铝及铝合金的微弧氧化技术
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。
铝合金微弧氧化工艺
铝合金微弧氧化工艺
1,什么是微弧氧化
微弧氧化也叫陶瓷氧化、等离子氧化，是以铝、镁、钛金属及其合金置于 电解质水溶液中，施以高电压，利用电物理和电化学等复合工艺方法， 使材料表面产生火花放电微小斑点，在高压、高温、电场等因素的作用下， 金属表面形成优质陶瓷膜，达到工件表面强化的目的。
2，微弧氧化的工作原理 微弧氧化又称等离子微弧氧化，国外常称之为等离子体电解氧化 （简称MAO）。微弧氧化过程包括电化学反应和等离子体化学反应， 在外加电压未达到临界击穿电压之前，在阳极金属上发生的普通电化 学反应，生成一层很薄的非晶态氧化膜。当外加电压达到临界击穿电 压后，膜层上最薄弱的部位首先被击穿，随着电压继续增加，氧化膜 表面出现微弧放电现象，形成等离子体。微弧瞬间温度极高，不仅使 微弧区的基体合金发生熔融，也使周围的液体气化，并产生极高的电 压。在高温高压作用下，基本表面原有的氧化膜发生晶态转变，同时 电解液中的氧离子和其他离子也通过放电通道进入到微弧区，和熔融 的基体发生等离子化学反应。反应产物沉积在放电通道的内壁上，随 着微弧继续在试样表面其薄弱部位放电，均匀的氧化膜逐渐形成。虽 然局部瞬间温度很高，但由于表面受电解液的激冷作用，温度不会超 过100℃，从而使熔融态的氧化物在激冷作用下沉积在基体表面，堆 叠成陶瓷层
4，微弧氧化的特点 1)、微弧氧化后具有较高的硬度和抗磨性，可应用在航天航空的气缸和阀体、 纺织机械的导纱轮等。 2)、微弧氧化后表面形成细小微孔，能很好地吸附面漆，可大大提高机体与 涂层的结合力。用于铝、镁合金的汽车发动机罩盖、箱体等。 3)、微弧氧化形成的陶瓷膜能耐酸、耐碱、海水、盐雾等的腐蚀，可用作化 工，船舶、潜水艇等设备的防腐层。 4)、微弧氧化的陶瓷表面其绝缘强度可达到几百兆欧以上，耐高压达3000V。 5)、微弧氧化陶瓷层表面短时间内可耐受高达3000℃高温，提高铝、镁、钛 合金部件的表面工作温度，但持续耐高温受合金基体耐温影响
铝合金微弧氧化(MAO)
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
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
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。
铝合金表面微弧氧化陶瓷膜生成及机理的研究
一、引言
微弧氧化是一种先进的表面处理技术，可在铝合金表面生成一层致密的陶瓷膜， 提高材料表面的耐磨性、抗氧化性和耐腐蚀性。目前，关于6063铝合金微弧氧 化陶瓷膜的研究主要集中在制备工艺和性能优化方面，而对于陶瓷膜的着色机 理研究较少。因此，本次演示旨在通过深入研究6063铝合金微弧氧化黑色陶瓷 膜的制备工艺及着色机理，为实际生产提供理论指导。
铝合金表面微弧氧化陶瓷膜生成及机理 的研究
01 引言
03 实验方法 05 结论与展望
目录
02 研究现状 04 实验结果及分析 06 参考内容
引言
铝合金作为一种轻质、高强度的金属材料，在航空、航天、汽车等领域得到了 广泛应用。然而，铝合金的耐磨、耐腐蚀性能较差，对其表面进行改性处理是 提高性能的有效途径之一。微弧氧化（MAO）是一种在铝合金表面生成陶瓷膜 的新技术，具有耐磨、耐腐蚀、抗高温等优异性能，引起了研究者的广泛。本 次演示旨在探讨铝合金表面微弧氧化陶瓷膜的生成及机理，为其应用提供理论 支持。
