解析铝合金表面微弧氧化与阳极氧化工艺
铝合金和铝的阳极氧化作用及工艺详细介绍
铝合金和铝的阳极氧化作用及工艺介绍概述金属转化膜是指金属表面的原子层与某些特定介质的阴离子反应后，在金属表面生成的膜层。
转化膜同金属上别时覆盖层不同，它的生成必须有基体金属的直接参与，且自身转化为成膜产物，因此，膜层与基体具有很好的结合力。
通过化学作用在金属表面形成转化膜的过程称为化学转化；通过电化学作用形成氧化物膜的过程称为电化学转化，也叫阳极氧化。
铝及铝合金在大气中会与氧生成氧化膜，由于这种自然氧化膜极薄，耐蚀能力很低，故远不能满足工业上应用的需要。
为了提高铝及铝合金的防护性、装饰性和其他功能性，大多数情况下可以采取阳极氧化处理。
铝及铝合金阳极氧化液有酸性液、碱性液和非水液等三大类。
通常采用酸性液。
它可分为硫酸、铬酸、磷酸等无机酸体系，草酸、氨磺酸、丙二酸、磺基水杨酸等有机酸体系，以及无机酸加有机酸的混合酸体系。
溶液对铝的溶解能力应适当，盐酸的腐蚀性太强，不能用于铝阳极氧化；硼酸和硼酸铵的溶解能力太弱，除特殊应用外，一般情况也不适宜。
工业生产中主要采用硫酸法、铬酸法、草酸法和混合酸法，其中硫酸法应用最为广泛。
1．硫酸阳极氧化膜铝及铝镁合金在硫酸液中取得的阳极氧化膜无色透明，含锰或硅的铝合金的氧化膜则为浅灰色或棕灰色。
纯铝的膜层厚度可达40μm，一般防护—装饰性氧化膜厚为5～20 μm。
硫酸氧化膜多孔，吸附能力较强，孔隙率为10～15％，膜层适合染色或电解着色，用于装饰或作识别标记。
为提高膜的防护性能应进行封闭处理，在使用条件恶劣或耐蚀性要求较高时，还需要补充涂漆。
漆膜与氧化膜具有良好的结合力。
硫酸阳极氧化适用于几乎所有的铝及铝合金，包括含铜量大于4％的铝合金。
氧化处理后的零件尺寸有所增大，会影响配合精度，表面粗糙度亦会相应增加。
此外，硫酸氧化膜较脆，基体变形后膜表面会出现裂纹，尤其是膜的硬度较高时，脆性增大，且使疲劳强度降低。
硫酸阳板氧化不适合用于搭接、铆接、点焊及有缝隙的零组件；较疏松的铸件也不宜采用硫酸法。
铝合金表面微弧氧化与阳极氧化工艺介绍
铝合金表面微弧氧化与阳极氧化工艺介绍
魏向禹;惠鑫刚;梁智国
【期刊名称】《中国金属通报》
【年(卷),期】2017(0)9
【摘要】国防工业的迅速发展,对铝合金材料的抗腐蚀、高强度和高硬度等性能提出了更高的要求。
可以通过铝材料的阳极氧化与微弧氧化工艺处理,在机体表面生成致密均匀的氧化层。
本文结合这两种工艺特点,对铝合金材料的处理与保护进行深入研究。
【总页数】2页(P69-70)
【关键词】铝合金;阳极氧化;微弧氧化;工艺发展
【作者】魏向禹;惠鑫刚;梁智国
【作者单位】西北工业集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG175.3
【相关文献】
1.粗铜无氧化掺氮还原火法精炼工艺/适用于铝电解槽用炭块的加热装置/紫杂铜一步电解生产阴极铜的方法/电流直热式铝型材加热装置/铝合金型材表面涂装方法及专用设备/大型钨单晶/一种铜连铸熔炼炉的保温炉密封炉盖/高密度钨合金/铝冷轧机板型控制新技术/从含钨废料中回收钨的新工艺/铜阳极炉还原氧化铜的还原剂和还原方法/碳化钨涂覆金刚石的新方法/制造钛细粉末的新工艺/阳极杆矫直技术开
发成功/国内最大直径多晶硅/数字成像传感器/熔融金属取样器/铝基稀土合金研制成功 [J],
2.铝合金表面微弧氧化涂层制备工艺设计 [J], 全伟;胡正前;Chernega.S.M.;马晋
