铝合金的微弧氧化
铝合金微弧氧化
一般通过磷酸或者氢氧化钠来调节溶液PH。
四、影响因素
☆电流密度 1)电流密度越大，氧化膜的生长速度越快，膜厚增加，但易 出现烧损现象。 2)随着电流密度的增加，击穿电压升高，氧化膜表面粗糙度 也增加。
☆氧化时间 1)随着氧化时间的增加，氧化膜厚度增加，但有极限氧化膜 厚度。 2)随着氧化时间的增加，膜表面微孔密度降低，但粗糙度变 大。氧化时间足够长，当溶解与沉积达动态平衡，对膜表面 有一定平整作用，膜的表面粗糙度反而会减小。
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。
铝合金微弧氧化膜具有致密 层和疏松层两层结构，氧化膜与 基体之间界面上无大的孔洞，界 面结合良好。
铝合金微弧氧化膜截面形貌
研究显示，致密层中具有刚玉结构，α-Al2O3的体积分数高达 50%并与γ-Al2O3结合在一起，因而使沉积层具有很高的硬度。致 密层的晶粒细小，硬度和绝缘电阻大；疏松层晶粒较粗大，并存 在许多孔洞，孔洞周围又有许多微裂纹向内扩展。
❻工艺稳定可靠，设备简单；
❼反应在常温下进行，操作方便，易于掌控； ❽基体原位生长陶瓷膜，结合牢固，陶瓷膜致密均匀。
微弧氧化过程：
第一阶段：阳极氧化阶段。 微弧氧化初期，金属光泽逐渐消 失，材料表面有气泡产生，工件表面生成一层很薄且多孔的 绝缘膜。 第二阶段：火花放电阶段。随着电压升高氧化膜被击穿，铝 合金表面出现移动的密集小火花。 第三阶段：微弧放电阶段。随着电压和膜层的增加，铝合金 表面的弧光逐渐变红变多，随着时间的延长，如保持恒压弧 光会逐渐减少直至消失。 第四阶段：弧光放电阶段。出现少数大的红色斑点，且斑点 不移动，停在某一固定位置连续放电，并伴有尖锐的爆鸣声。 此阶段对膜层破坏较大，应避免。
铝合金高温发黑处理
铝合金高温发黑处理铝合金是一种常用的金属材料，具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，在工业生产和日常生活中广泛应用。
然而，由于长期暴露在高温环境下，铝合金表面容易出现发黑现象，影响其美观性和性能。
因此，对铝合金进行高温发黑处理是一项重要的工艺，可以提高其耐高温性能和表面颜色的稳定性。
一、高温发黑处理的原理高温发黑处理是通过在铝合金表面形成一层氧化膜来实现的。
在高温环境中，铝合金与空气中的氧气反应，形成一层致密的氧化物膜。
这层氧化膜具有良好的耐热性和耐腐蚀性，可以保护铝合金不受高温环境的侵蚀。
同时，这层氧化膜的颜色也可以通过控制氧化膜的厚度和成分来实现调控，从而实现铝合金的高温发黑处理。
二、高温发黑处理的方法1. 微弧氧化法微弧氧化是一种常用的高温发黑处理方法。
该方法是利用高压脉冲电流作用于铝合金表面，在氧化电解液中产生放电等离子体，使铝合金表面形成一层致密的氧化膜。
微弧氧化法可以控制氧化膜的颜色和厚度，具有良好的耐高温性能和抗腐蚀性能。
2. 化学氧化法化学氧化法是另一种常用的高温发黑处理方法。
该方法是将铝合金件浸泡在含有氧化剂的溶液中，通过化学反应在铝合金表面形成一层氧化膜。
化学氧化法可以控制氧化膜的成分和颜色，但其耐高温性能和耐腐蚀性能相对微弧氧化法较差。
三、高温发黑处理的优势1. 提高耐高温性能：经过高温发黑处理的铝合金表面形成了一层致密的氧化膜，能够有效防止高温环境对铝合金的侵蚀，提高其耐高温性能。
2. 改善表面颜色稳定性：高温发黑处理可以调控氧化膜的颜色，使其在高温环境下不易变色，保持铝合金的美观性。
3. 增加耐腐蚀性能：铝合金经过高温发黑处理后，氧化膜具有良好的耐腐蚀性能，能够有效防止化学物质对铝合金的侵蚀。
