（MAO）
1.微弧氧化技术的原理：
微弧氧化也称微等离子体表面陶瓷化技术,是指在普通阳极氧化的基础上，利用弧光放电增强并激活在阳极上发生的反应，从而在以铝、钛、镁金属及其合金为材料的工件表面形成优质的强化陶瓷膜的方法，是通过用专用的微弧氧化电源在工件上施加电压，使工件表面的金属与电解质溶液相互作用，在工件表面形成微弧放电，在高温、电场等因素的作用下，金属表面形成陶瓷膜，达到工件表面强化的目的。

2.微弧氧化的特点
a.大幅度地提高了材料的表面硬度(HV＞1200)，超过热处理后的高碳钢、高合金钢和高速工具钢的硬度；
b.良好的耐磨损性能；
c.良好的耐热性及抗腐蚀性(CASS盐雾试验＞480h)，这从根本上克服了铝、镁、钛合金材料在应用中的缺点，因此该技术有广阔的应用前景；
d.有良好的绝缘性能，绝缘电阻可达100MΩ。

e.工艺稳定可靠,设备简单.反应在常温下进行，操作方便，易于掌握。

f.基体原位生长陶瓷膜，结合牢固,陶瓷膜致密均匀。

3.微弧氧化的应用
微弧氧化是一项新的铝合金表面处理技术，他把氧化铝的陶瓷性和铝合金的金属性结合起来，使铝合金表面具有更优良的物理化学性能。

但由于技术、经济等原因目前在我国应用不广泛。

但由于氧化膜的特殊性能可以在许多领域应用，包括航空汽车发动机、石化工业、纺织工业和电子工业等。

4.微弧氧化的不足
微弧氧化会造成火花放电、火花腐蚀，使产品表面比较粗糙，使用时要磨掉粗糙层，造成浪费。

能耗比较高是普通氧化的五倍。

铝合金的微弧氧化摘要：阳极氧化在铝合金表面处理中，提供漂亮的外观并改善铝合金的表面性能，是在电压-电流曲线的法拉第区进行的，而在非法拉第区(火花放电区、电弧区)将发生氧化膜击穿。

微弧氧化突破传统阳极氧化的限制，文章介绍了微弧氧化的原理及特点、所需设备、优缺点及适用范围、试验方法、表面形貌观察及分析、膜层与基体过渡层显微结构、电压及电流变化规律及对陶瓷层的影响等具体详情。

关键词：铝合金微弧氧化技术应用微弧氧化又称微等离子体氧化，是通过电解液与相应电参数的组合，在铝、镁、钛及其合金表面依靠弧光放电产生的瞬时高温高压作用，生长出以基体金属氧化物为主的陶瓷膜层。

在微弧氧化过程中，化学氧化、电化学氧化、等离子体氧化同时存在,因此陶瓷层的形成过程非常复杂。

微弧氧化工艺将工作区域由普通阳极氧化的法拉第区域引入到高压放电区域，克服了硬质阳极氧化的缺陷，极大地提高了膜层的综合性能。

微弧氧化膜层与基体结合牢固，结构致密，韧性高，具有良好的耐磨、耐腐蚀、耐高温冲击和电绝缘等特性。

该技术具有操作简单和易于实现膜层功能调节的特点，而且工艺不复杂，不造成环境污染，是一项全新的绿色环保型材料表面处理技术，在航空航天、机械、电子、装饰等领域具有广阔的应用前景。

1微弧氧化技术的原理及特点：微弧氧化或微等离子体表面陶瓷化技术,是指在普通阳极氧化的基础上，利用弧光放电增强并激活在阳极上发生的反应，从而在以铝、钛、镁金属及其合金为材料的工件表面形成优质的强化陶瓷膜的方法，是通过用专用的微弧氧化电源在工件上施加电压，使工件表面的金属与电解质溶液相互作用，在工件表面形成微弧放电，在高温、电场等因素的作用下，金属表面形成陶瓷膜，达到工件表面强化的目的。

微弧氧化技术的突出特点是：（1）大幅度地提高了材料的表面硬度，显微硬度在1000至2000HV，最高可达3000HV，可与硬质合金相媲美，大大超过热处理后的高碳钢、高合金钢和高速工具钢的硬度；（2）良好的耐磨损性能；（3）良好的耐热性及抗腐蚀性。