铝及铝合金的微弧氧化技术
压铸铝微弧氧化
压铸铝微弧氧化压铸铝微弧氧化是一种常用的表面处理技术，通过在铝合金表面形成一层致密、均匀的硬质陶瓷氧化膜，提高了铝合金的耐磨、耐腐蚀和装饰性能。
本文将从压铸铝的特点、微弧氧化的原理和工艺以及应用领域等方面进行介绍。
一、压铸铝的特点压铸铝是一种常用的铝合金材料，具有重量轻、强度高、导热性好、可塑性强等特点。
压铸铝制品广泛应用于汽车、航空航天、电子电器和通讯等领域，如汽车发动机壳体、电子外壳等。
然而，压铸铝表面易受到氧化、腐蚀和磨损的影响，降低了其使用寿命和外观质量。
二、微弧氧化的原理和工艺微弧氧化是一种在电解液中利用阳极氧化原理形成氧化膜的表面处理技术。
其原理是将铝制品作为阳极，在电解液中施加一定的电压和电流，通过电解反应在铝表面形成氧化膜。
与传统的阳极氧化相比，微弧氧化在电解液中加入了一定的添加剂，通过调节电解液的成分和工艺参数，使得氧化膜的成分和性能得到改善。
微弧氧化工艺一般包括预处理、电解液配制、氧化处理和后处理等步骤。
预处理主要是清洗和除油，以保证铝表面的干净和无油污。
电解液配制是根据具体的要求和工艺参数，选择合适的电解液配方。
氧化处理是通过在电解液中施加一定的电压和电流，使铝表面形成氧化膜。
后处理是对氧化膜进行密封处理，提高其耐腐蚀性能。
压铸铝微弧氧化技术具有广泛的应用领域。
首先，压铸铝微弧氧化可以提高铝制品的耐磨性能。
通过微弧氧化处理，铝表面形成了一层硬质陶瓷氧化膜，使得铝制品具有较高的硬度和耐磨性，延长了使用寿命。
其次，压铸铝微弧氧化可以提高铝制品的耐腐蚀性能。
氧化膜具有致密的结构，能够有效阻隔外界的腐蚀介质，保护铝制品不受腐蚀。
此外，压铸铝微弧氧化还可以提高铝制品的装饰性能。
氧化膜可以通过染色和封孔等处理，实现不同颜色和纹理的表面效果，提高了铝制品的美观性。
总结起来，压铸铝微弧氧化是一种重要的表面处理技术，通过在铝合金表面形成一层硬质陶瓷氧化膜，提高了铝合金的耐磨、耐腐蚀和装饰性能。
在铝合金表面制备耐磨的微弧氧化膜层的方法的制作技术
本技术涉及一种在铝合金表面制备耐磨的微弧氧化膜层的方法，包括以下步骤：(1)将铝合金进行去污、除蜡和除油；(2)将铝合金置于装有氧化液的氧化槽中，进行等离子微弧氧化处理，其中氧化液中纳米石墨；(3)氧化结束后，将工件取出、洗涤并晾干。
本技术采用等离子体微弧氧化处理技术在铝合金表面生长成微弧氧化膜层，提高铝合金的金属性能，在氧化液中添加纳米石墨，进一步提高了微弧氧化膜的耐磨性。
技术要求1.一种在铝合金表面制备耐磨的微弧氧化膜层的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将铝合金进行去污、除蜡和除油；(2)将铝合金置于装有氧化液的氧化槽中，进行等离子微弧氧化处理，从而在铝合金表面形成一层微弧氧化膜，其中所述氧化液中含有纳米石墨；(3)氧化结束后，将铝合金取出、洗涤并晾干。
2.根据权利要求1所述的在铝合金表面制备耐磨的微弧氧化膜层的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将铝合金进行去污、除蜡和除油；(2)将纳米石墨与蒸馏水混合，进行第一次超声分散，依次添加入硅酸钠、硼酸钠和氢氧化钾，调整至适当的浓度，接着进行第二次超声分散，得到氧化液；将铝合金置于装有氧化液的氧化槽中，进行等离子微弧氧化处理，从而在铝合金表面形成一层微弧氧化膜；(3)氧化结束后，将工件取出、洗涤并晾干。
3.根据权利要求2所述的在铝合金表面制备耐磨的微弧氧化膜层的方法，其特征在于，步骤(2)中第一次超声分散的时间是0.5-2h，功率为100-300W，第二次超声分散的时间是0.5-1h，功率为100-250W。
4.根据权利要求2所述的在铝合金表面制备耐磨的微弧氧化膜层的方法，其特征在于，步骤(2)中的各物质调整浓度如下：硅酸钠12-35g/L、硼酸钠25-40g/L、氢氧化钾10-25g/L、三乙醇胺5-15g/L、纳米石墨3-20g/L。
5.根据权利要求1或2所述的在铝合金表面制备耐磨的微弧氧化膜层的方法，其特征在于，等离子微弧氧化处理的条件为：频率500-1000Hz，微弧氧化时间15-60min，电压400-600V。
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
压铸铝合金微弧氧化
压铸铝合金微弧氧化
压铸铝合金微弧氧化，这是一种新兴的表面处理工艺。
它的英文原文是
