1、技術(shù)內(nèi)容和技術(shù)
(1)微弧氧化技術(shù)的內(nèi)容和工藝流程
鋁及鋁合金材料的微弧氧化技術(shù)主要包括鋁基材料的預(yù)處理、微弧氧化、后處理三部分。
工藝流程如下：鋁基工件→化學(xué)除油→清洗→微弧氧化→清洗→后處理→成品檢驗
電解液組成：K2SiO3 5～10g/L，Na2O2 4～6g/L，NaF 0.5～1g/L，CH3COONa 2～3g/L，Na3VO3 1～3g/L；溶液pH11~13；20~50℃；陰極材料為不銹鋼板；電解是將電壓迅速上升到第一位300V，并保持5～10s，然后將陽極氧化電壓升高至450V，電解5～10min。
(2)兩步電解法
第一步：鋁基工件200g/L的K2O·nSiO2(鉀水玻璃)水溶液中1A/dm2氧化陽極電流5min；
第二步:第一步微弧氧化后，洗凈鋁基工件70g/L的Na3P2O7水溶液中以1A/dm2氧化陽極電流15min。陰極材料為:不銹鋼板；溶液溫度為20~50℃。
(3)影響因素
①合金材料和表面狀態(tài)的影響：微弧氧化技術(shù)對鋁基工件的合金成分要求不高。對于一些難以處理的普通陽極氧化鋁合金材料，如銅和高硅鑄鋁合金，可以進(jìn)行微弧氧化處理。工件的表面狀態(tài)也不高，一般不需要表面拋光處理。對于粗糙度較高的工件，微弧氧化后表面修復(fù)變得更加均勻、光滑；對于粗糙度較低的工件，微弧氧化后表面粗糙度增加。
?、陔娊赓|(zhì)溶液及其成分的影響：微弧氧化電解質(zhì)是獲得合格膜層的技術(shù)關(guān)鍵。不同的電解質(zhì)成分和氧化工藝參數(shù)膜的性質(zhì)也不同。微弧氧化電解質(zhì)主要使用含有一定金屬或非金屬氧化物的堿性鹽溶液（如硅酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等），溶液中的存在形式最好是膠體狀態(tài)。pH范圍一般在9~13之間。根據(jù)膜的性質(zhì)，可以添加一些有機或無機鹽作為輔助添加劑。在相同的微弧電解電壓下，電解質(zhì)濃度越大，成膜速度越快，溶液溫度上升越慢，相反，成膜速度越慢，溶液溫度上升越快。
?、垩趸妷汉碗娏髅芏鹊挠绊懀何⒒⊙趸妷汉碗娏髅芏鹊目刂茖Λ@得合格的膜也至關(guān)重要。不同的鋁基材料和不同的氧化電解質(zhì)具有不同的微電弧放電擊穿電壓（擊穿電壓：工件表面剛剛產(chǎn)生微電弧放電電解電壓），微電弧氧化電壓一般控制在幾十到幾百伏以上。根據(jù)膜性能的要求和不同的工藝條件，微電弧氧化電壓可為200~600V范圍內(nèi)的變化。微弧氧化可采用控制電壓法或控制電流法進(jìn)行?？刂莆⒒⊙趸瘯r，電壓值一般分段控制，即在一定的陽極電壓下形成一定厚度的絕緣氧化膜，然后將電壓增加到一定的微弧氧化值。當(dāng)微弧氧化電壓剛剛達(dá)到控制值時，通過的氧化電流大，可達(dá)10A/dm2左右，隨著氧化時間的延長，陶瓷氧化膜不斷形成和改進(jìn)，氧化電流逐漸減少，最終小于1A/dm2。氧化電壓的波形對膜的性能有一定的影響，可采用直流、鋸齒形或方波等電壓波形。與控制電壓法相比，控制電流法的電流密度一般為2~8A/dm2。當(dāng)控制電流氧化時，氧化電壓開始迅速上升。當(dāng)達(dá)到微弧放電時，電壓緩慢上升。隨著膜的形成，氧化電壓迅速上升，最終保持在較高的電解電壓下。
?、軠囟扰c攪拌的影響：與傳統(tǒng)的鋁陽極氧化不同，微弧氧化電解質(zhì)的溫度允許范圍較寬，可達(dá)10~90℃在條件下進(jìn)行。溫度越高，工件和溶液界面的水氣化越強，膜的形成越快，但粗糙度也越高。同時，溫度越高，電解質(zhì)蒸發(fā)越快，微弧氧化電解質(zhì)的溫度一般控制在20~60℃范圍。由于微弧氧化的大部分能量以熱能的形式釋放，其氧化液的溫度上升較常規(guī)鋁陽極氧化快，故微弧氧化過程須配備容量較大的熱交換制冷系統(tǒng)以控制槽液溫度。雖然微弧氧化過程工件表面有大量氣體析出，對電解液有一定的攪拌作用，但為了保證氧化溫度和系統(tǒng)成分的均勻性，一般配備機械裝置或壓縮空氣攪拌電解液。
