微弧氧化膜生成的基本原理和過程
發(fā)布時(shí)間：2022-09-06閱讀量：1481
微弧氧化是由普通陽極氧化發(fā)展而來的。其基本原理是突破傳統(tǒng)陽極氧化對(duì)電流和電壓的限制，將陽極電壓從幾十伏提高到幾百伏。當(dāng)電壓達(dá)到一定臨界值時(shí)，打破閥金屬表面形成的氧化膜（絕緣膜），產(chǎn)生微弧放電，形成放電通道，在放電通道中立即形成高溫高壓，并伴隨著復(fù)雜的物理化學(xué)過程，使金屬表面原位生長出性能優(yōu)良的氧化膜。
在微弧氧化過程中，將工件放入電解槽中，工件表面現(xiàn)象和膜層生長過程具有明顯的階段性。微弧氧化過程可分為四個(gè)階段。在微弧氧化初期，金屬光澤逐漸消失，材料表面產(chǎn)生氣泡，在工件表面產(chǎn)生薄而多孔的絕緣氧化膜（絕緣膜） ，絕緣膜的存在是形成微弧氧化的必要條件。此時(shí)，電壓和電流遵循法拉第定律，這是第一階段-陽極氧化階段。隨著電壓的升高，氧化膜被擊穿，鈦合金表面開始出現(xiàn)密集明亮的小火花。這個(gè)階段持續(xù)時(shí)間很短，這是火花放電的第二階段。隨著電壓和膜層的增加，鈦合金表面的火花逐漸增大，移動(dòng)速度相對(duì)減慢，膜層生長迅速，這是微弧放電的第三階段。隨著氧化時(shí)間的延長，氧化膜達(dá)到一定厚度，膜越來越難穿透，開始出現(xiàn)一些更大的紅斑，不再移動(dòng)，而是停在固定位置連續(xù)放電，伴隨著尖銳的爆炸聲，這是第一個(gè) 四階段-弧放電階段。但現(xiàn)階段膜層損傷較大，應(yīng)盡量避免。
在火花放電前，鈦合金表面的氧化膜主要是二氧化鈦。從火花放電階段開始，電解質(zhì)中的元素開始進(jìn)入膜層，并與基質(zhì)元素反應(yīng)產(chǎn)生新的化合物，從而提高膜層的性能。在微弧放電階段，氧化膜的擊穿總是發(fā)生在膜相對(duì)較弱的部位。擊穿后，該部位形成新的氧化膜，因此擊穿點(diǎn)轉(zhuǎn)移到下一個(gè)相對(duì)較弱的部位。因此，最終形成的氧化膜( 陶瓷膜) 是均勻的。由于微等離子體氧化膜的形成包括物理、化學(xué)、電化學(xué)和等離子體化學(xué)的共同作用，其過程非常復(fù)雜，沒有合理的模型來充分描述氧化膜的形成過程 。
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