二、实验方法
1、材料准备
实验材料为6063铝合金，切成10mm×10mm×3mm的小块，用砂纸打磨表面，然 后用酒精清洗干净。
2、实验过程
（1）预处理：将铝合金放入质量浓度为5%的NaOH溶液中浸泡10分钟，然后用 清水冲洗干净。 （2）微弧氧化：将预处理后的铝合金放入电解液中，在一定 电压和电流条件下进行微弧氧化处理。 （3）着色处理：将微弧氧化后的铝合 金放入着色液中，在一定温度和时间条件下进行着色处理。 （4）后处理：将 着色后的铝合金用清水冲洗干净，然后在70℃的烘箱中干燥20分钟。
结论与展望
本次演示通过对铝合金表面微弧氧化陶瓷膜的生成及机理进行研究，发现微弧 氧化过程中电压、电流、时间等工艺参数对陶瓷膜的生长有着重要影响。同时， 我们还发现陶瓷膜的物相组成和硬度等性能与其应用场景密切相关。因此，未 来研究应进一步优化工艺参数，提高陶瓷膜的综合性能，同时探究新型制备方 法，为实现铝合金表面微弧氧化陶瓷膜的广泛应用提供理论支持。
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)
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)
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
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。
电镀加工：铝合金微弧氧化(MAO)
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。
铝合金微弧氧化
☆氧化电压 1)低压生成的膜孔径小、孔数多，高压使膜孔径大，孔数少， 但成膜速度快。 2)电压过低，成膜速度小，膜层薄，颜色浅，硬度低。电压 过高，易出现膜层局部击穿，对膜耐蚀性不利。 ☆溶液温度 1)温度低时，氧化膜的生长速度较快，膜致密，性能较佳， 但温度过低，氧化作用较弱，膜厚和硬度的数值都较低 2)温度过高，碱性电解液对氧化膜的溶解作用增强，致使膜 厚与硬度显著下降，且溶液易飞溅，膜层也易被局部烧焦 或击穿。
微弧氧化反应装置图如下：
1：电源 2：调压控制系统 5：冷却系统 6：电解槽
3：试样 7：阴极
4：搅拌器
2、微弧氧化的特点 ❶大幅度提高材料的表面硬度，显微硬度在1000-2000HV，最 高可达3000HV； ❷良好的耐磨损性能； ❸良好的耐热性和耐蚀性； ❹良好的绝缘性能，电阻可达100MΩ； ❺溶液为环保型，符合环保排放要求；
☆pH值
酸碱度过大或过小，溶解速度加快，氧化膜生长速度都会 减慢。 ☆溶液浓度 溶液浓度对膜的成膜速率、表面颜色、粗糙度都有影响。 ☆溶液电导率 溶液电导率影响微弧氧化膜的生长速度和致密度。
五、与其他氧化方式对比
六、应用
谢谢！
3、工艺流程
二、铝合金微弧氧化膜
1、膜层结构特征
铝合金微弧氧化膜表面形貌
表面显微3D照片
许多残留的放电气孔，孔周围有融化 的痕迹，说明放电瞬间温度确实很高。
什么是微弧氧化微弧氧化的特点
什么是微弧氧化微弧氧化的特点
微弧氧化是一种尖端的表面处理技术，它可以在表面形成均匀厚度的
氧化膜，使表面更加紧凑及耐腐蚀。
微弧氧化是在真空条件下经由电解产
生的一种微米级氧化膜，是一种低温非热氧化的铝和铝合金表面处理技术。
它是一种节能环保的表面处理技术，不受污染、不耗费太多能源，不受敏
感的变形产品和操作，没有化学污染，不添加任何外来成份，没有喷涂废
气的污染，科学精确，处理过程极其稳定。