⑤微弧氧化時間的影響：微弧氧化時間一般控制在10~60min。氧化時間越長，膜的致密性越好，但粗糙度也越高。
?、揸帢O材料：微弧氧化陰極材料采用不溶性金屬材料。由于微弧氧化電解質(zhì)主要是堿性液體，因此陰極材料可以是碳鋼、不銹鋼或鎳。懸架或上述材料制成的電解罐可用作陰極。
(4)微弧氧化設(shè)備①微弧氧化電源設(shè)備是一種特殊的高壓大電流輸出電源設(shè)備，輸出電壓范圍一般為0~600V；輸出電流的容量取決于加工工件的表面積，一般需要6~10A/dm2。電源應(yīng)設(shè)置恒電壓和恒電流控制裝置，輸出波形可視為直流、方波、鋸齒波等波形。 ?、跓峤粨Q和制冷設(shè)備。由于微弧氧化過程中工件表面具有較高的氧化電壓并通過較大的電解電流，使產(chǎn)生的熱量大部分集中于膜層界面處，而影響所形成膜層的質(zhì)量，因此微弧氧化必須使用配套的熱交換制冷設(shè)備，使電解液及時冷卻，保證微弧氧化在設(shè)置的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。可將電解液采用循環(huán)對流冷卻的方式進(jìn)行，既能控制溶液溫度，又達(dá)到了攪拌電解液的目的。
(5)膜層質(zhì)量檢驗 目前微弧氧化陶瓷膜層的質(zhì)量檢測還沒有專門的標(biāo)準(zhǔn)可采用鋁常規(guī)陽極氧化膜性能檢測標(biāo)準(zhǔn)。
2、優(yōu)缺點及使用范圍
鋁及其合金材料采用微弧氧化技術(shù)進(jìn)行表面強化處理，具有工藝簡單、占地面積小、處理能力強、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，適用于大型工業(yè)生產(chǎn)。微弧氧化電解質(zhì)不含有毒物質(zhì)和重金屬元素，抗污染能力強，回收利用率高，環(huán)境污染小，滿足優(yōu)質(zhì)清潔生產(chǎn)的需要，滿足我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要。鋁基表面陶瓷膜具有高硬度（HV>1200)，耐腐蝕性強（CASS鹽霧試驗＞480h），絕緣性好(膜阻>100MΩ），膜層與基底金屬具有較強的結(jié)合力，具有良好的耐磨性和耐熱沖擊性。微弧氧化技術(shù)具有較強的處理能力，可以通過改變工藝參數(shù)獲得不同特性的氧化膜，以滿足不同目的的需要；或者通過改變或調(diào)整電解質(zhì)的成分，使膜具有一定的特性或不同的顏色；同一工件的微弧氧化也可以使用不同的電解質(zhì)，以獲得多層不同性質(zhì)的陶瓷氧化膜。 由于微弧氧化技術(shù)具有上述優(yōu)點和特點，因此，在機械、汽車、國防、電子、航空航天、建筑民用等工業(yè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。主要用于對耐磨、耐腐蝕、耐熱沖擊、高絕緣等特殊要求的鋁基材零件的表面強化處理；也可用于建筑和民用工業(yè)對裝飾和耐磨耐腐蝕要求高的鋁基材的表面處理；也可用于傳統(tǒng)陽極氧化不能處理的特殊鋁基材的表面強化處理。例如，鋁基活塞、活塞座、氣缸等鋁基材零件；機械化工行業(yè)的各種鋁基模具、各種鋁罐內(nèi)壁、倉庫地板、滾桿、導(dǎo)軌等各種鋁基材零件；以及各種鋁基材五金產(chǎn)品、健身器材等。 微弧氧化技術(shù)仍存在工藝參數(shù)、配套設(shè)備研究等缺點，氧化電壓遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)鋁陽極氧化電壓，運行時采取安全保護(hù)措施，電解質(zhì)溫度快速上升，大容量制冷換熱設(shè)備。
