项目简介:

微弧氧化（MAO- Microarc Oxidation），又称微等粒子氧化或阳极火花沉积，是一种在Al、Mg、Ti等有色金属表面原位生长陶瓷膜的表面处理新技术，技术上具有先进性。该技术能够极大地改善铝、镁、钛合金的耐磨损、耐腐蚀、耐热冲击及绝缘性能。微弧氧化过程中，材料表面产生的现象具有明显的四个阶段：

普通阳极氧化阶段：材料表面产生大量的气泡，金属光泽逐渐消失。此阶段以表面氧化为主，在电场的作用下，材料表面产生一层带有绝缘特性的氧化膜，随着时间的延长，氧化膜的厚度逐渐增加，其承受的电压越来越大，再加上材料表面有大量的气体生成，为等粒子的产生创造了条件。

火花放电阶段：材料表面产生大量的不稳定的白色弧光，白色弧光在材料表面不断移动，弧光密度约为10⁵个/cm²。当电压达到临界电压时，初生的氧化膜被高压击穿，材料表面形成大量等粒子体微弧，即所观察到的白色弧光。由于等粒子微弧形成的瞬间高温高压微区造成氧化膜熔融，等粒子体弧在微区消失，电解液很快将热量带走，熔融物迅速凝固，在材料表面形成多孔状氧化层；另一方面，在电场的作用下材料其它表面不断形成新的氧化膜，并被击穿产生新的微弧，击穿总是发生在氧化膜薄弱微区，造成微弧点在材料表面不断移动现象。

微弧阶段：产生红色光泽弧斑。多孔状氧化层的微孔（气孔），或是自身扩大或是与其它微孔联成一体，形成导电通道，从而出现较大的红色光泽弧斑，使氧化进一步向深层渗透。一段时间后，内层可能再次形成较完整的电绝缘层，随着氧化膜的加厚，导电通道封闭，使红色弧斑减少直至消失。

弧放电阶段：尽管弧斑已经消失，然而微等粒子体现象依然存在。

四个阶段结束后，材料表面形成一层多孔状、质地坚硬的陶瓷层。

微弧氧化装置示意图见图1。

北京交通大学机电学院材料成型研究室在微弧氧化电源设备、电解液配方和批量化生产的工装夹具等方面研究均取得了较大的成果，已开发出可应用于工业化生产的微弧氧化专用交流高压电源和直流脉冲高压电源；开发出多种槽液配方，并设计出可处理不同形状的铝、镁、钛、铌等有色金属部件的工装夹具。

应用范围：

本项目主要用于Al、Mg、Ti等有色金属材料的表面处理，达到提高材料耐磨损、耐腐蚀、耐热冲击及绝缘性能的目的。图2和图3分别是经过微弧氧化处理的产品。

主要技术指标:

微弧氧化陶瓷膜成膜厚度因材料而不同，最大厚度可达230μm，显微硬度平均为1600HV，最高可达3700HV。

市场应用前景:

微弧氧化技术具有很多优点，如工艺简单、不引入有毒物，符合当今清洁生产发展的要求，对要处理的零件形状没有特殊要求，特别是对异型零件、孔洞、焊缝的可加工能力强于其他表面陶瓷化工艺，因此微弧氧化技术在军工、航空、航天、铁路、机械、纺织、汽车、医疗、电子、装饰等许多领域有广泛的应用前景。采用微弧氧化技术所制备的陶瓷膜同时具备了阳极氧化膜和陶瓷喷涂层两者的优点，可以部分替代阳极氧化膜和陶瓷喷涂的产品。

联系方式：北京交通大学长三角研究院  科技发展部 0511-85580926、0511-85580921