四、高温发黑处理的应用领域1. 汽车工业：高温发黑处理可以应用于汽车发动机部件、排气管等高温工作环境下的铝合金零件，提高其耐高温性能和抗腐蚀性能。
2. 航空航天工业：航空航天领域对材料的要求非常高，高温发黑处理可以提高铝合金在高温空气中的稳定性，延长其使用寿命。
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。
解析铝合金表面微弧氧化与阳极氧化工艺
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。
铝合金微弧氧化陶瓷膜性能、组织结构与生长机制的开题报告
铝合金微弧氧化陶瓷膜性能、组织结构与生长机制
的开题报告
1.研究背景：
铝合金是一种常见的轻金属材料，具有良好的物理和化学性质，广
泛应用于航空航天、汽车制造、建筑等领域。
然而，铝合金表面容易受
到机械冲击、腐蚀和氧化等因素的影响，降低了其使用寿命和性能。
因此，研究提高铝合金表面性能的方法和技术至关重要。
微弧氧化是一种
新兴的表面改性技术，可以形成陶瓷膜，提高铝合金表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀性等性能。
2.研究目的：
本研究旨在探究铝合金微弧氧化陶瓷膜的性能、组织结构与生长机制，为铝合金表面改性提供理论和实验依据。
3.研究内容：
（1）铝合金微弧氧化陶瓷膜的制备方法和工艺条件研究。
（2）分析铝合金微弧氧化陶瓷膜的性能，包括硬度、耐磨性、耐腐蚀性等。
（3）研究铝合金微弧氧化陶瓷膜的组织结构特征和形成机制，包括膜层厚度、孔隙度、晶体结构等。
（4）探究制备条件对铝合金微弧氧化陶瓷膜性能和组织结构的影响。
4.研究方法：
（1）采用微弧氧化技术制备铝合金陶瓷膜，通过SEM、XRD、EDS 等分析方法对样品进行表面形貌、成分组成以及膜层结构等方面的分析。
（2）通过比较不同制备条件下的样品表面性能、组织结构等特征，探究制备条件对铝合金陶瓷膜的影响。
（3）运用电化学测试和耐磨试验，评价铝合金陶瓷膜的耐腐蚀性与耐磨性。
5.研究意义：
本研究可为铝合金表面改性提供科学依据和技术支持，通过微弧氧化陶瓷膜提高铝合金表面的性能，具有重要的工业应用价值。
《高温氧化预处理及升压速率对铝合金微弧氧化的影响》范文
《高温氧化预处理及升压速率对铝合金微弧氧化的影响》篇一一、引言随着现代工业技术的不断发展，铝合金因其优良的物理和化学性能，在航空、汽车、电子等领域得到了广泛应用。
然而，铝合金表面硬度低、易氧化、易腐蚀等问题也日益突出。
微弧氧化技术作为一种新兴的表面处理技术，通过在铝合金表面形成一层致密的陶瓷膜，有效提高了铝合金的耐腐蚀性和硬度。
本文将探讨高温氧化预处理及升压速率对铝合金微弧氧化的影响。
二、高温氧化预处理的影响1. 预处理过程高温氧化预处理是一种常用的铝合金表面处理技术，其主要目的是通过在一定的温度和气氛下对铝合金进行氧化，以提高其表面的耐腐蚀性和硬度。
在预处理过程中，铝合金表面会形成一层致密的氧化膜，这层膜将作为微弧氧化的基础。
2. 影响机制高温氧化预处理对微弧氧化的影响主要体现在以下几个方面：（1）改善表面粗糙度：经过预处理的铝合金表面更加平整，有利于微弧氧化过程中陶瓷膜的均匀生长。
（2）提高表面活性：预处理过程中，铝合金表面会形成一些活性物质，这些物质在微弧氧化过程中将参与反应，有助于提高陶瓷膜的质量。
（3）增强膜层附着力：预处理形成的氧化膜与微弧氧化形成的陶瓷膜之间具有良好的结合力，有利于提高整体膜层的附着力。
