微弧氧化(Microarc oxidation, MAO)又稱等離子體電解氧化(Plasma electrolytic oxidation, PEO)、微等離子體氧化(Microplasma oxidation, MPO)等，是通過電解液與相應(yīng)電參數(shù)的組合，在鋁、鎂、鈦等金屬及其合金表面依靠弧光放電產(chǎn)生的瞬時高溫高壓作用，原位生長出以基體金屬氧化物為主的陶瓷膜層。
微弧氧化工藝將工作區(qū)域由普通陽極氧化的法拉第區(qū)域引入到高壓放電區(qū)域，克服了硬質(zhì)陽極氧化的缺陷，極大地提高了膜層的綜合性能。微弧氧化膜層與基體結(jié)合牢固，結(jié)構(gòu)致密，韌性高，具有良好的耐磨、耐腐蝕、耐高溫沖擊和電絕緣等特性。該技術(shù)具有操作簡單和膜層功能可控的特點(diǎn)，而且工藝簡便，環(huán)境污染小，是一項全新的綠色環(huán)保型材料表面處理技術(shù)，在航空航天、機(jī)械、電子、裝飾等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
如圖1所示，將鋁、鎂、鈦等有色金屬或其合金置于電解液中作為陽極，在微弧氧化專用電源所提供的外加電場作用下，使材料的表面在高于法拉第放電區(qū)外的微弧區(qū)電壓作用下產(chǎn)生微弧放電，微弧放電產(chǎn)生瞬間高溫高壓，在熱化學(xué)、等離子體化學(xué)和電化學(xué)等因素的共同作用下，使得有色金屬材料近表面內(nèi)發(fā)生復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng)、等離子體運(yùn)動、材料相變、溶液離子電泳運(yùn)動等物理、化學(xué)、電化學(xué)過程，從而導(dǎo)致材料表層物質(zhì)發(fā)生電擊穿、熔化、化學(xué)反應(yīng)、凝固、擴(kuò)散、相變等一系列物理化學(xué)變化。在高溫高壓以及這些復(fù)雜反應(yīng)的共同作用下，在基體材料表面便形成了性能優(yōu)異的陶瓷膜層。由于鋁、鎂、鈦氧化物的高阻抗特性，在相同電參數(shù)條件下，較薄的膜層區(qū)域總是優(yōu)先被擊穿放電而生長增厚，這樣最終使得材料表面生長一層均勻致密的陶瓷膜層。同時還可以根據(jù)需要調(diào)整電解液的配方，從而在材料表面生成具有不同性能的陶瓷膜層。該技術(shù)的基本原理類似于陽極氧化技術(shù)，所不同的是利用等離子體弧光放電增強(qiáng)了在陽極上發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，這也是該種膜層綜合性能優(yōu)于陽極氧化膜層的原因。 
圖1 微弧氧化技術(shù)原理示意圖 微弧氧化處理過程 
圖2為根據(jù)微弧氧化技術(shù)原理設(shè)計制造的生產(chǎn)線
微弧氧化處理能力強(qiáng)，可以處理各種形狀復(fù)雜的工件，能在試件的內(nèi)外表面生成均勻陶瓷層；對材料的適應(yīng)性廣，除鋁、鎂、鈦金屬及其合金外，還能在鋯、鉈、鈮等金屬及其合金表面生長陶瓷膜層。 微弧氧化電解液對環(huán)境基本無污染，整個處理過程中無有害廢水和廢氣產(chǎn)生，綠色環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展。 整套設(shè)備、工藝簡單，處理工序少，無須經(jīng)過酸洗、堿洗等前處理工序，除油后可直接進(jìn)行微弧氧化處理，易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。 處理效率高，一般陽極氧化獲得30μm左右的陶瓷層需要1~2h，而微弧氧化只需10~60min即可。 陶瓷膜層與基體以冶金方式進(jìn)行結(jié)合后原位生長，兩者結(jié)合緊密，膜層與基體有較好的結(jié)合力，不易剝落。 陶瓷膜層擁有比較好的綜合性能，如具有良好的耐蝕性、耐磨性、高硬度等，此外還能制備出具有隔熱、催化、抑菌、生物親和性等其它特殊功能的膜層。 表1列出了微弧氧化與陽極氧化膜的性能指標(biāo)對比情況。從中可以看出微弧氧化膜的性能較陽極氧化及硬質(zhì)陽極氧化膜的各項性能指標(biāo)有顯著的提高。 圖3為微弧氧化膜層的典型形貌。表面盲孔微區(qū)分布均勻（見圖3a），有利于減摩條件下連續(xù)油膜的形成，改善潤滑條件，降低摩擦因數(shù)，延長使用壽命。對用于防腐保護(hù)涂層，此類表面狀態(tài)也有利于進(jìn)行封孔或噴粉等后續(xù)處理，增強(qiáng)其附著力；膜層與基體以冶金型微熔過渡區(qū)連接,其組織致密無穿孔（見圖3b），因此膜層與基體結(jié)合牢固。表2為不同微弧氧化膜層的性能指標(biāo)。 圖3 微弧氧化膜層的典型形貌照片 (a) 表面；(b) 截面 微弧氧化技術(shù)廣泛應(yīng)用于航空、航天、兵器、機(jī)械、汽車、電子、交通、石油化工、紡織、印刷、醫(yī)療等行業(yè)鋁、鎂、鈦及其合金的防腐耐磨耐熱絕緣處理。此外，還可用于：噴粉的前處理、噴漆的前處理、電泳的前處理、可替代污染嚴(yán)重的電鍍硬鉻及可替代工藝復(fù)雜且污染嚴(yán)重的陽極氧化等領(lǐng)域。 以下為微弧氧化技術(shù)在鋁合金、鎂合金及鈦合金零部件表面處理上的一些應(yīng)用實例照片。
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