Micro-Arc Oxidation(MAO)，它能够使得压铸铝合金有更好的表面性能，可以提高产品的缓蚀性和抗腐蚀性。
该工艺是一种低温微弧氧化，在此工艺当中，就是利用电解液中的氧化剂以及
压铸铝合金表面的电流产生一支微细的电弧，使压铸铝合金表面的温度升高，形成一层由氧化铝和氧化镁组成的复合氧化膜，使其表面性能得到改善。
除此之外，该工艺还具有以下几个优点：
首先，该工艺的反应温度低，这种低温的复合氧化膜可以覆盖到表面的细小较
深的细节，因此对加工铝合金表面有更好的表现。
其次，该工艺可以节省能源与原料，可以把电能转换成反应能，不仅节约原料，而且还以较高的效率实现反应。
最后，该工艺有利于改善压铸铝合金表面结构，使其表面更加致密、平整，有
助于改善表面粗糙度，提高产品的缓蚀性和抗腐蚀性。
综上所述，压铸铝合金微弧氧化这种新型的表面处理技术，具有温度低、能源
和原料节约、表面结构优良，抗腐蚀性高等优点，可以在提高压铸铝合金表面性能的基础上有效的降低成本，使得压铸铝合金的应用范围更加广泛。
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。
铝合金表面微弧氧化cr2o3复合膜层的制备及表征
一、概述铝合金是一种重要的结构材料，广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑等领域。
微弧氧化是一种通过电化学方法在金属表面形成氧化膜层的技术，可以有效提高铝合金的耐腐蚀性、硬度和耐磨性。
通过微弧氧化制备cr2o3复合膜层，可以进一步提高铝合金的性能，因此对其制备及表征进行研究具有重要意义。
二、制备方法1. 原材料准备：铝合金基材2. 预处理：清洗铝合金表面，去除油污和杂质3. 微弧氧化：在特定电解液中进行微弧氧化处理，形成氧化膜层4. Cr2o3复合膜层制备：采用化学沉积或物理蒸发等方法，在氧化膜层表面沉积Cr2o3复合膜层三、表征方法1. 扫描电镜观察：观察膜层的形貌和厚度2. X射线衍射分析：分析膜层的晶体结构和成分3. 电化学测试：测试膜层的耐腐蚀性能和电化学性能4. 显微硬度测试：测试膜层的硬度和耐磨性能四、实验结果与分析1. 微弧氧化制备的氧化膜层厚度为10-50μm，形貌呈现出致密均匀的孔洞结构2. Cr2o3复合膜层的X射线衍射分析表明膜层内部结构致密，晶粒细小3. 电化学测试结果显示Cr2o3复合膜层具有良好的耐腐蚀性和电化学性能4. 显微硬度测试表明膜层的硬度大幅提高，耐磨性能显著改善五、结论通过微弧氧化制备cr2o3复合膜层，可以有效提高铝合金的耐腐蚀性、硬度和耐磨性。
该技术具有较好的可行性和应用前景，为铝合金材料的改性和加工提供了新的思路和方法。
需要进一步深入研究膜层的形成机理和影响因素，优化制备工艺，提高膜层的性能和稳定性。
六、进一步研究方向1. 影响微弧氧化和Cr2o3复合膜层性能的因素：探究影响微弧氧化膜层形貌和性能的工艺参数，如电压、电流密度、电解液成分等，以及Cr2o3复合膜层形成的机理和影响因素，进一步优化制备工艺。
2. 探索其他复合膜层的制备方法：除了Cr2o3，还可以尝试利用其他金属氧化物或无机化合物，如SiO2、TiO2等，制备不同性能和应用的复合膜层，扩大铝合金的应用范围。
微弧氧化提高铝合金耐磨性能的研究
微弧氧化提高铝合金耐磨性能的研究摘要：铝合金因密度小、比强度高等特点而被广泛应用于航空、航天和其他民用工业中,但其硬度低、不耐磨损。
为了提高铝合金的硬度、耐磨性、耐蚀性以及涂装等性能,须对铝合金表面进行处理。
其中,阳极氧化处理或硬质阳极氧化处理是最常用的方法之一。
近年来,微弧氧化技术(Micro-arc oxidation,MAO)在国内外迅速发展,它是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,从而在铝、钛、镁金属及其合金表面形成陶瓷氧化膜。
该技术工艺简单,生成的氧化膜均匀致密,与基体结合强度高,能够大幅度提高阀金属的力学性能,在航天、航空、汽车、电子和机械等行业中具有巨大的应用前景。
关键词：微弧氧化；铝合金；耐磨性；分析1导言微弧氧化技术是在传统的液相电化学氧化反应的基础上发展起来的。
它将工作区域引入到高压放电区域，使金属表面处在微弧形成的等离子体高温（约3000 K）、高压（20~50 MPa）作用下，在金属表面原位生成坚硬、致密的陶瓷氧化膜，如铝合金表面微弧氧化膜主要由α-Al2O3，γ-Al2O3相组成，所得的氧化膜硬度高、与基体结合牢固、结构致密，大大提高了有色金属的耐磨损、耐腐蚀、抗高温冲击及电特性等多种性能。
