铝及铝合金的微弧氧化技术
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。
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。
微弧氧化 表面要求
微弧氧化表面要求
微弧氧化后的铝合金表面应满足以下要求：
1. 外观要求：表面应平整、无气泡、无裂纹、无凹凸不平和无明显的色差。
2. 膜层厚度：微弧氧化膜层的厚度应符合设计要求，一般为10-20微米。
3. 耐蚀性：微弧氧化膜层应具有良好的耐蚀性，能够在盐雾、酸碱等恶劣环境下保持良好的性能。
4. 耐磨性：微弧氧化膜层应具有一定的耐磨性，能够在摩擦和磨损的情况下保持表面的完整性。
以上信息仅供参考，如需了解更多信息，建议查阅微弧氧化技术相关书籍或咨询专业人士。
铝合金微弧氧化标准
铝合金微弧氧化标准
铝合金微弧氧化是一种常用的表面处理技术，用于提高铝合金的耐腐蚀性和耐磨性。
以下是一般的铝合金微弧氧化标准：
1. 外观要求：微弧氧化后的铝合金表面应平整、无气泡、无裂纹、无凹凸不平和无明显的色差。
2. 膜层厚度：微弧氧化膜层的厚度应符合设计要求，一般为10-20微米。
3. 耐蚀性：微弧氧化膜层应具有良好的耐蚀性，能够在盐雾、酸碱等恶劣环境下保持良好的性能。
4. 耐磨性：微弧氧化膜层应具有一定的耐磨性，能够在摩擦和磨损的情况下保持表面的完整性。
5. 色泽：微弧氧化后的铝合金表面颜色应均匀一致，符合设计要求。
以上是一般的铝合金微弧氧化标准，具体的标准还需根据具体的产品和行业要求进行确定。
表面微弧氧化处理
表面微弧氧化处理
表面微弧氧化处理是近年来金属加工行业中比
较流行的一种处理技术。
表面微弧氧化处理把氧
化铝及氧化铝铝硅和其表面粗糙度较大的基体材料，通过微弧反应，去掉表面粗糙度，使表面氧
化膜在极短时间内由氧化铝状态变成氧化氟状态，并形成愈合层，使表面粗糙度维持在0.8~1.6的
范围内，有效提高了材料的耐磨性和耐腐蚀性，
从而改善整个零部件及其部件的焊接性能，大大
减少由粗糙表面造成的返修损失。
表面微弧氧化处理的优势体现在以下几个方面：首先，它可以在短时间内得到良好的表面粗糙度，同时能较快地均匀地形成氧化膜，而且处理后材
料的硬度、强度和耐磨性都会有所提高。
另外，
还具有很强的生产经济性，既可以单件加工，也
可以多件加工，在大批量加工过程中，处理效率非常高，耗电量小，加工成本极低。
此外，表面微弧氧化处理还具有资源保护的作用，它可以使氧化铝生产中的废料回收利用，还可以让材料的使用寿命延长，避免过度消费，有利于节约社会资源，保护环境。
总而言之，表面微弧氧化处理是一种具有良好性能、能耗小、效率高和环保效果明显的加工技术，得到了广泛应用，是当今行业中一种重要的处理方法。
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。
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。
铝合金表面微弧氧化技术的应用及发展
铝合金表面微弧氧化技术的应用及发展作者：张彦涛来源：《环球市场信息导报》2013年第06期微弧氧化是一种在金属表面原位生长陶瓷膜的表面处理技术，可大幅提高铝合金表面耐磨性及耐蚀性。
本文阐述了铝合金微弧氧化技术的特点及应用概况，以及微弧氧化技术的发展趋势。
微弧氧化技术又称微等离子体氧化、火花放电阳极氧化。
它是将铝，镁，钛等有色金属及其合金，在适当的电参数条件下使其与电解液中的溶质发生反应，最终在金属表面生成了具有一定厚度的陶瓷膜。
利用该技术在铝及其合金上生长一层Al2O3陶瓷膜，该陶瓷膜具有良好的耐磨、耐蚀性，而且可通过改变电参数和电解液等得到不同性能、不同颜色的陶瓷膜。
铝合金微弧氧化过程微弧氧化过程中具有等离子体放电通道的高温高压及电解液温度低的特点，在此极限条件下的反应过程可赋予陶瓷膜层其它技术难以获得的优异的耐磨、耐腐蚀等性能，同时使铝合金基体的保持原有性能。