3.硬铝合金表面微弧氧化着色工艺研究 [J], 张文凡;胡正前;马晋;邝春伟
4.铝合金表面微弧氧化涂层制备工艺 [J], 全伟;胡正前;Chernega.S.M.;马晋
5.5A06铝合金阳极氧化和微弧氧化膜绝缘性能研究 [J], 石绪忠;陈派明;王岳;余向飞
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铝合金阳极氧化与表面处理技术
铝合金阳极氧化与表面处理技术一、铝及铝合金的特点1.密度低铝的密度约为2.7g/cm3，在金属结构料中仅高于镁的第二轻金属，只有铁或者铜的1/3。
2.塑性高铝及其合金延展性好，可通过挤压、轧制或拉拔等压力加工手段制成各种型、板、箔、管和丝材。
3.易强化纯铝强度不高，但通过合金化和热处理容易使之强化，制造高强度铝合金，强度可以和合金钢媲美。
4.导电好铝的导电性和导热性仅次于银、金、铜。
设铜相对导电率为100，则铝为64，铁只有16。
如按照等质量金属导电能力计算，铝几乎是铜的一倍。
5.耐腐蚀铝和氧具有有极高的亲和力，自然条件下铝表面会生成保护性氧化物，具有比钢铁好得多的耐腐蚀性6.易回收铝的熔融温度低，为660°С左右，废料容易再生，回收率极高，回收能耗只是冶炼的3%。
7.可焊接铝合金可通过惰性气体保护法焊接，焊接后力学性能好，耐腐蚀性好，外观美丽，满足结构料要求8.易表面处理铝可通过阳极氧化着色处理，处理后硬度高，耐磨耐腐蚀及电绝缘性好，通过化学预处理还可以进行电镀、电泳、喷涂等进一步提高铝的装饰性和保护性二、铝的表面机械预处理1.机械预处理的目的提供良好的表观条件，提高表面精饰质量；提高产品品级；减少焊接的影响；产生装饰效果；获得干净表面。
2.机械预处理的常用方法常用的机械预处理方法有抛光、喷砂、刷光、滚光等方法。
具体采用那一种预处理要根据产品的类型、生产方法、表面初始状态及最终精饰水平而定。
3.机械抛光的原理及作用高速旋转的抛光轮与工件摩擦产生高温，是金属表面发生塑性变形，从而平整了金属表面的凸凹点，同时使在周围大气氧化下瞬间生成的金属表面的极薄氧化膜反复地被磨削下来，从而变得越来越光亮。
主要作用是去除工件表面的毛刺、划痕、腐蚀斑点、砂眼、气孔等表面缺陷。
同时进一步清除工件表面上的细微不平，使其具有更高的光泽，直至镜面效果。
4.喷砂的原理及作用用净化的压缩空气将干沙流或其它磨粒喷到铝制品表面，从而去除表面缺陷，呈现出均一无光的沙面。
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
微弧氧化和阳极氧化
微弧氧化和阳极氧化
微弧氧化和阳极氧化是两种不同的金属表面处理方法，下面分别介绍：微弧氧化。
微弧氧化是一种高压直流电弧放电在金属表面形成的一层疏松、多孔
的含氧化物陶瓷保护膜，主要用于钛合金和铝合金的表面处理。
该技术能
够在金属表面上形成一层具有高硬度、耐磨损、耐腐蚀以及绝缘等性能的
氧化层，使得金属表面增强了抗腐蚀和耐磨损的能力。
微弧氧化常用于汽车、航空、高速列车等领域。
阳极氧化。
阳极氧化是一种在金属表面形成的一层厚度适中，且充满氧化物的保
护膜，主要用于铝材料的表面处理。
该技术能够在铝材表面上形成一层具
有高硬度、耐磨损以及防腐蚀的保护膜层，可以增强金属的抗腐蚀和耐磨
损能力，同时还能够美化铝材表面，增加其装饰性。
阳极氧化广泛应用于
建筑、汽车、电子等领域。
铝及其合金的氧化着色介绍
铝及铝合金阳极氧化