三、升压速率的影响1. 升压速率定义升压速率是指在微弧氧化过程中，电压随时间升高的速度。
不同的升压速率将影响微弧氧化的过程和结果。
2. 影响机制（1）影响放电行为：升压速率过快可能导致放电不均匀，使得陶瓷膜生长不均匀；而适当的升压速率则有利于放电的稳定进行，从而获得均匀致密的陶瓷膜。
（2）影响膜层质量：升压速率过快可能导致陶瓷膜内部产生较大的应力，从而降低膜层的致密度和附着力。
适当的升压速率有助于获得高质量的陶瓷膜。
四、实验与结果分析为了研究高温氧化预处理及升压速率对铝合金微弧氧化的影响，我们进行了以下实验：1. 实验材料与方法选用某牌号的铝合金作为实验材料，分别进行高温氧化预处理和微弧氧化。
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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）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。
4 试验方法:以LY12铝合金作原料，样品是直径为 40mm、厚约8mm的圆饼，表面除油后放入电解槽进行微弧氧化，使用去离子水配置的NaOH为导电溶液，加入少量的硅酸钠便于形膜，pH值约8～9，电解槽兼作电极，通入循环冷却水保持电解液温度稳定在20～60℃，氧化时间为3 .5h。
5 试验结果及分析:(1)表面形貌观察及分析图2为微弧氧化陶瓷膜层表面的800倍SEM形貌。
从图可以看出：微弧氧化陶瓷膜层由细小的颗粒组成，其中镶嵌着大的颗粒，大的颗粒中间存在着一些2～9μm的椭圆形小孔，根据Krysmann的研究结果：这些颗粒是某个微弧的放电通道，膜表面气泡与液相界面为准阴极，而气泡另一端为阳极。
当两极间施加电压时，工件表面开始生长带有电绝缘特性的氧化膜，随着时间的增加，陶瓷膜层厚度也随着增加，其承受的电压也越来越大，材料表面有大量的气泡生成(水的电解生成氢气和氧气)，当两极间的电压达到几百伏时，工件表面的氧化膜被击穿，产生白色的电弧等现象。
他们之间的高电场强度导致火花放电，产生巨大的热量，电解液很快地将热量带走，熔融物迅速凝固，在材料表面形成多孔状氧化层。
在这一过程中，化学氧化电化学氧化、等离子体氧化并存，比阳极氧化要复杂得多。
图中还可以清楚地看见表面熔融痕迹。
(2) 陶瓷膜截面观察及分析图3是样品横截面微弧氧化陶瓷膜层放大像，从中可以看出微弧氧化陶瓷膜由表2疏松层、内层2结合层和过渡层(扫描电镜观测不到)组成，膜层厚度可达200μm以上。
图4是微弧氧化陶瓷膜层的模型图，分为通电初期模型图和通电后期模型图。
疏松层系由一层很硬的孔隙较大的物质组成，与基体结合不牢，易被打磨掉，它可能是由微电弧溅射和电化学沉积物而形成；第二层为致密层，含有很大成分α-Al2O3相，硬度很高约3000HV左右、很耐磨、致密层与铝基体形成不规则的交错现象、不易脱落、并且与疏松层呈犬牙交错状，也不易分开，这是微弧氧化生成的陶瓷膜不易从基体上脱落的重要原因。
微弧氧化陶瓷膜层的形成非常复杂，涉及到阳极氧化、电化学氧化、等离子体氧化、脉冲氧化等多个方面。
当两极间施加电压时，工件表面开始生长带有电绝缘特性的Al2O3氧化膜，这属于普通阳极氧化反应。
随着氧化时间的增加，电压逐渐增强，超出了阳极氧化法拉第区域的限制氧化膜厚度也随着增加，材料表面有大量的气泡生成(水的电解生成氢气和氧气) 为等离子体的产生创造了条件，同时氧化膜与电解液发生反应。