2微弧氧化技术的机理20世纪30年代初,研究人员等第一次报道了强电场下浸在液体里的金属表面会发生火花放电现象,而且火花对氧化膜具有破坏作用。
后来发现,利用该现象也可制成氧化膜涂层,最初应用于镁合金防腐。
从20世纪70年代开始,美国、德国和前苏联相继开展了这方面的研究。
Vigh等阐述了产生火花放电的原因,提出了“电子雪崩”模型,并利用该模型对放电过程中的析氧反应进行了解释。
Van等随后进一步研究了火花放电的整个过程,指出“电子雪崩”总是在氧化膜最薄弱、最容易被击穿的区域首先进行,而放电时的巨大热应力则是产生“电子雪崩”的主要动力,与此同时,Nikoiaev等提出了微桥放电模型。
微弧氧化铝合金实验.
微弧氧化铝合金实验一、实验目的：1.大概了解微弧氧化工艺的原理、操作步骤以及其对材料的强化方式。
2.通过实验与“材料性能学”的理论知识相结合。
二、实验原理：微弧氧化又叫等离子阳极氧化，微弧氧化是从传统的阳极氧化过程中衍化来的，是在阳极氧化的过程中，对阳极施加高强度的电压，造成电流击穿阳极的过程，突破了传统的阳极氧化对电压，电流的限制。
在击穿的过程中，会在金属形成的阳极氧化薄膜上发生弧光放电现象，从而形成放电通道，在微弧放电的过程中，会形成高温高压的条件，从而使金属表面生成优与原来的普通阳极氧化形成的氧化膜。
微弧氧化就是将原来的普通阳极氧化的法拉第区引入到高压放电区域，克服原来普通阳极氧化对于难以快速生成的，低效率的缺陷，极大提高了膜层的综合性能。
提高了基体与氧化层的结合力，结构致密，力学性能好，具有良好的耐磨、耐腐蚀、耐高温冲击和电绝缘等特性。
并且该工艺操作简单，不繁琐，不会产生对环境有污染的副产品，具有广阔的应用前景。
三、实验设备及材料：试样及实验药品：30mm*25mm*2mm的LY12板材若干、微弧氧化溶液3份实验设备：JHMAO-220/10A型便携式微弧氧化电源（图1）、超声波清洗机（图2）、TT260覆层测厚仪（图3）、HXD-1000TMC/LCD型显微硬度计、热镶嵌仪（图4）、MSD倒置金相显微镜及图像分析系统、烟雾腐蚀测量仪图1JHMAO-220/10A型便携式微弧氧化电源图2超声波清洗机图3TT260覆层测厚仪及其探头图4热镶嵌仪四、实验步骤：1、工件前处理：除油除锈主要除去工件表面的各种油脂，这些油污包括植物油、动物油和矿物油。
只有将这些油污彻底清除，才能达到工件的表面全部被水所润湿的目的。
2、抛光：使工件表面更加平整，微弧氧化膜层更加均匀。
3、超声波清洗机漂洗。
4、微弧氧化：（1）根据试验方案及实验条件，称取所需的电解质，在1000ml烧杯中用去离子水溶解。
（2）将配置好的溶液放入冷却水槽中，按要求连接好阴极和阳极，注意确保工件和线路良好的接触，否则氧化时会因接触不良产生局部漏电现象。
微弧氧化工艺流程
微弧氧化工艺流程一、概述微弧氧化是一种表面处理技术，通过在金属表面形成氧化膜来增强其耐磨性、耐腐蚀性和硬度。
该工艺主要应用于铝合金、镁合金等金属材料的表面处理。
二、设备微弧氧化设备主要包括电源、电极、反应槽和控制系统等部分。
其中，电源为微弧氧化的核心部件，能够提供高压电流，使得金属表面形成氧化膜。
电极则是将电源输出的高压电流引入反应槽中的部件，通常采用钨或不锈钢制作。
反应槽则是进行微弧氧化的容器，通常采用聚丙烯等材料制作。
三、前处理在进行微弧氧化之前，需要对金属表面进行清洗和打磨处理。
清洗可以采用溶剂清洗或碱性清洗等方法；打磨则需要使用研磨机进行加工处理。
四、微弧氧化过程1. 准备工作：将待处理的金属样品放入反应槽中，并将反应槽密封。
2. 填充电解液：将电解液注入反应槽中，通常采用硅酸盐或钨酸盐等化学物质。
3. 开始微弧氧化：开启电源，使得电极向反应槽中输出高压电流。
在此过程中，金属表面产生放电现象，形成氧化膜。
4. 控制过程参数：微弧氧化过程需要控制的参数包括电压、电流、时间和温度等。
其中，不同的金属材料需要设置不同的处理参数。
5. 洗涤清洗：处理完成后，需要将样品取出并进行洗涤清洗。
通常采用水或乙醇进行清洗。
五、氧化膜性能测试经过微弧氧化处理后，金属表面形成了一层氧化膜。
为了检验其性能是否符合要求，需要进行一系列测试。
主要包括：1. 耐磨性测试：采用磨损试验机进行测试。
2. 耐腐蚀性测试：采用盐雾试验机进行测试。
3. 硬度测试：采用显微硬度计进行测量。
