铝合金微弧氧化的原理

微弧氧化又叫等离子体微弧氧化，是在阳极氧化的基础上发展起来的，在金属表面原位生长陶瓷层的一种表面处理技术。微弧氧化的生成陶瓷膜层的过程一般为：将Al、Mg、Ti及Zr等轻金属或其合金置于电解质溶液中，当施加在电极两端的电压达到临界值时，工作电极表面会出现电晕、辉光、火花放电及弧放电等现象，这种微区放电现象在工作电极表面不同的位置不断间歇重复出现，表金属面生成的氧化膜被击穿，瞬间温度可达2000℃，氧化膜在高温高压作用下熔融，等离子弧消失以后，熔融物急速冷却形成陶瓷层。微弧氧化膜层的生长是一个“成膜—击穿—熔化—烧结—再成膜”的多次循环过程。微弧氧化装置的基本构成如下图所示。 镁合金微弧氧化形成的膜层主要分为过渡层、致密层、疏松层。疏松层是由很硬的、孔隙较大的物质组成，表面疏松且粗糙，易打磨掉。致密层是微弧氧化层的主体，约占氧化层总厚度的60% ～70%，该层致密、孔隙小，每个孔隙的直径约为几微米，孔隙率在5%以下，主要是镁的氧化物，硬度高且耐磨。过渡层为界面层，是微弧氧化膜层与基体的交界处。过渡层凹凸不平，与基体相互渗透，使微弧氧化膜层与基体结合牢固，属典型的冶金结合。 当微弧氧化基体材料选定时，微弧氧化膜层的厚度与形貌主要受到电解液体系、电源类型、工作模式、电参数等的影响。与化学转化、阳极氧化技术相比，镁合金微弧氧化制备的膜层厚度可控，耐蚀性和耐磨性也更优异，该方法已被证明是提高镁合金的耐蚀和耐磨性能的有效途径，但微弧氧化膜层表面的微孔隙是限制耐蚀性提高的主要因素，需采用有效的封孔技术才能大幅度提高镁合金的耐蚀性能。