铝合金具有多种金属的优点，在日常生产及生活中，具有广泛的应用。其具有 较好的导电性和导热性，仅次于金、铜、银，延展性好、塑性高、可进行各种机 械加工。
铝及铝合金经阳极氧化后，铝表面形成厚度为几个至几百个微米的氧化膜，氧 化膜的表面形成多孔蜂窝状的，比铝合金的自然氧化及化学氧化具有更好的耐蚀 性、耐磨性和装饰性都有明显的改善和提高。采用不同的电解液及控制因素，可 得到不同蜂窝结构及大小的氧化膜。可用于不同的领域及功能性材料，例如建材、 航空材料、电子产业及纳米材料制备模板等领域。
目前封孔产品具有多样化，一般分为：含铬封孔剂、含镍封孔剂、无镍封孔剂 等产品。
铝及铝合金氧化的分类
铝及铝合金按氧化工艺可分为：化学氧化、阳极氧化及微弧氧化。化学氧化， 在一定的温度下，铝及其合金在在氧化溶液中，表面铝合金表面的铝离子与氧化 溶液中的氧进行相互作用，形成一层致密的氧化膜。化学氧化的氧化膜一般在 0.5-4微米之间，相对阳极氧化来说，耐磨性差、耐腐蚀性低，不适宜单独使用， 但是氧化表面的微孔结构，能够增大基体与涂层的结合力，一般做为喷漆及其他 涂层的底层使用。
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, 在阳极金属上发生普通的电化学反应, 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压力。在高温高 压作用下, 基体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他薄弱部位放电,均匀的氧 化膜逐渐形成。
铝及铝合金的微弧氧化技术
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。
铝合金表面处理的方法及应用
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。
铝氧化表面处理工艺
铝氧化表面处理工艺铝氧化表面处理工艺1. 简介和定义铝氧化表面处理是一种常用的金属表面处理工艺，它通过在铝材表面形成一层氧化膜来提高铝材的表面硬度、耐腐蚀性和装饰性能。
铝氧化表面处理可分为阳极氧化和微弧氧化两种常见工艺，它们通过不同的电解液和工艺参数来实现。
2. 阳极氧化工艺阳极氧化是较为常见的铝氧化处理工艺，它利用铝材作为阳极，经过一系列的清洗、酸洗和电解处理后，通过在电解液中施加电压来形成氧化膜。
氧化膜主要由氧化铝组成，具有良好的耐腐蚀性和绝缘性能。
阳极氧化可根据工艺参数的不同得到不同厚度和颜色的氧化膜，广泛应用于建筑、汽车和电子等领域。
3. 微弧氧化工艺与阳极氧化相比，微弧氧化是一种相对较新的铝氧化表面处理工艺。
微弧氧化的原理是在铝材表面形成高电压放电的微弧，通过放电产生的能量使铝材表面发生冷态氧化反应，形成坚固的氧化膜。
微弧氧化的氧化膜比阳极氧化更加致密，硬度更高，具有较好的抗磨损和耐腐蚀性能。
微弧氧化广泛应用于航空、军事和精密机械等领域。
4. 表面处理后的特性和应用经过铝氧化表面处理的铝材具有一系列优良的特性，包括硬度增加、耐腐蚀性提高、绝缘性能增强和装饰效果改善。
这些特性使得铝氧化材料在各个领域有广泛的应用。
在建筑领域，铝氧化材料常用于门窗、幕墙和天花板等部位，提高了产品的质量和耐候性。
在汽车领域，铝氧化材料可应用于车身结构和发动机部件，提高了汽车的轻量化和耐蚀性能。
