铝合金微弧氧化表面陶瓷化处理技术

航空铝合金7075表面处理工艺摘要：7075材料容易加工，而且具备良好的耐腐蚀能力和较高的韧性，一般应用于制造工作温度较低、受力较大的飞机结构件。

由于7075材料失效往往是从表面开始的，因而提升其表面性能十分关键。

关键词：铝合金；7075；表面处理引言：航空领域所使用的由于飞机所使用的7075铝合金在空气环境中，其表层形成了氧化膜，可以免于受到侵蚀，但这种膜的抗腐蚀能力并不可靠，如果处于酸碱性条件下就会产生溶解现象。

在这种情况下，7075的表面硬度较差，耐磨性和耐蚀性难以达到要求，这就会限制了7075在航空工业中的应用。

借助热处理以及改变成分的方式能够在一定程度上提升7075的性能，但一些部件的制造对7075耐磨性和耐蚀性存在较高要求，因而我们应当加强对7075的表面处理工作。

一、化学转化层处理这一方法是借助银基体和特定的介质之间的化学转化作用，在7075的表面形成化学转化膜，能够显著提升7075的性能。

（一）化学氧化法这一方法是基于特定的电解质环境下，对7075施加电流，从而在7075的表面形成较厚的氧化膜，改善其性能。

这一方法所取得到的薄膜厚度受到氧化条件和铝材料化学成分的影响。

通过提高温度，我们能够获得更厚的薄膜。

但是，即使在较低的温度下，也可以通过增加溶液中碳酸盐的浓度来获取较厚的膜。

化学氧化膜厚度要比天然氧化膜4nm厚度大一百倍至两百倍。

它对铝材料的疲劳性能没有太大影响，操作方便，无需电能，设备简便，加工成本低，操作速度快，附着力好。

它可以用于保护层或涂层底层，不过膜层由于质地较软、耐磨性不好、厚度薄，在承载情况下有时会出现损坏。

表一为化学氧化膜的性能表1 化学氧化膜的性能（二）阳极氧化处理这一技术是在7075自身作为阳极，铅板作为阴极，在电解液中通电后形成氧化膜。

目前，硫酸阳极氧化、铬酸阳极氧化、草酸阳极氧化、陶瓷阳极氧化和硬质阳极氧化在这一工艺中得到了广泛的应用。

在实践中，硫酸法、铬酸法、草酸法的应用较为广泛。

微弧氧化⼯艺（MAO）微弧氧化（MAO）基础概念：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。

氧化膜厚度决定因素：微弧氧化的⼯艺参数⾸先是施加在样品上的外加电压，⼀般来说，最终电压决定微弧氧化膜的厚度。

外加电压的增加过程是不断提⾼的，实际操作中不能直接加压到最终电压，否则会因为氧化膜⽣长过快出现局部⿇坑，或者局部烧蚀。

陶瓷膜层结构：微弧氧化陶瓷膜层由内向外可分为过渡层、致密层以及疏松层。

靠近铝基材的为过渡层，其上是致密层，致密层主要结构是硬度较⾼且耐磨的α-Al2O3，还有少量的γ-Al2O3。

该陶瓷膜具有晶态氧化物陶瓷相结构。

这是其性能⾼于阳极氧化膜的根本原因。

微弧氧化⼯艺：1、特点：a、⼯艺简单，对于⼯业样品的预处理不像阳极氧化的严格与繁复，只要求样品表⾯去污去油，不需要去除表⾯的⾃然氧化层，也不需要表⾯打磨。

b、还有⼀个⽐较鲜明的特点是微弧氧化过程如果意外中断，下次可以直接通电继续该过程，不需要说去除制件表⾯已⽣成的氧化膜；但是对于阳极氧化来说，阳极氧化过程⼀旦中断，则必须重头开始，需要去除制件表⾯已经⽣成的氧化膜，及其⿇烦。

2、⼯艺流程：整体流程：去油-微弧氧化-封闭1、输⼊电源：采⽤三项380V电压2、微弧氧化电源，因电压要求较⾼(⼀般在510—700V之间)，需专门定制。

通常配备硅变压器；电源输出电压：0—750V可调；电源输出最⼤电流：5A、10A、30A、50A、100A等可选3、阴极材料选⽤不溶性⾦属材料，推荐不锈钢4、槽体可选⽤PP、PVC等材质，外套不锈钢加固。

