微弧氧化是从普通阳极氧化发展而来的，它的基本原理是：突破了传统的阳极氧化对电流、电压的限制，把阳极电压由几十伏提高到几百伏，当电压达到某一临界值时，击穿阀金属表面形成的氧化膜(绝缘膜)，产生微弧放电并形成放电通道，在放电通道内瞬间形成高温高压并伴随复杂的物理化学过程，使金属表面原位生长出性能优良的氧化膜。
在微弧氧化过程中，把工件放入电解槽中，通电后工件表面现象及膜层生长过程具有明显的阶段性。微弧氧化过程可分为4个阶段。在微弧氧化初期，金属光泽逐渐消失，材料表面有气泡产生，在工件表面生成一层很薄且多孔的绝缘氧化膜(绝缘膜) ，绝缘膜的存在是形成微弧氧化的必要条件。此时电压、电流遵循法拉第定律，此为第1阶段——阳极氧化阶段。随着电压的升高，氧化膜被击穿，钛合金的表面开始出现移动的密集明亮小火花，这个阶段持续的时间很短，此为第2阶段——火花放电阶段。随着电压和膜层的增加，钛合金表面的火花逐渐变大，移动速度相对减缓，膜层迅速生长，此为第3阶段——微弧放电阶段。随着氧化时间延长，氧化膜达到一定厚度，膜层的击穿变得越来越困难，开始出现少数更大的红色斑点，这些斑点不再移动，而是停在某一固定位置连续放电，并伴有尖锐的爆鸣声，此为第 4阶段——弧放电阶段。只是此阶段对膜层的破坏较大，应当尽量避免。
在火花放电以前，钛合金表面的氧化膜主要为二氧化钛，从火花放电阶段开始，电解液中的元素开始进人膜层当中并同基体元素反应生成新的化合物，从而改善了膜层的性能。在微弧放电阶段，氧化膜的击穿总是发生在膜层相对薄弱的部位，击穿后，该部位形成了新的氧化膜，于是击穿点又转移到下一个相对薄弱的部位，因此，最终形成的氧化膜( 陶瓷膜) 是均匀的。由于微等离子体氧化膜的形成包含了物理、化学、电化学和等离子体化学等多方面的共同作用，其过程非常复杂，至今尚没有一个合理的模型能全面的描述氧化膜的形成过程 。
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