5. 个人观点铝氧化表面处理工艺既能够提高铝材的性能，又能够改善其外观效果，是一种非常有价值的金属表面处理技术。
通过选择恰当的工艺参数，我们可以根据不同需求得到不同厚度、颜色和表面纹理的氧化膜。
铝氧化材料的使用还能够减少资源消耗和环境污染，具有可持续发展的优势。
我认为铝氧化表面处理工艺在未来会得到更广泛的应用，并不断推动着铝材产业的发展。
总结和回顾在本文中，我们详细介绍了铝氧化表面处理工艺，包括阳极氧化和微弧氧化。
我们讨论了这些工艺的原理和特点，以及经过表面处理后的铝材的性能和应用。
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解析铝合金表面微弧氧化与阳极氧化工艺
摘要：随着国防工业的需要，对铝合金材料的抗腐蚀、高强度和高硬度等性能
提出了更高的要求。
铝合金材料表面氧化处理逐渐发展起来，其中以铝基材料阳
极氧化与微弧氧化为主要的处理工艺，两种氧化工艺处理后的基体材料表面原位
生成一层致密均匀的氧化层，该陶瓷层具有与基体结合牢固、结构致密、具有良
好的耐磨、耐腐蚀、耐高温冲击和电绝缘特性等，因而具有更加广阔的应有前景。
本文就从铝合金表面微弧氧化与阳极氧化工艺展开分析。
关键词：铝合金表面；微弧氧化；阳极氧化；工艺
1、工艺机理及特点
1.1阳极氧化工艺机理及其特点
阳极氧化工艺是在电解槽中，通过电化学反应，以Al基材料为阳极，酸性
（H2SO4）为主要电解液，通电反应，在电化学与化学溶解两个过程同时作用下
直接在基体材料表面生成致密的Al2O3，其工艺过程是膜层生成与溶解的一个动
态平衡过程。
通过调整工艺参数，可制备出厚度5-80um的陶瓷层，其陶瓷层不
同于自然氧化而成的非晶态氧化膜，其陶瓷层孔隙率低，致密均匀，因此表现出
更优的膜层性能。
阳极氧化工艺按其电流型式可分有：直流电阳极氧化；交流电
阳极氧化；以及脉冲电流阳极氧化。
按电解液分有：硫酸、草酸、铬酸、为主溶
液的自然着色阳极氧化。
按膜层性质分有：普通膜（5~15）、硬质膜（40~80）、半导体作用的阻挡层等阳极氧化法。
其中直流电（H2SO4）阳极化在生产中应用
最多，实践证明（H2SO4）阳极氧化适用于铝基材料表面处理；可改变时间及温
度制备出不同厚度膜层，膜层物理吸附能力强易着色；同时处理电压（15~25）V
较低，不必调整电压周期温度也易控制；便于生产自动化及操作简便化。
1.2微弧氧化工艺机理及其特点
微弧氧化工艺是在弱碱性溶液中，通过高压，化学及电化学和等离子体放电
作用，在基体材料表面生成一层以其金属氧化物为主具有陶瓷性能的保护性氧化膜。
初始阶段与阳极氧化工艺类似，随着电压增大，其反应进入火花、微弧和弧
光放电这三个阶段。
随电压增大，电流密度增大，膜层较薄区域被击穿从而生长
出新的膜层。
随着反应不断的进行，因此基体材料表面膜层厚度是相对均匀的。
同时由于等离子放电区瞬时温度很高，最高可达到7000K，导致表面Al2O3膜层
发生晶态结构转变，又因为反应属于原位生成，陶瓷层与基体结合强度较高。
该
陶瓷层硬度高、高耐磨、耐腐蚀、抗氧化能力突出、绝缘性好，特别适用于高速
运动且需要高耐磨、耐腐蚀、抗高温冲击的轻金属合金零部件。
在航空、航天、
兵器、汽车、船舶、等许多方面应用最为广泛。
微弧氧化技术的突出特点是：①提高了材料的表面硬度，膜层显微硬度在1000~3000HV，超过热处理后的高碳钢
的硬度；②耐磨损性、耐热性及抗腐蚀性特点突出。
弥补了铝镁合金在实际中应用不足之处；③电绝缘性好；④结合强度高，膜层厚度均匀致密，孔隙率低。