当两极间的电压达到几百伏时，氧化膜被击穿，产生白色的电弧等现象，弧点的温度很高，其瞬间温度超过3000K。
此区域内存在熔融甚至气化的α-Al2O3和Al与溶液反应激冷生成α-Al2Oγ-Al2O3和其他相。
由于氧化铝α-Al2O3是一种热力学稳定相，具有较低的生成自由能，晶体的结构表述为：O2-阴离子近似于六方密堆排列熔点较高，达到2035℃。
(3)膜层与基体过渡层显微结构研究由于膜层与基体之间的过渡层非常薄，通过对过渡层的结构进行透射电镜分析，图5中a层是膜层与Al基体的过渡层， b层为陶瓷的致密层，由图可以看出，与一般表面处理技术不同，过渡层是在基体的原位“生长”出来的，致密层在过渡层的原位“生长”出来，这种特性决定基体与过渡层、过渡层与致密层之间结合紧密，陶瓷膜层不易脱落。
通过对微弧氧化陶瓷层的过渡层的透射电镜分析发现陶瓷层中有纳米晶结构出现。
纳米晶的出现增强了基体与膜层的结合。
大大地改善了其组织性能。
越靠近致密层处，纳米晶的尺寸越小，靠近基体处的纳米晶尺寸较大，大约有20nm，并且纳米晶的数量也较少。
同时发现在过渡层的某些地方并没有发现纳米晶，这可能因为在微弧氧化细化晶粒的过程中，产生电火花导致微弧放电，产生大量的热，靠近铝合金基体的结合层由于距离弧光较远，获得的热量较少，所得的纳米晶的尺寸较大；而有些部位由于膜层较厚，微弧放电的几率比较小，没有足够的能量形成纳米晶结构。
(4)电压变化规律及对陶瓷层的影响电压的高低是影响微弧氧化的主要因素之一。
根据W. Krysmann研究模型表明:在微弧氧化的过程中，电压的选择比较高，大约在300～700V之间，远远大于普通阳极氧化所需要的电压。
如果电压过低，则成膜速度较小，膜层较薄，膜的颜色较浅，硬度也较低，达不到特殊应用的要求；反之，如果工作电压过高，工件又易出现氧化膜被击穿，导致氧化膜的大量脱落和崩离现象发生。
微弧氧化的电压可分为3个区域:法拉第区域，电火花区域，弧光放电区域。
在法拉第区域，随着氧化时间的加长，电压不断增加，在电场的作用下，材料表面生成一层带有绝缘特征的Al2O3氧化膜，这一阶段属于阳极氧化阶段，随着时间的延长，反应进入电火花区域，氧化膜厚度逐渐增加，其承受电压也越来越大，再加上材料表面有大量气体生成，有白色火花出现，为等离子体的产生创造了条件。
在电压升高到某一值后，进入弧光放电区，初生的氧化膜被击穿，材料表面形成大量的等离子体微弧并在材料表面不断移动，在等离子体弧作用下形成的瞬间高温高压微区使氧化膜熔融，等离子弧消失以后，电解液很快地将热量带走，熔融物迅速凝固，在材料表面形成坚硬的膜层。
(5)电流变化规律及对陶瓷层的影响在微弧氧化过程中，电流明显分为3个阶段:氧化膜形成阶段，电流迅速下降；微弧诱发阶段，电流从最小值开始回升；平衡氧化阶段，电流在稳定中稍有下降，主要原因是与氧化膜的形成有关。
陶瓷层厚度在一定时间内随着电流密度的增加而增加，在某一电流密度下达到极大值。
这是由于随着电流密度的增加能量密度也增加，反应速度加快，形成的陶瓷层增厚，但电流密度进一步升高时，电压也升高，此时已超过了火花放电阶段而进入了弧光放电阶段。
这种连续的放电对膜层的破坏很大，甚至出现氧化膜的剥落及脱离。
随着电流密度的增加，微弧氧化层表面粗糙度增大。
因为电流密度小时，反应不剧烈，此时，击穿电压较小，火花放电反应只能在某些膜层较薄的部位进行，这样形成的膜层较均匀，粗糙度也较小，当电流密度加大时，能量密度增加，反应速度加快，过早地堵塞了较细小的反应通道，此时的击穿电压也较高，使反应不只是在膜较薄部位进行，稍厚处也可能被击穿继续微弧氧化这样形成的陶瓷层就会薄厚不均，粗糙度较大。