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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）

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良好的耐热性及抗腐蚀性。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；（4）有良好的绝缘性能，绝缘电阻可达

100MΩ。（5）溶液为环保型，符合环保排放要求。（6）工艺稳定可靠,设备简

单(7)反应在常温下进行，操作方便，易于掌握。（8）基体原位生长陶瓷膜，结

合牢固,陶瓷膜致密均匀。

2微弧氧化所需设备：

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、微弧氧化槽及配套设施：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。

4、挂具及阴极材料：挂具可选用铝或铝合金材质，阴极材料选用不溶性金

属材料，推荐不锈钢。

3优缺点及使用范围:

采用微弧氧化技术对铝及其合金材料进行表面强化处理，具有工艺过程简

单，占地面积小，处理能力强，生产效率高，适用于大工业生产等优点。微弧氧

化电解液不含有毒物质和重金属元素，电解液抗污染能力强和再生重复使用率

高，因而对环境污染小，满足优质清洁生产的需要，也符合我国可持续发展战略

的需要。微弧氧化处理后的铝基表面陶瓷膜层