第十四届全国表面工程大会

微弧氧化膜具有同时向内和向外生长的特点，向内生长部分以基体的氧化为主，向外生长部分则以电解液中化合物的沉积为主。以此生长特点为核心，我们研究了影响微弧氧化膜生长机制的关键因素，初步探讨了膜层性能与其生长机制的关系，主要结果如下：
（1）通过对双极性脉冲电源电参数的系统研究，发现负电压对铝、钛合金微弧氧化膜层的生长过程有较大影响。升高负电压有利于基材的氧化，不利于电解液中化合物的沉积，使膜层的生长机制以向内生长为主。随负电压的升高，铝合金微弧氧化膜层中基体氧化物Al₂O₃含量增加，Al₂O₃相具有高的硬度，膜层的耐磨性能相应提升。同样地，钛合金微弧氧化膜层中基体氧化物TiO₂相的含量随负电压的升高而增加，但TiO₂相硬度较低，导致膜层的耐磨性能随负电压的升高没有明显的变化，即负电压对其耐磨性能的影响较小。
（2）电解液中的主盐、添加剂都对微弧氧化膜的生长机制有显著影响。针对硅酸盐、磷酸盐和铝酸盐三种主盐体系中微弧氧化膜的生长过程研究结果表明，铝、钛合金在硅酸盐和铝酸盐体系中的氧化膜均以向外生长为主，磷酸盐体系中的氧化膜均以向内生长为主，但两种合金表面微弧氧化膜层根据成分的不同表现出不一样的耐磨性能变化趋势；镁合金在硅酸盐和磷酸盐体系中的氧化膜以向内生长为主，膜层内部缺陷较少，可以更好的保护镁合金基体不被腐蚀，而在铝酸盐电解液中的氧化膜以向外生长为主，膜层内部存在较多缺陷，其对镁合金基体的防护效果较差。钒酸盐、锆酸盐等添加剂可以促进电解液中化合物的沉积过程而使膜层以向外生长为主，获得非基体元素组成的氧化物。利用这一生长机制实现了具有优异热控性能微弧氧化膜层的制备并在航天器零部件上推广应用。
 

微弧氧化；轻合金；生长机制；性能