技術特色

微弧氧化（Micro-arc Oxidation，MAO）將鋁、鎂合金製品做陽極，不鏽鋼做陰極，置於脈衝電場環境的電解液中，樣品表面因受端電壓作用而發生等離子體放電，所產生的高溫高壓條件使微區的鋁、鎂原子與溶液中的氧結合生成與基體以冶金方式結合的氧化鋁或氧化鎂陶瓷層。

鋁、鎂、鈦等合金樣品放入電解液中，通電後表面立即生成很薄一層氧化物絕緣層，這屬於普通陽極氧化階段，當電極間電壓超過某一臨界值時，氧化膜某些薄弱部位被擊穿，發生微區弧光放電現象，溶液里的樣品表面能觀察到無數遊動的弧點。由於擊穿總是在氧化膜相對薄弱的部位發生，當氧化膜被擊穿後，在膜內部形成放電通道。初始一段時間後，樣品表面遊動弧點較大，部分熔融物向外噴出，形成孔隙率高的疏鬆層。隨著氧化時間延長，膜厚度增加，擊穿變得越來越困難，試樣表面較大的弧點逐漸消失，可看見大量細碎火花。這時膜內部微弧放電仍在進行，使氧化膜繼續向內部生長，形成緻密層。

此時，一方面，疏鬆層阻擋緻密層內部放電時熔融物進入溶液，使其盡量保留在緻密層內；另一方面，疏鬆層外表面同溶液保持著溶解和沉積平衡，使疏鬆層厚度維持基本不變。電解質離子進入氧化膜後，形成雜質放電中心，產生等離子放電，使氧離子、電解質離子與基體金屬強烈結合，同時放出大量的熱，使形成的氧化膜在基體表面熔融、燒結，形成具陶瓷結構的膜層。

微弧氧化技術的工藝優點可歸納為以下兩點。首先，清潔處理的理論可行性滿足了輕量化製造的環保要求。輕量化製造的主耗材為鋁、鎂等輕金屬。微弧氧化處理既與電鍍鋅等消耗性陰極處理不同，可用非消耗性的不鏽鋼作陰極，避免了重金屬離子從陰極溶入並隨廢水流出污染環境；又與電鍍硬鉻和重（或硬）陽極氧化等依靠消耗溶液中溶質元素在被處理樣品表面形成保護膜層的工藝不同，微弧氧化處理主要在鋁、鎂等輕合金表面生成金屬自身氧化物的陶瓷層，理論上屬不消耗溶質元素的處理工藝。其次，生成物的陶瓷屬性滿足了輕量化製造的表面性能要求。鋁、鎂合金因使用環境不同而需賦予不同的表面性能。經微弧氧化處理的鋁、鎂合金，因其表面生成一層與基體以冶金方式結合的氧化鋁或氧化鎂為主的陶瓷層，陶瓷質的高硬度、高阻抗和高穩定性滿足鎂合金抗高溫腐蝕、連接（電偶）腐蝕、擦傷腐蝕及鋁合金防海水腐蝕、高溫熱蝕和改善耐磨等性能要求。經微弧氧化處理的鎂合金製品，不僅抗蝕性能優異，更由於氧化鎂陶瓷層的高阻抗特性而避免了鎂合金與其它金屬間的高溫「連接腐蝕」，解決了鎂合金在汽車等交通行業應用的表面保護技術難題。

微弧氧化技術工藝簡單、處理工件效率高、處理成本不高於其它表面處理方法，整個生長過程中主要消耗金屬離子和氧離子，基本不消耗其他元素，溶液中無重金屬加入，徹底解決了鉻系處理工藝的污染問題，符合當前清潔工業的發展要求，具有較高的應用推廣價值。

由於微弧氧化技術製備的氧化陶瓷膜具有許多優良的特性，因而在機械、汽車、國防、電子、航天、航空及建築等領域有著極其廣泛的應用前景。

推薦閱讀：