可外加冷却设施或配冷却内胆氧化槽液：微弧氧化反应装置氧化槽液成分⽐较简单，⽬前⼤部分槽液都以弱碱性⽔溶液为主。

实际使⽤的槽液常加⼊硅酸钠、铝酸钠或磷酸钠等成分。

氧化膜颜⾊制备：为了得到各种颜⾊的微弧氧化膜，还可以加⼊不同的⾦属盐类，依靠不同⾦属离⼦沉积掺杂在微弧氧化膜中得到相应的颜⾊膜的制备⽅法：1）酸性电解液氧化法2）碱性电解液氧化法应⽤场合：微弧氧化膜层具有耐磨、耐腐蚀、⾼硬度，低磨损、耐热性，⼀般⽤于汽车，航空航天，船舶，兵器等⾏业，如汽车的马达、活塞、轴承等铝合⾦之间的表⾯处理，即是利⽤该微弧氧化膜层的⾼硬度、低磨损特性。

摘要：微弧氧化是一项在有色金属表面原位生长陶瓷膜的新技术。

本文介绍了Al、Mg、Ti金属表面微弧氧化技术的发展历史及氧化物陶瓷膜生长的原理，并比较微弧氧化和阳极氧化技术的工艺及性能特点，显示微弧氧化工艺比阳极氧化简单，氧化膜的综合性能比阳极氧化膜高得多，是一项有广阔应用前景的新技术。

微弧氧化；火花放电；有色金属1发展历史30年代初期，Günterschulze和Betz[1，2]第一次报道了在高电场下，浸在液体里金属表面出现火花放电现象，火花对氧化膜具有破坏作用。

后来研究发现利用此现象也可生成氧化膜。

此技术最初采用直流模式，应用于镁合金的防腐上，直到现在，镁合金火花放电阳极氧化技术仍在研究开发之中。

约从70年代开始，美国伊利诺大学和德国卡尔马克思城工业大学等单位用直流或单向脉冲电源开始研究Al、Ti等阀金属表面火花放电沉积膜，并分别命名为阳极火花沉积（ASD-Anodic Spark Deposition）和火花放电阳极氧化（ANOF-Anodischen Oxidation unter Funkenentladung）[3～7]。

俄罗斯科学院无机化学研究所的研究人员1977年独立地发表了一篇论文[9]，开始此技术的研究。

他们采用交流电压模式，使用电压比火花放电阳极氧化高，并称之为微弧氧化。

从文献上看，美、德、俄三国基本上是各自独立地发展该技术，相互间文献引用很少。

进入90年代以来[7～13]，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开发工作，论文数量增长较快，但总数仍只有一、二百篇。

我国从90年代初开始关注此技术，目前仍处于起步阶段[14～19]。

总之，该技术已引起许多研究者的关注，正成为国际材料科学研究热点之一，其主要研究单位如表1所示。

在世界范围内，各种电源模式同时并存，各研究单位工作也各具特色，但目前俄罗斯在研究规模和水平上占据优势。

使用交流电源在铝合金表面生长的陶瓷氧化膜性能比直流电源高得多，交流模式是微弧氧化技术的重要发展方向。

铝及铝合金微弧氧化技术1．技术内容及技术关键（1）微弧氧化技术内容和工艺步骤铝及铝合金材料微弧氧化技术内容关键包含铝基材料前处理; 微弧氧化; 后处理三部分。

其工艺步骤以下: 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; 电解方法为先将电压快速上升至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/LK2O·nSiO2（钾水玻璃）水溶液中以1A/dm2阳极电流氧化5min; 第二步: 将经第一步微弧氧化后铝基工件水洗后在70g/LNa3P2O7水溶液中以1A/dm2阳极电流氧化15min。

阴极材料为: 不锈钢板; 溶液温度为20～50℃。

（3）影响原因①合金材料及表面状态影响: 微弧氧化技术对铝基工件合金成份要求不高, 对部分一般阳极氧化难以处理铝合金材料, 如含铜、高硅铸铝合金均可进行微弧氧化处理。