六、应用领域微弧氧化工艺广泛应用于航空、汽车、电子等领域。
其中，铝合金是最常用的材料之一，主要应用于飞机、汽车等领域。
此外，微弧氧化还可以用于生产高档厨具、手表等产品。
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。
铝镁合金微弧氧化处理技术的工程应用
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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。
微弧氧化技术重难点详解
微弧氧化技术重难点详解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。
具有材料表面硬度高、耐磨性能好、工艺可靠、设备简单、操作方便等特点。
近年来,铝合金微弧氧化技术在纯铝、铝镁合金、铝硅合金、铝铜镁合金以及铝基复合材料等基体上取得突破。
通过这种工艺可以给金属加工多种微弧氧化膜涂层，包括耐腐蚀涂层，耐磨涂层，电防护涂层，装饰涂层，光学涂层等，微弧氧化技术已经在航空航天、兵器、医疗设备、仪表仪器、化工机械设备、汽车工业以及3C产品等许多领域广泛应用。
微弧氧化是从普通阳极氧化发展而来，他突破了传统的阳极氧化电流、电压法拉第区域的限制，把阳极电位由几十伏提高到几百伏，氧化电流从小电流发展到大电流，由直流发展到交流，致使在样品表面上出现电晕、辉光、微弧放电、甚至火花放电等现象。
微弧氧化装置包括专用高压电源、氧化槽、冷却系统和搅拌系统。
氧化液大多采用碱性溶液，对环境污染小。
溶液温度以室温为宜，温度变化范围较宽。
溶液温度对微弧氧化的影响比阳极氧化小得多，因为微弧区烧结温度达几千度，远高于槽液。
以下是微弧氧化的工艺特点：1.工艺过程简单，占地小、处理能力强，生产效率高。
2.无毒环保，该液体不含有毒物质和重金属。
再生重复使用效率高。
3.提高工件表面硬度、增强耐磨性能4.抗腐蚀性能、绝缘性能优良。
5.通过改变工艺参数可得到不同特性的氧化膜层。
如致密性、膜层厚度、抗腐蚀性，绝缘性等。
6.通过改变液体成分，可使膜层有特种性能，或得到不同颜色。
7.该工艺可代替阳极氧化，且效果远远优于阳极氧化。
微弧氧化膜的性能与膜层的表面质量和膜层总厚度及膜层中致密层和疏松层的比例密切相关。
致密层占总膜厚的比例越大,膜的硬度和耐磨性、耐蚀性越好。
微弧氧化膜具有特殊的多孔质结构,使得它在金属材料功能化方面有着巨大的应用潜力,如在微弧氧化膜的细孔中填充润滑性物质,可以作为性能优良的减摩抗磨材料。
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。
分析微弧氧化表面处理对铝合金拉伸性能的影响
分析微弧氧化表面处理对铝合金拉伸性能的影响0.引言铝合金本身存在一定的缺点，比如其硬度低、耐磨性差，所以要进行一定的处理。
微弧氧化技术的诞生，使得它克服了传统阳极氧化的不足，该技术可以控制工艺过程，能够生成具有优异的耐磨和耐蚀性能的陶瓷薄膜，与其他技术相比较有较高的硬度和绝缘电阻，并且大大提高了膜层的综合性能；此技术具有很多的优点，比如工艺简单，操作简易，效率高、环保；开创了一个新的技术。
但此技术的应用会对铝合金表面的拉伸性能产生一定的影响，笔者在本文进行了探讨。
1.微弧氧化技术1.1微弧氧化的基本原理微弧氧化工艺的基础，是在阳极氧化工艺上慢慢摸索出来的。
阳极需要进行氧化，其在法拉第区进行，升高金属阳极的电位，这样会升高金属阳极的电流，连续的升压，当升到一定的强度时，会进入电火花放电区，此时，会属阳极会出现一些特殊的现象，比如铝合金表面会出现电晕、辉光及电火花放电现象，发生微区放电现象。
笔者本文通过对铝阳极为例，铝的阳极氧化膜的成份是a12o3、y-ai2o3和aiooh。
由于铝的氧化物在高温会出现一定的转化，如下：所以一般在进行微区高温高压等离子体放电的阶段，铝阳极氧化膜的转变过程会出现晶化转变，比如y—a1203和a—a1203，形成微弧陶瓷氧化膜，具有高硬度及良好耐腐蚀性，一般情况下陶瓷氧化膜的显微硬度可以达到2000hv以上。
继续升高电压，这时会进入弧光放电区，此时会出现阳极表面电流密度增大，并伴有强烈的弧光放电现象。
由于弧光放电时会产生强大的冲击力，所以微弧氧化应避免弧光放电区。
1.2微弧氧化的特点微弧氧化技术是近几十年发展起来的铝合金表面处理的新技术，目前微弧氧化技术不是很成熟，还处于研究阶段，对其描述的资料较少。
