微弧氧化技術(shù)是在普通陽極氧化的基礎(chǔ)上,利用弧光放電增強(qiáng)并激活在陽極上發(fā)生的反應(yīng),從而在金屬材料表面原位形成優(yōu)質(zhì)陶瓷膜的方法,是鋁、鎂、鈦等輕金屬表面強(qiáng)化處理領(lǐng)域的研究熱點之一。該技術(shù)工藝過程容易控制,操作簡單,處理效率高,對環(huán)境無污染,形成的陶瓷膜具有優(yōu)異的耐磨和耐蝕性能,以及較高的顯微硬度和絕緣電阻。鋁合金微弧氧化技術(shù)大幅增強(qiáng)了材料的表面性能,特別適合于在高速和高接觸應(yīng)力環(huán)境下作為摩擦副部件的使用,在航天、航空、汽車、機(jī)械等行業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。
微弧氧化過程中,具有電暈、火花、微弧、弧等多種放電形式。外加電壓大于約100V時,電壓從普通陽極氧化法拉第區(qū)進(jìn)進(jìn)高壓放電區(qū),氧化膜開始被擊穿。當(dāng)電壓大于700~800V時,進(jìn)進(jìn)弧放電區(qū),樣品表面出現(xiàn)較大的弧點,并伴隨著尖銳的爆叫聲,它們會在膜表面形成一些小坑,破壞膜的性能,因此,工作電壓要控制在微弧放電區(qū)以下,使之不進(jìn)進(jìn)弧放電區(qū)。
人們一直??茨馨呀饘俸吞沾傻膬?yōu)點結(jié)合起來,進(jìn)步金屬表面耐磨損、耐腐蝕性能。電鍍、陶瓷噴涂等技術(shù)都是把外來陶瓷物料涂覆在金屬表面,但陶瓷膜的致密性和結(jié)協(xié)力仍較差。陽極氧化膜同基體結(jié)合良好,但不具備陶瓷膜的高耐磨損及耐腐蝕性能。微弧氧化直接把基體金屬氧化燒結(jié)成氧化物陶瓷膜,不從外部引進(jìn)陶瓷物料,同其它陶瓷膜制備技術(shù)的出發(fā)點完全不同。使微弧氧化膜既有陶瓷膜的高性能,又保持了陽極氧化膜與基體的結(jié)協(xié)力,在理論和應(yīng)用上都突破了其它技術(shù)的束縛。鋁合金微弧氧化膜具有致密層和疏松層兩層結(jié)構(gòu),氧化膜與基體之間界面上無大的孔洞,界面結(jié)合良好,研究顯示致密層中α-Al2O3、γ-Al2O3相大約各占一半。微弧區(qū)瞬間高溫?zé)Y(jié)作用使微弧氧化膜具有晶態(tài)氧化物陶瓷相結(jié)構(gòu),這是微弧氧化膜性能高于陽極氧化膜的根本原因。