对工件表面状态也要求不高, 通常不需进行表面抛光处理。

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

②电解质溶液及其组分影响: 微弧氧化电解液是获到合格膜层技术关键。

不一样电解液成份及氧化工艺参数, 所得膜层性质也不一样。

微弧氧化电解液多采取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）, 其在溶液中存在形式最好是胶体状态。

溶液pH范围通常在9～13之间。

依据膜层性质需要, 可添加部分有机或无机盐类作为辅助添加剂。

在相同微弧电解电压下, 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。

铝合金表面处理的方法及应用对铝及其合金进行表面处理产生的氧化膜具有装饰效果、防护性能和特殊功能,可以改善铝及其合金导电、导热、耐磨、耐腐蚀以及光学性能等。

因此,国内外研究人员运用各种方法对其进行表面处理,以提高它的综合性能,并取得了很大进展。

目前,铝及其合金材料已广泛地应用于建筑、航空和军事等领域中。

本文分类论述了铝及其合金材料表面处理的主要方法。

1·化学转化膜处理金属表面处理工业中的化学转化处理时使金属与特定的腐蚀液接触，在一定条件下，金属表面的外层原子核腐蚀液中的离子发生化学或电化学反应，在金属表面形成一层附着力良好的难溶的腐蚀生成物膜层。

换言之，化学转化处理是一种通过除去金属表面自然形成的氧化膜而在其表面代之以一层防腐性能更好、与有机涂层结合力更佳的新的氧化膜或其他化合物的技术。

1.1阳极氧化法铝的阳极氧化法是把铝作为阳极,置于硫酸等电解液中,施加阳极电压进行电解,在铝的表面形成一层致密的Al2O3膜,该膜是由致密的阻碍层和柱状结构的多孔层组成的双层结构。

阳极氧化时,氧化膜的形成过程包括膜的电化学生成和膜的化学溶解两个同时进行的过程。

当成膜速度大于溶解速度时,膜才得以形成和成长。

通过降低膜的溶解速度,可以提高膜的致密度。

氧化膜的性能是由膜孔的致密度决定的。

1.1.1硬质阳极氧化铝的硬质阳极氧化是在铝进行阳极氧化时,通过适当的方法,降低膜的溶解速度,获得更厚、更致密的氧化膜。

常规的方法是低温(一般为0℃左右)和低硫酸浓度(如<10%H2SO4)的条件下进行,生产过程存在能耗大、成本高的缺点。

改善硬质阳极氧化膜的另一种方法是改变电源的电流波形。

氧化膜的电阻很大,氧化过程中产生大量的热量,因此,传统直流氧化电流不宜过大,运用脉冲电流或脉冲电流与直流电流相叠加,可以极大地降低阳极氧化所需要的电压,并且可使用更高的电流密度,同时还可以通过调节占空比和峰值电压,来提高膜的生长速度,改善膜的生成质量,获得性能优良的氧化膜。