但铝合金微弧氧化技术有其独特的优点：1.2.1耐磨性能高一般情况下，al、mg、ti 合金，在进行微弧氧化后会产生al2o3、mgo、tio2。
陶瓷相的产物是具有很强的硬度，所以经微弧氧化的铝合金具有很高的硬度，最硬的硬度可达2500 hv，因此铝合金表面具有优越的耐磨强度，其耐磨性大大高于传统工艺的膜层.其优良的耐磨性还与一些特殊的因素有关，比如润滑油的自润滑特性有关。
一种铝合金微弧氧化技术专利
一种铝合金微弧氧化技术专利(中英文实用版)Title: Apatent for an aluminum alloy micro-arc oxidation technology Title: 一种铝合金微弧氧化技术专利Introduction:The present invention relates to a micro-arc oxidation technology for aluminum alloys, and more particularly to a method for improving the surface properties of aluminum alloys by means of micro-arc oxidation.介绍：本发明涉及一种铝合金微弧氧化技术，特别是通过微弧氧化改善铝合金表面性能的方法。
Background Art:Conventionally, the surface treatment of aluminum alloys has been carried out by various methods such as anodizing, painting, and plating.However, these methods have limitations in terms of durability, corrosion resistance, and aesthetics.背景技术：传统上，铝合金的表面处理是通过各种方法进行的，如阳极氧化、涂漆和镀层。
然而，这些方法在耐久性、耐腐蚀性和美观方面存在局限性。
Invention Summary:The present invention provides a novel micro-arc oxidation technology for aluminum alloys, which can effectively improve thesurface properties of aluminum alloys.The method of the present invention includes the steps of: providing an aluminum alloy workpiece; immersing the workpiece in an electrolyte solution; and applying a high voltage between the workpiece and a counter electrode to generate a micro-arc on the surface of the workpiece.发明概述：本发明提供了一种新颖的铝合金微弧氧化技术，可以有效改善铝合金的表面性能。
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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→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。
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10～90℃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20～60℃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，不锈钢或镍。
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＞100MΩ），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泛的应用前景。
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。