微弧氧化的特点如下：
1、表面处理层厚度精确：微弧氧化技术可以在很短的时间内制备出
非常小的表面处理层厚度，精确度可达到0.1μm，这种精确的表面处理
层厚度使微弧氧化技术更适合于金属加工中表面精确的处理。
2、处理层紧凑：微弧氧化处理层具有极好的紧凑性，可以形成厚度
很小但是比较紧凑的层，能够有效的保护金属表面，使金属表面保持比较
光洁，从而增加其耐腐蚀的性能。
3、无污染：微弧氧化是一种节能环保的表面处理技术，不受污染、
不耗费太多能源，不受敏感的变形产品和操作，没有化学污染，不添加任
何外来成份，没有喷涂废气的污染，科学精确，处理过程极其稳定。
微弧氧化技术资料
铝、镁合金微弧复合处理技术原理及应用1.微弧氧化的技术原理微弧氧化（Micro-arc Oxidation，MAO），又称微等离子体氧化（Micro-plasma Oxidation，MPO）、阳极火花沉积（Anode Spark Deposition，ASD)、等离子体增强电化学表面陶瓷化（Plasma Enhance Electrochemical Surface Ceramic coating，PECC)等技术，是一种铝、镁、钛及其合金表面在电解液中依赖外加电场使其表面原位反应生成自身金属氧化物的新技术。
图1是微弧氧化设备结构示意图，从图中可以看出将铝、镁合金制品做阳极，不锈钢做阴极，置于脉冲电场环境的电解液中，样品表面因受端电压作用而发生等离子体放电，所产生的高温高压条件使微区的铝、镁原子与溶液中的氧结合生成与基体以冶金方式结合的氧化铝或氧化镁陶瓷层。
图1 微弧氧化设备结构示意图铝、镁、钛等合金样品放入电解液中，通电后表面立即生成很薄一层氧化物绝缘层，这属于普通阳极氧化阶段，当电极间电压超过某一临界值时，氧化膜某些薄弱部位被击穿，发生微区弧光放电现象，溶液里的样品表面能观察到无数游动的弧点。
由于击穿总是在氧化膜相对薄弱的部位发生，当氧化膜被击穿后，在膜内部形成放电通道。
初始一段时间后，样品表面游动弧点较大，部分熔融物向外喷出，形成孔隙率高的疏松层。
随着氧化时间延长，膜厚度增加，击穿变得越来越困难，试样表面较大的弧点逐渐消失，可看见大量细碎火花。
这时膜内部微弧放电仍在进行，使氧化膜继续向内部生长，形成致密层。
此时，一方面，疏松层阻挡致密层内部放电时熔融物进入溶液，使其尽量保留在致密层内；另一方面，疏松层外表面同溶液保持着溶解和沉积平衡，使疏松层厚度维持基本不变。
电解质离子进入氧化膜后，形成杂质放电中心，产生等离子放电，使氧离子、电解质离子与基体金属强烈结合，同时放出大量的热，使形成的氧化膜在基体表面熔融、烧结，形成具陶瓷结构的膜层。
微弧阳极氧化工艺
微弧阳极氧化工艺微弧阳极氧化工艺是一种通过对金属表面进行阳极氧化处理来改善其表面性能的技术。
该工艺常用于铝合金、镁合金等金属的表面处理，能够提高其耐磨、耐腐蚀、耐热性能，同时还可以增加其外观质感。
微弧阳极氧化工艺的主要步骤包括预处理、阳极氧化、封孔和涂装等。
其中，预处理是非常关键的一步，它包括去油、去尘、除氧化皮等操作，以保证金属表面的清洁度和平整度。
预处理完成后，金属制品就可以进入阳极氧化工艺的主要阶段了。
在阳极氧化阶段，金属制品被放入含有电解液的电解槽中，同时作为阳极，在电解液中加上适当的电压和电流，使得阳极表面形成微弧放电。
微弧放电过程中，阳极表面会产生高温、高压等条件，从而使得金属表面氧化生成一个致密的氧化膜。
这个氧化膜可以提高金属的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，还可以增加其附着力，从而提高金属制品的使用寿命。