微弧氧化法微弧氧化技术最早起源于20世纪70年代，由于其独特的优点，在近几年得到了快速的发展。

微弧氧化技术可以在微米级厚度的氧化皮肤上生成数十纳米级别的陶瓷颗粒，这些颗粒可以填充金属表面的微孔，使金属表面更加坚固耐用。

微弧氧化技术在提高金属的表面硬度、耐磨性、耐腐蚀性和耐高温性能的同时，也可以改善金属的热传导性和导电性能。

微弧氧化技术的工艺流程通常包括清洗表面、阳极氧化处理、封孔等步骤。

清洗表面是为了去除金属表面的油污、氧化层和杂质，保证阳极氧化的效果。

阳极氧化是将金属放在电解质溶液中，通过外加电压产生微弧放电，使金属表面发生氧化反应生成氧化膜。

封孔是为了填充氧化膜的微孔，提高氧化膜的致密性和耐腐蚀性。

微弧氧化技术的主要优点包括：1.高硬度：微弧氧化膜的硬度可达到1000HV以上，比大多数金属材料的硬度高出数倍，能够有效提高金属的耐磨性和抗刮伤性能。

2.耐腐蚀性好：微弧氧化膜的密度高，结合力强，具有良好的防腐蚀性能，可以有效延长金属材料的使用寿命。

3.环保节能：微弧氧化技术不需要添加有害物质，只需要电解质溶液和电能，不会产生二次污染，符合环保要求。

4.工艺简单：微弧氧化技术操作简单，易控制，不需要复杂的设备和工艺流程，适用于各种金属材料的表面处理。

微弧氧化技术的应用范围广泛，主要包括以下几个方面：1.航空航天领域：航空航天领域对金属材料的要求非常高，微弧氧化技术可以提高金属材料的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，保证飞行器的安全可靠。

2.汽车制造领域：汽车零部件经常处于恶劣的环境中，需要具有良好的耐腐蚀性能，微弧氧化技术可以为汽车零部件表面提供保护，延长使用寿命。

3.电子领域：电子产品的金属外壳需要具有良好的外观和防划伤性能，微弧氧化技术可以为电子产品提供优质的表面处理。

4.建筑领域：建筑结构的金属件需要具有一定的耐腐蚀性和耐久性，微弧氧化技术可以为建筑结构提供保护，延长使用寿命。

总的来说，微弧氧化技术是一种非常有前景的表面处理技术，可以为各种金属材料提供良好的表面保护，提高其性能和使用寿命。

金属表面的陶瓷化方法金属的表面在许多场合都需要进行处理以获得耐磨、绝缘等性能，陶瓷材料具有绝缘、耐蚀、耐磨等特点，但是，陶瓷材料脆性大，加工性能差。

我们通过进行金属表面陶瓷化改性可以提高材料表面的耐磨、耐蚀等性能，以使金属表面绝缘。

金属表面陶瓷化方法特征：1、在金属表面通过熔钎焊的方法堆焊一层铝基堆焊层，根据处理面积的大小决定采用焊接道数的多少，也就是基体并没有发生熔化，依靠熔化的铝基填充材料在基体表面润湿铺展形成连接，为了提高铝基钎料对母材金属的润湿性，可以做如下处理，基体表面镀锌或者在基体表面刷涂氟化物钎剂，焊接完毕以后，铝和金属基体通过中间的界面化合物层连接在一起，如果需要控制界面层的厚度，可以在金属基体的背面附加水冷装置，以减小界面扩散层的厚度。

2、根据结构的实际要求确定覆盖在金属基体表面上的铝层厚度，比如：可以采用线切割的方法将多余的铝堆焊层切除，将铝的表面进行打磨，以清除线切割等加工造成的表面不平，然后进行去油、水洗处理，得到金属基体-铝层复合体。

3、采用绝缘涂料将不需要微弧氧化的部分保护，然后对金属-铝层复合体的表面进行微弧氧化，在铝层表面获得原位生长的氧化铝陶瓷，陶瓷膜层通过铝-界面层与金属基体结合在一起，实现金属基体表面耐蚀、绝缘等的使用要求，最后经过水洗、烘干，便获得金属-界面扩散层-铝-陶瓷的复合体系，完成了对金属的表面改性处理。

通过以上处理便可以在金属表面获得金属-界面扩散层-铝-陶瓷组成的结构体系，完成对一些金属基体的表面陶瓷化处理。

其优点是通过熔钎焊的方式在金属基体表面附加铝堆焊层，避免了母材的熔化，消除了微弧氧化方法处理某些金属的限制，使铝的微弧氧化工艺比较成熟、氧化铝陶与铝的结合力强等。

由于微弧氧化是在铝的表面原位生成陶瓷，可以使得膜层与基体结合牢固，陶瓷膜致密均匀。

摘要在很多特殊的工业领域，为满足某些特殊的性能需求，需要用到铝及其合金，但铝及其合金的表面硬度低、耐腐蚀性与耐磨性差、抗热震性差制约了铝合金的应用。

通过表面处理工艺进行处理，可以提高铝合金的综合性能，微弧氧化工艺是在阳极氧化工艺基础上发展起来的新兴表面处理技术，微弧氧化膜层具有硬度高，绝缘性与耐腐蚀性和耐磨性好，高抗热震性，氧化膜与基体结合力强等优点，极大地提高了铝合金的应用范围。

