前言
在表面处理行业，阳极氧化工艺已经屡见不鲜，而微弧氧化工艺相信很多人还是一头雾水。微弧氧化不同于常规的阳极氧化技术, 它在工作中使用较高电压, 在微弧氧化过程中, 化学氧化、电化学氧化、等离子体氧化同时存在,因此陶瓷氧化膜的形成过程非常复杂,至今还没有一个合理的模型全面描述陶瓷膜的形成。
微弧氧化同阳极氧化的最大区别在于微弧氧化时微等离子体高温高压区瞬间烧结作用使无定形氧化物变成晶态相, 如铝合金表面微弧氧化膜主要由α-Al2O3、γ-Al2O3相组成。
技术PK
微弧氧化从普通阳极氧化发展而来, 其装置包括专用高压电源、氧化槽、冷却系统和搅拌系统。氧化液大多采用碱性溶液, 对环境污染小。溶液温度以室温为宜, 温度变化范围较宽。溶液温度对微弧氧化的影响比阳极氧化小得多, 因为微弧区烧结温度达几千度, 远高于槽温, 而阳极氧化要求溶液温度较低, 特别是硬质阳极氧化对溶液温度限制更为严格。微弧氧化工件的形状可以较复杂, 部分内表面也可处理。 此外,微弧氧化工艺流程比阳极氧化简单得多, 也是此技术工艺特点之一。两种技术工艺特点比较如表1所示。
表1 微弧氧化和阳极氧化技术比较
膜层性能PK
图1 LY12 铝合金微弧氧化膜横截面的背散射像
Ⅰ —基体, Ⅱ —致密层, Ⅲ —表面疏松层
人们一直希望能把金属和陶瓷的优点结合起来, 提高金属陶瓷物料涂覆在金属表面, 但陶瓷膜的致密性和结合力仍较差。阳极氧化膜同基体结合良好, 但不具备陶瓷膜的高耐磨损及耐腐蚀性能。微弧氧化直接把基体金属氧化烧结成氧化物陶瓷膜, 不从外部引入陶瓷物料, 同其它陶瓷膜制备技术的出发点完全不同。使微弧氧化膜既有陶瓷膜的高性能, 又保持了阳极氧化膜与基体的结合力, 在理论和应用上都突破了其它技术的束缚。从图1 看出, 铝合金微弧氧化膜具有致密层和疏松层两层结构, 氧化膜与基体之间界面上无大的孔洞, 界面结合良好, 研究显示致密层中α-Al2O3、γ-Al2O3相大约各占一半。微弧区瞬间高温烧结作用使微弧氧化膜具有晶态氧化物陶瓷相结构, 这是微弧氧化膜性能高于阳极氧化膜的根本原因。微弧氧化膜同阳极氧化膜性能比较如表2所示。
表2 铝合金微弧氧化膜与阳极氧化膜性能比较
应用领域
目前, 微弧氧化技术生成陶瓷膜的特点决定了其特别适合于对高速运动且耐磨耐蚀性能要求高的部件处理。微弧化膜具备了阳极氧化膜和陶瓷喷涂层两者的优点, 可以部分替代它们的产品, 在军工、航空、航天、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。
结语
近年来环境质量每况日下，国家环保部门在“十三五”中明确提出，加强环境整治力度，对违规企业不排除勒令叫停手段。目前，中国的环境保护仍然处于负重前行困难期和大有作为关键期，中国政府将采取更加有力的措施推进绿色发展、循环发展、低碳发展，加强生态环境保护，努力实现环境与经济协调融合。
众所周知，阳极氧化工艺中所产生的污染物较多，在倡导环保的大环境下企业又要兼顾自身成本，由此阳极氧化的处境可谓是岌岌可危！对比阳极氧化，微弧氧化主要不足在于颜色系列较少，但其增加了电泳涂装工艺后的微弧复合处理工艺（MCC），可以很好地改善颜色单一的问题。
图2 MCC工艺处理的样品
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