阳极氧化完成后，金属制品会进行封孔处理。
封孔是通过在氧化膜中形成微小的孔洞并填充密封材料来实现的。
封孔处理可以增加氧化膜的耐腐蚀性能，防止在使用过程中氧化膜被破坏。
最后，金属制品还可以进行涂装等后续处理来增加外观质感和耐候性。
在微弧阳极氧化工艺中，一般使用的电解液有硫酸、硫酸铝、硫酸铜等。
不同的电解液可以调整工艺参数，如电压、电流、处理时间等，从而获得不同颜色和厚度的氧化膜。
此外，微弧阳极氧化工艺还需要注意一些操作要点。
例如，电解液的浓度、温度和搅拌速度都会影响氧化膜的形成速度和质量，需要进行合理调控。
另外，阳极氧化过程中也要注意控制电流密度，避免过高的电流密度引起的局部放电，导致氧化膜的质量下降。
综上所述，微弧阳极氧化工艺是一种常用的金属表面处理技术，通过阳极氧化和封孔等步骤可以改善金属的表面性能和外观质感。
该工艺在航空航天、汽车制造、建筑材料等领域有着广泛的应用前景。
铝带微弧氧化
铝带微弧氧化
铝带微弧氧化是一种通过微弧氧化技术在铝带表面形成氧化膜的过程。
微弧氧化是一种高能量的电化学氧化过程，通过在铝带表面施加高电压，使铝带与电解质中的氧发生反应，形成致密坚硬的氧化膜。
铝带微弧氧化可以增加铝的耐腐蚀性、硬度和耐磨性，提高其表面的装饰性和耐候性。
氧化膜可以在表面形成各种颜色，如金黄色、黑色、蓝色等，增加了产品的美观性和设计性。
铝带微弧氧化广泛应用于汽车、建筑、航空航天等领域的金属制品上。
在汽车领域，它可以用于汽车外饰件、车身结构件和内饰件的表面处理，增加其抗氧化和耐磨性能。
在建筑领域，它可以应用于建筑幕墙、屋面板、窗户和门窗等产品的表面处理，增加其耐候性和装饰效果。
总的来说，铝带微弧氧化是一种有效的表面处理技术，可以提高铝带的性能和外观，扩展了铝材的应用范围。
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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7化学除油7清洗7微弧氧化7清洗7后处理7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 砂10g/L, Na2O2 4〜6g/L, NaF 0.5〜 1g/L, CH3COONa 23g/L, Na3VO3 1 〜3g/L;溶液pH 为11 〜13;温度为20〜50 C;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 C
o
(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。
不同的铝基材料和不同的氧化电解液，具有不同的微弧放电击穿电压（击穿电压：工件表面刚刚产生微弧放电的电解电压），微弧氧化电压一般控制在大于击穿电压几十至上百伏的条件进行。
氧化电压不同，所形成的陶瓷膜性能、表面状态和膜厚不同，根据对膜层性能的要求和不同的工艺条件，微弧氧化电压可在200〜600V范围内变化。
微弧氧化可采用控制电压法或控制电流法进行，控制电压进行微弧氧化时，电压值一般分段控制，即先在一定的阳极电压下使铝基表面形成一定厚度的绝缘氧化膜层；然后增加电压至一定值进行微弧氧化。
当微弧氧化电压刚刚达到控制值时，
通过的氧化电流一般都较大，可达10A/dm2左右，随着氧化时间的延长，陶瓷氧化膜不断形成与完善，氧化电流逐渐减小，最后小于
1A/dm2。
氧化电压的波形对膜层性能有一定影响，可采用直流、锯齿或方波等电压波形。