本文用微弧氧化技术对铝合金表面进行强化处理,利用正交试验设计优化试验方案, 按4因素（Na2SiO3浓度、KOH浓度、H3BO3浓度、微弧氧化电压）3水平得到正交表,合理安排微弧氧化试验, 达到优化微弧氧化工艺条件的目的：并用极差法评价各因素对陶瓷膜硬度和厚度影响的主次顺序和可能最优水平。

结果表明,铝合金微弧氧化陶瓷膜的硬度和厚度受各因素水平的影响显著, 其中Na2SiO3浓度对陶瓷膜硬度和厚度两指标的影响最大；在最优工艺条件下(Na2SiO3浓度6g/L、H3BO3浓度1.5g/L、KOH浓度0.5g/L、微弧氧化电压360V) ,陶瓷膜致密层总厚度约200 μm。

关键词:铝合金；微弧氧化；正交试验设计；表面处理；陶瓷氧化膜。

1AbstractIn many industries, to meet special performance requirements, it must be used in aluminum and its alloys, aluminum and its alloys, but lower surface hardness, corrsion resistance and poor wear resistance, thermal shock resistance is poor, restricted application of aluminum alloy. Can be processed by surface treatment to improve the comprehensive peforrmance of aluminum alloy. Oxidation in the anodic oxidation process developed on the basis of the newsurface treatment technology, micro-arc oxidation film has high hardness, corrsion resistance and insulation resistance and good wear resistance, high thermal shock resistance,oxide film and the substrate combined with strong advantages, greatly improved the application of aluminun alloy.Applying the technology of micro-arc oxidation to strengthen handling the surface of aluminum alloy, optimal experiments were designed by or thogonal experimental and the or thogonal table was gained according to fuor elements (concentration of Na2 SiO3, concentration of KOH, concentration of H3 BO3, micro-arc oxidation voltage) and three levels, carry out the micro-arc oxidation experiments appropriately, for the aim to obtain condi tions in which micro-arc oxidation technics can be optimized, using the i ntegral balanceable method to estimate the possibly optimal level and evaluate the primary and secondary order of effect to the hardness and thickness of ceramic coating caused by different elements. The results show that the hardness and thickness of micro-arc oxidation ceramic coating on aluminum alloy are effected observably by each element, especially by the concentration of Na2SiO3. In the optimal technics condition ( 6 g/L Na2 SiO3 , 1.5 g/L H3 BO3, 0.5 g/L KOH, 340V micro-arc oxidation voltage) , ceramic coating can reach 1700 HV in hardness and 200 μm in thickness approximately.Keywords：aluminurn alloy；micro-arc oxidation；orthogonal experimental design；surface treatment；ceramic oxide film.目录摘要 (1)第一章绪论 (5)1.1微弧氧化表面处理工艺 (6)1.1.1微弧氧化工艺机理 (6)1.1.2微弧氧化成膜过程 (8)1.1.3微弧氧化工艺参数影响情况 (10)1.1.4微弧氧化技术的特点 (11)1.1.5微弧氧化技术的应用前景 (12)1.2本研究课题的目的和意义 (12)1.2.1本研究课题的目的 (12)1.2.2研究的意义 (13)1.3技术研究思路 (13)1.3.1正交试验设计的基本原理..................................................................... 错误！未定义书签。

铝合金微弧氧化技术研究进展作者：滕敏来源：《中国科技纵横》2012年第15期摘要：综述了微弧氧化技术的发展和研究现状,介绍了微弧氧化技术的原理、特点,以及陶瓷膜层的结构和性能,展望了微弧氧化技术的应用前景。

关键词：铝合金微弧氧化陶瓷膜层研究进展1、前言铝合金具有比重小、高比刚度、高比强度、加工性能好、易于成型、价格便宜等优点,在航空、航天、汽车、建筑、电子等领域得到了广泛的应用。

