技术交流
钛合金微弧氧化技术（一）[2023-11-21 ]
微弧氧化 ( Microarc oxidation，MAO) 又称微等离子体氧化(Micmplasma oxidation，MPO)，由于在研究这项技术的过程中，对微弧氧化本质认识的不同，因此在发展过程中出现了不同的术语：阳极火花沉积，火花放电阳极氧化，等离子体电解阳极化处理，而一般称为微弧氧化或微等离子体氧化。
微弧氧化是指把有色金属放在电解液中，利用微弧放电在金属表面原位生长氧化膜的技术。该氧化膜具有优良的性质，主要应用于机械、电气、汽车、武器装备、航天和航空等行业的关键零部件的表面处理，解决表面的高温烧蚀、磨损和腐蚀等问题。比如，俄罗斯在制造洲际弹道导弹子母弹的生产过程中应用了微弧氧化技术，水上快艇高速发动机缸体下套与活塞经过微弧氧化处理后，耐磨性提高了几十倍，这些都是其它表面处理技术无法代替、无法比拟的。
早在20世纪30年代初德国科学家 A.Gunterschulz和H.Betz 第一次报道了在高电场下浸在液体里的金属表面出现火花放电现象，火花对氧化膜具有破坏作用在没有发现产生硬质层的条件下， 做出了“ 为了得到高质量的涂层，就不应该用高于出现火花时的电压” 的结论，但他们为火花阳极氧化奠定了初步的理论基础。这一观点一直延续到 2 0世纪7 O年代，尽管少数学者对这一现象持保留观点，但始终没能彻底改变这个结论。
1969年，前苏联科学家 G.A.Markov 在向铝及铝合金材料施加高于火花区电压时，突破性地获得了高质量的氧化膜，这种膜层具有很好的耐磨性和耐腐蚀性，他把这种在微电弧条件下通过氧化获得涂层的过程称为微弧氧化 ( Microarc Oxidation，MAO) 。此后 G.A. -Markov 课题组进行大量基础性研究，并在此基础上进行了应用研究。期间美国、德国对此技术也进行广泛的研究，其中包括实际应用。从文献上看，美国、德国前苏联三国基本上各自独立地发展这项技术，相互之间文献引用很少。这一技术在20世纪80年代开始在世界范围内进行广泛交流。
钛合金具有重量轻、比强度大、热稳定性好等优良的综合性能，广泛应用于航空、航天以及民用工业中。但美中不足的是钛合金的表面硬度较低、耐磨性及耐腐蚀较差，特别是钛合金与其它金属接触时很容易发生接触腐蚀，严重制约了其进一步应用，为此国内外先后对钛合金表面进行了改性研究，以提高其表面性能。传统的表面改性技术有阳极氧化、P V D／C V D、离子注入、热喷涂及热氧化法等。钛合金阳极氧化膜厚度一般小于1µm，达到2～3µm己属不易，而且硬度低，目前仅在装饰涂层方面有所应用。P V D／C V D、离子注入及热氧化法在涂层制备过程中需要保持高温，在一定程度上改变了基体与涂层的结构，使基体的力学性能明显变坏( 塑性恶化) ；P V D／C V D及离子注入法需要昂贵的真空或气氛保护条件，制备成本明显提高；而热氧化法能耗大、时间长及劳动强度大，得到的涂层不均匀。因此有必要发展新的低成本高性能的涂层制备技术。微弧氧化这一高新技术综合地解决了上述难题，在实践中取得了很好的效果。
参考文献：
《焊接》2008年第5期——《专题综述》——《钛合金微弧氧化技术的研究》
《中国陶瓷工业》2007年第1期——《 钛合金微弧氧化技术的研究现状及展望 》
《材料导报》2006年11月第20卷专辑——《电解液和电参数对钛合金微弧氧化的影响》
《润滑与密封》2007年11月第32卷第11期——《钛合金微弧氧化层的摩擦学性能研究》
《电镀与涂装》第24卷第6期——《微弧氧化技术的特点、 应用前景及其研究方向》
《中国矿业大学学报》2008年7月第37卷第4期——《钛合金微弧氧化陶瓷层的结构研究》
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