采用控制电流法较控制电压法工艺操作上更为方便，控制电流法的电流密度一般为2〜8A/dm2。
控制电流氧化时，氧化电压开始上升较快，达到微弧放电时，电压上升缓慢，随着膜的形成，氧化电压又较快上升，最后维持在一较高的电解电压下。
④温度与搅拌的影响：与常规的铝阳极氧化不同，微弧氧化电解液的
温度允许范围较宽，可在10〜90C条件下进行。
温度越高，工件与溶液界
面的水气化越厉害，膜的形成速度越快，但其粗糙度也随之增加。
同时温度
越高，电解液蒸发也越快，所以微弧氧化电解液的
温度一般控制在20〜60C范围。
由于微弧氧化的大部分能量以热能的形式
释放，其氧化液的温度上升较常规铝阳极氧化快，故微弧氧化
过程须配备容量较大的热交换制冷系统以控制槽液温度。
虽然微弧氧
化过程工件表面有大量气体析出，对电解液有一定的搅拌作用，但为保证氧
化温度和体系组分的均一，一般都配备机械装置或压缩空气对电解液进行搅
拌。
⑤微弧氧化时间的影响：微弧氧化时间一般控制在10〜60min。
氧化时间越长，膜的致密性越好，但其粗糙度也增加。
⑥阴极材料：微弧氧化的阴极材料采用不溶性金属材料。
由于微弧氧
化电解液多为碱性液，故阴极材料可采用碳钢，不锈钢或镣。
其方式可采用
悬挂或以上述材料制作的电解槽作为阴极。
(4)微弧氧化的设备
①微弧氧化电源设备是一种高压大电流输出的特殊电源设备，输
出电压范围一般为0〜600V;输出电流的容量视加工工件的表面积而定，一
般要求6〜10A/dm2。
电源要设置恒电压和恒电流控制装置, 输出波形视工艺
条件可为直流、方波、锯齿波等波形。
②热交换和制冷设备。
由于微弧氧化过程中工件表面具有较高的氧化电压并通过较大的电解电流，使产生的热量大部分集中于膜层界面处，而影响所形成膜层的质量，因此微弧氧化必须使用配套的热交换制冷设备，使电解液及时冷却，保证微弧氧化在设置的温度范围内进行。
可将电解液采用循环对流冷却的方式进行，既能控制溶液温度，又达到了搅拌电解液的目的。
（5）膜层的质量检测
微弧氧化陶瓷膜层的质量检测目前无专门标准，可采用铝常规阳极氧化膜层性能的检测标准。
2.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具有硬度高（HV> 1200）,耐蚀性强（CASS盐雾试验>480h）,绝缘性好（膜阻〉100M Q）,膜层与基底金属结合力强，并具有很好的耐磨和耐热冲
击等性能。
微弧氧化技术工艺处理能力强，可通过改变工艺参数获取具有不同特性的氧化膜层以满足不同目的的需要；也可通过改变或调节电解液的成分使膜层具有某种特性或呈现不同颜色；还可采用不同的电解液对同一工件进行多次微弧氧化处理，以获取具有多层不同性质的陶瓷氧化膜层。
由于微弧氧化技术具有上述优点和特点，因此在机械，汽车，国防，
电子，航天航空及建筑民用等工业领域有着极其广彳之的应用前景。
主要可用于对耐磨、耐蚀、耐热冲击、高绝缘等性能有特殊要求的铝基零部件的表面强化处理；同时也可用于建筑和民用工业中对装饰性和耐磨耐蚀要求高的铝基材的表面处理；还可用于常规阳极氧化不能处理的特殊铝基合金材料的表面强化处理。
例如，汽车等各车辆的铝基活塞，活塞座，汽缸及其他铝基零部件；机械、化工工业中的各种铝基模具，各种铝罐的内壁，飞机制造中的各种铝基零部件如货仓地板，滚棒，导轨等；以及民用工业中各种铝基五金产品，健身器材等。
微弧氧化技术目前仍存在一些不足之处，如工艺参数和配套设备的研究需进一步完善；氧化电压较常规铝阳极氧化电压高得多，操作时要做好安全保护措施；以及电解液温度上升较快，需配备较大容量的制冷和热交换设备。