液相中参与反应并形成陶瓷膜的粒子在电场力的作用下传输到基体附近的空间参与成膜，陶瓷膜层的厚度、组成、结构可以通过电源电参数和改变电解液组成进行控制，从而实现陶瓷膜层的设计与构造。
微弧氧化过程一般可以分为以下四个阶段：普通阳极氧化阶段：在氧化初期，样品表面颜色变暗，形成一层较在电流密度恒定的条件下，电压迅速升高。
该阶段形成的阻挡层是后续阶段产生火花放电的必要条件。
微弧氧化阶段：随着电压的不断升高，在氧化膜层的相对薄弱的地方将会被击穿，在样品表面能够观察到火花放电现象。
这些火花较小，但密度很大（约为105个/cm2），它在样品表面形成了大量的等离子微区。
这些熔融物与电解液发生反应，并被溶液冷却形成Al2O3，从而使这一区域的膜相应地增厚。
微弧氧化和弧放电共存阶段：该阶段样品表面开始出现较大的红色放电弧斑，它是由某些部位经过多次放电后，使得原来较小的放电通道彼此相连而形成较大的放电气孔。
在这一阶段可以观察到电压缓慢下降。
弧放电阶段至反应结束随着薄膜的增厚，红色放电弧斑逐渐减少，电压迅速上升。
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。
铝镁合金微弧氧化工艺
铝、镁合金微弧氧化处理技术的工程应用作者：蒋贤跃一、概述：铝镁合金微弧氧化基本原理基本原理1.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。
工艺流程2.微弧氧化工艺一般流程为：表面清洗——微弧氧化——清水冲洗——填充（此步骤主要用于制备耐蚀性膜）——烘干或自然干燥。
研究表明，碱清洗有利于提高微弧氧化层的抗腐蚀能力。
从电源特征看，最早采用的是直流或单向脉冲电源，随后采用了交流电源，后来发展为不对称交流电源，现在脉冲交流电源应用较多，因为脉冲电压特有的针尖作用，使得微弧氧化膜的表面微孔相互重叠，膜层质量好。
微弧氧化电解液分酸性和碱性两类工艺。
目前多用弱碱性电解液，并通过添加无机或有机添加剂改变微弧氧化膜的成分，进而实现膜层性能的可设计性。
然而，实际选用电解液时不能简单地根据电解液时酸碱度，导电性大小，黏度，热容量等理化因素来确定，还要考虑被处理的基体合金材料，选用的电解液应对合金及其氧化膜具有一定的溶解作用和钝化作用。
工艺控制方面，有恒压微弧氧化法和恒电流微弧氧化法两类。
一般采用恒电流法，因为此法省时且易控制，电流密度通常根据膜层厚度，耐磨，耐蚀，耐热等的需要在1－100A/dm2 范围内选定。
膜元素和分布规律3.微弧氧化膜呈熔融冷却状，表面有孔，但不是贯穿的，故能阻挡环境中的腐蚀物质进入膜层。
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。
中国铝合金微弧氧化行业研究报告
中国铝合金微弧氧化行业研究报告
一、行业概述
铝合金微弧氧化是一种用于提高铝合金表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性的工艺。
铝合金微弧氧化是将铝合金制件表面阳极处理，使其与电解液发生化学反应，形成铝的氧化层。
该氧化层的硬度和耐磨性远高于铝合金本身，同时具有良好的耐腐蚀性能。
二、市场规模
目前铝合金微弧氧化市场规模较小，但随着铝合金微弧氧化技术的不断成熟，市场需求也将逐渐增加。
据统计，2019年全
球铝合金微弧氧化市场规模约为5.6亿美元，预计到2025年
将增长至7.8亿美元左右。
三、市场前景
铝合金微弧氧化具有广泛的应用前景，主要包括汽车零部件、电子产品、电力设备等领域。
以汽车零部件为例，铝合金微弧氧化技术可以提高零部件的耐磨性和耐腐蚀性，提高汽车的安全性能，并且符合环保要求。
随着汽车产业的不断发展，铝合金微弧氧化市场需求也将持续增长。
四、市场竞争
目前，铝合金微弧氧化市场竞争主要集中在技术水平和产品质量上。
高技术含量和高品质的产品是占据市场的关键。
此外，市场还存在一些小规模的生产企业，产品质量、技术水平等方面存在不足，市场竞争力较弱。
五、市场前景预测
随着全球经济的不断发展和产业结构的调整，铝合金微弧氧化市场前景将日益广阔。