1.3工艺过程对比
微弧氧化工艺过程相对简单，其过程如下：铝、镁、钛材料－化学除油－清
洗－微弧氧化－封闭。
阳极氧化工艺过程相对复杂，过程繁琐，以硫酸阳极氧化
为例，其分为两种，普通和硬质硫酸阳极氧化，氧化完毕后的工件通常要做着色
与封闭处理，以提高其耐腐蚀性，整个工艺流程如下：铝基材料－化学除油－碱
蚀-清洗－出光处理－清洗－（H2SO4）硬质阳极氧化－清洗－着色－封闭
（K2Cr2O7）。
2、氧化层性能对比
从下图1可看出，微弧氧化相比阳极氧化工艺而言，其生成陶瓷层硬度高、
韧性好、空隙率低，耐腐蚀性好等特点，膜层的柔韧性较好，并且与基体材料的
结合强度较大，因此不易剥落，而阳极化后的膜层因为其存在尖边缺陷，膜层脆
性较大。
图1 微弧氧化与阳极氧化生成膜层性能比较
3、工艺条件及产物对比
微弧氧化反应可在常温下进行，只需要高电压，大电流，设备简单，操作方便，工艺稳定性高，其反应采用弱碱性电解液，反应过程中只消耗活性（O2-）
离子，反应速率较快（10~30）min，反应的产物无害气体，生产废水不含贵金属
离子，基本接近零污染，符合环保部门排放要求。
硫酸阳极氧化工艺分为两种，
硬质阳极氧化与普通阳极氧化，两者制备过程相似复杂，操作步骤较为繁琐，其
工艺通常采用较低直流电压（10~25）V，较小的电流密度（1~1.5）A/dm2，反应
温度（-5~20）度左右，工艺成膜时间较长（30~80）min，电解质为酸性溶液，其反应类型属于消耗性反应，阳极化完毕后的着色与封闭溶液中含有大量（Ni，Cr，Go）等重金属离子，并且采用高温（＞90度）封闭，封闭剂（K2Cr2O7）在高温
条件下会挥发出有害气体，生产环境相对苛刻，因此，废液必须经过特殊处理后
符合环保要求才能排放，否则会造成重金属离子污染。
4、表面氧化工艺发展前景
近十年来，我国的铝氧化着色工艺技术发展较快，很多工厂已采用了新的工
艺技术，并且在实际生产中积累了丰富的经验。
本文通过比较阳极氧化与微弧氧
化的工艺过程，特点以及反应产物对比可知，微弧氧化技术在各个层面都较前者
优异，其工艺简单、膜层性能优越、无污染等优点具有很大的实用价值。
阳极氧
化由于膜层的性能因而目前大部分应用集中在装饰及涂装底层及对耐磨性、抗腐
蚀性要求不高等场合，并且其工艺过程复杂及废液污染性较高，从而在其基础上
发展出新的表面处理工艺。
弧氧化作为一种在阳极化基础上发展而来的一种表面
处理技术，其所表现出的特点逐渐被人们所认可，其生产过程安全可靠，操作性
不高，环保等优点解决了国家环保部门对表面处理行业的环保要求，微弧氧化生
成的陶瓷氧化层具备更优的性能特点，逐渐在工业生产中替代传统的阳极氧化工艺，特别适用于一些对耐磨性及抗腐蚀性有特殊要求的区域，但目前微弧氧化工
艺研究还不是非常成熟，真正投入到生产中的不多。
但其作为一种环保型表面处
理工艺的一种，会在以后生产逐渐替代阳极化表面处理工艺，环保型表面处理已
成为一种大趋势，有着广泛的应用前景。
结束语
微弧氧化与阳极氧化工艺有着相似的工艺过程，但两者在成膜机理、工艺特点、氧化膜的性能及应用等诸多方面都有所不同，以微弧氧化原位生成的陶瓷膜
层性能更为突出，工艺排放废液污染小，生产条件环保，因此环保型表面处理工
艺已成为新的趋势，新型环保型氧化技术会逐渐替代传统阳极氧化工艺。
参考文献：
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