随着科技的进步和发展,一般的铝合金材料难以满足人们的要求,近年来,铝合金表面陶瓷化技术倍受人们关注,即以铝合金材料为基体,采用有效手段在其表面制备陶瓷膜层,使其与陶瓷材料互相复合,取长补短,制备出既有金属强度和韧性,又有陶瓷耐高温、耐磨损、耐腐蚀等优点的复合材料,因而表面陶瓷化技术的研究日益广泛。

2、微弧氧化技术的发展及现状上世纪30年代初,国外的研究人员发现,在高电场下浸泡在液体中金属表面出现火花放电现象,产生的火花对氧化膜有破坏作用,在后来的研究中又发现利用此现象在有色金属表面可以生成具有陶瓷结构和特性的氧化膜,并应用于镁合金的防腐上。

大约从70年代开始,美国伊利诺大学和德国卡尔马克思城工业大学等单位用直流或单向脉冲电源开始研究Al、Ti等阀金属表面火花放电沉积膜,并分别命名为阳极火花沉积和火花放电阳极氧化。

1977年,俄罗斯科学院无机化学研究所的研究人员采用交流电压模式,使用电压比火花放电阳极氧化高,并称之为微弧氧化。

自80年代,德国研究人员利用火花放电在纯铝表面获得含α-Al2O3的硬质氧化膜层以来,微弧氧化技术得到很大发展。

进入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开发工作,该技术已引起许多研究者的关注,正成为国际材料科学研究热点之一。

3、微弧氧化技术的原理和特点3.1 基本原理微弧氧化是一种采用高电压（大于250V）、大电流对有色金属材料进行表面处理,直接在其表面原位生长陶瓷层的新技术。

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.③氧化电压及电流密度的影响：微弧氧化电压和电流密度的控制对获取合格膜层同样至关重要。

微弧氧化基本原理摘要：微弧氧化是在传统的阳极氧化基础上，通过在阳极金属表面施加更大的电压或电流以生长出更为致密的陶瓷层的一种新型表面处理方法。

采用此方法获得的金属陶瓷层具有优异的抗高温性能和耐蚀性。

在航空航天及汽车发动机领域有广泛的应用。

通过采取合适的微弧氧化工艺，可以在铝、镁、钛等金属表面制备组织致密且性能优异的陶瓷层。

微弧氧化目前普遍采用的方法有恒压法和恒流法。

微弧氧化反应过程中有三个阶段，初始阶段金属表面有气泡产生，反应中期金属表面火花放电现象剧烈，反应后期金属表面放电现象逐渐平缓。

关键词：微弧氧化；表面处理；恒压法；恒流法；陶瓷层引言微弧氧化是一种在电解液的作用下，向金属表面施加高电压或高电流，使金属表面被瞬间击穿，并在金属表面形成与金属基体对应的氧化层的一种高新技术。

通过该方法获得的陶瓷层具有非常致密的结构，并且还会赋予材料较高的硬度、耐蚀性、耐磨性及热防护性能。

随着目前新型轻量化材料的快速发展，为获得表面质量优异的热端防护部件，在众多的表面处理技术中，微弧氧化技术操作简单，且工艺可控，不会污染环境，因此具有非常广阔的应用前景1.微弧氧化的基本原理微弧氧化技术是在阳极氧化的基础上，通过改变电源参数，继续向金属表面施加电流电压，使得金属表面陶瓷层继续长大的一种新型技术。

该技术将不锈钢片作为阴极，将待表面处理的金属材料置于阳极，在电解液的作用下，在金属基体表面原位生长出结合性能优异的陶瓷层。

微弧氧化设备示意图如下：该设备主要含有以下关键部位：（1）微弧氧化电源：微弧氧化电源根据工作模式的不同，可以分为恒压法和恒流法，恒压法指在外加电压不变的前提下，通过向阴阳极持续不间断地施加电压，最终在金属表面制备陶瓷层的一种方法，该方法由于限制了工作时的电压，因此在放电初期金属表面的电压很大，金属表面非常容易被击穿，在大电流的作用下能够迅速在金属表面产生陶瓷层，且随着放电时间的增加，金属表面的电流会逐渐降低最终趋于稳定，因此金属表面的陶瓷层在初期会迅速生长，随着反应时间的增加，陶瓷层生长速度逐渐降低。