我国铝合金微弧氧化行业目前发展较快，市场需求也在逐渐增加。
预计到2025年，中国铝合金微弧氧
化市场规模将达到5亿美元，市场前景十分可观。
微弧氧化技术
微弧氧化技术一、概述微弧氧化技术是一种通过在金属表面产生高能量电弧放电，使其表面氧化形成陶瓷膜的表面处理技术。
它可以增强金属表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀性和耐高温性能，同时还可以提高金属表面的美观度和装饰性。
二、工艺流程微弧氧化技术主要包括以下几个步骤：1.清洗：将金属制品先进行清洗，去除表面的油污和杂质。
2.阳极处理：将金属制品置于电解槽中，作为阳极，在电解液中通以直流电源，使其与阴极产生电位差，从而引起阳极溶解。
这个过程中会形成一层氧化膜。
3.微弧氧化：在阳极处理完毕后，在特定的条件下，通过微弧放电使得氧化膜进一步增厚，并形成致密的陶瓷膜。
4.封孔处理：将微弧氧化后的制品进行封孔处理，以提高其耐腐蚀性和耐磨性。
5.染色处理：根据需要，可以对微弧氧化后的制品进行染色处理，以提高其美观度和装饰性。
三、工艺参数微弧氧化技术的工艺参数主要包括以下几个方面：1.电解液：电解液的成分和浓度会影响到氧化膜的厚度和成分。
一般来说，电解液中含有硅酸盐、磷酸盐、钨酸盐等物质。
2.阳极材料：不同的金属材料在微弧氧化过程中会产生不同的陶瓷膜。
比如，铝制品经过微弧氧化后形成的是氧化铝陶瓷膜，而钛制品则形成的是二氧化钛陶瓷膜。
3.电压和电流密度：微弧氧化过程中需要施加一定的电压和电流密度。
一般来说，电压在200V以上，电流密度在1-5A/cm2之间。
4.处理时间：微弧氧化处理时间对于陶瓷膜的厚度和质量也有影响。
一般来说，处理时间在10-60分钟之间。
四、应用领域微弧氧化技术已经在多个领域得到了广泛应用，主要包括以下几个方面：1.航空航天领域：微弧氧化技术可以提高金属零件的耐磨性、耐腐蚀性和耐高温性能，从而提高飞机发动机等关键部件的可靠性和寿命。
2.汽车制造领域：微弧氧化技术可以应用于汽车发动机缸体、活塞、齿轮等部件的表面处理，以提高其耐磨性和耐腐蚀性。
3.建筑装饰领域：微弧氧化技术可以应用于不锈钢门窗、扶手、栏杆等金属制品的表面处理，以提高其美观度和装饰性。
微弧氧化处理 -回复
微弧氧化（Micro Arc Oxidation，MAO）是一种常见的金属表面处理技术，用于增强金属表面的硬度、耐腐蚀性和耐磨性。
该技术通过在金属表面产生微弧放电，使金属表面发生氧化反应，形成一层硬度较高的氧化膜。
这种氧化膜具有许多优点，如高硬度、良好的耐腐蚀性和耐磨性，能够保护金属表面免受外界环境的损害。
微弧氧化通常适用于铝合金、镁合金和钛合金等金属材料的表面处理。
该技术广泛应用于汽车、航空航天、电子设备和建筑等领域，可以在保护金属表面的同时改善其性能和寿命。
微弧氧化处理具有以下优点：高耐腐蚀性：氧化膜能够有效防止金属表面与外界腐蚀介质接触，从而延长金属件的使用寿命。
高耐磨性：氧化膜具有较高的硬度，能够有效抵抗摩擦和磨损，提高金属件的耐磨性能。
节能环保：微弧氧化过程中不需要使用有害化学药品，对环境友好，同时也不会产生二次污染。
适应性广：微弧氧化可用于多种金属材料的表面处理，适用范围广泛。
工艺简单：相对于其他表面处理技术，微弧氧化的工艺相对简单，易于操作和控制。
需要注意的是，微弧氧化处理通常需要在特殊的设备和特定的工艺条件下进行，因此需要合适的设备和专业的操作人员来完成。
对于不同材料和要求，可能需要调整处理参数和工艺流程，以达到最佳的处理效果。
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。
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。
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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。