微弧氧化技术的发展趋势
综合目前国内外有关微弧氧化技术研究所取得的成果及存在的问题，可以预期，未来微弧氧化技术的发展趋势将主要集中在如下方向：
(1) 微弧氧化技术基础理论的发展：由于微弧氧化过程是一个及其复杂的过程，因此有关微弧氧化陶瓷膜的成膜、生长机理等基础理论问题仍将是未来该领域的一个重要研究方向。只有弄清微弧氧化技术所涉及的一些重要科学问题，才能有助于更好地发展该技术并为解决相关问题提供理论性指导。可以预见，今后一个时期，人们将利用最新的等离子体物理、工程热物理、电化学、材料表面与界面等学科的理论方法，结合现代分析测试手段如高速摄影技术、高分辨电子显微镜(HRTEM)、X射线光电子谱(XPS)等深入系统地研究微弧氧化膜的生长机理、界面结构及其对基体材料组织与性能的影响等重要基础理论问题。
(2) 微弧氧化技术装备的发展：微弧氧化工艺将工作区域由普通阳极氧化的法拉第区域引入到高压放电区域，极大地提高了膜层的综合性能。由于对电压要求较高(一般在300~700V)，所以需要专用设备。现阶段国内普遍采用单极脉冲性直流电源，该电源通过逆变将直流电变为脉冲输出，由于采用高频变压器使其体积、质量、效率均有所提高，但其缺点在于脉冲的幅度、频率、占空比等工艺参数在工作时不可连续调整，这样膜层质量会受到很大影响。微弧氧化技术要应用于复杂零件，需大力发展多功能可调式、双极不对称脉冲性直流电源，以大幅提高微弧氧化设备的处理能力，提高膜层性能。
(3) 超大型复杂轻金属构件均质微弧氧化技术的发展：所谓“均质”即指零件经微弧氧化后，所有要求处理的表面(包含复杂部位)上，膜层厚度、硬度及结合力等各项性能全部达到所规定的技术指标。由于微弧氧化是在高电压、大电流工况下进行的，设备功率的大小和被处理零件表面积的大小受到相当的限制。一般认为，一次性均质微弧氧化工件的面积与微弧氧化设备的功率是成正比关系的。按此计算，国内最大的300kW微弧氧化电源至多只能均质处理面积不超过5m2的零部件，若超过这一面积，膜层质量将急剧下降，从而达不到技术指标；如果零部件形状再比较复杂，膜层不均匀性会更加严重，膜层质量也会急剧下降[66]。按此估算，如果要一次性微弧氧化均质处理10m2面积的工件，电源功率至少要达到1000kW。显然，用增大电源功率的办法来解决这一问题是不现实的。国内相当多的单位采用降低电源脉冲电压和电流密度的方式来增大一次性处理面积，大约可增加一倍，这样做带来的后果则是膜层的结合力、硬度等显著下降，膜层相结构发生变化，致使耐磨性和耐蚀性急剧下降。这种处理方法一般只适用于要求装饰且防腐要求一般的构件。曾有人提出采用工件分段处理或旋转处理的方式来增大处理面积，但这只适用于特定形状而且面积仍然有限的简单工件；而形状稍微复杂则无法实现均质化，仍然不适用于规模化生产应用。也有文献报道采用移动阴极技术解决了大型构件的微弧氧化，但最大面积只在5m2左右。迄今为止，面积在5m2以上的超大型复杂构件的均质微弧氧化技术仍未取得突破，这已成为一个世界性的技术难题，严重制约着微弧氧化技术的推广应用和发展。因此，如何实现超大型复杂轻金属构件均质微弧氧化处理将是未来的一个重要发展方向。
(4) 低能耗微弧氧化工艺的发展:由于微弧氧化处理是在高电压、大电流工况下进行的，因此对电能的消耗巨大。采用常规工艺处理超大型复杂轻金属构件，设备要求高，工作时间较长，能耗大。针对这一问题，可通过改进微弧氧化工艺来降低能耗。通过设计扫描式移动阴极及控制微弧氧化处理工艺，在不同形状零件表面附加扫描式移动阴极，化整为零，先达到局部起弧，最终实现超大型复杂轻金属构件从局部到整体的微弧氧化处理，在整个零件表面获得均匀的微弧氧化膜层。这使得超大型复杂轻金属构件的微弧氧化防护成为可能，并且可有效降低能源消耗。此外，为了更好地解决能耗高这一制约微弧氧化技术大规模工业化应用的瓶颈问题，近年来低压微弧氧化技术成为新的研究热点和发展方向。据《中国铝业网》报道，倍腾(上海)科技有限公司目前已经成功地开发出了低压微弧氧化技术，该技术针对不同应用领域及不同类型轻金属材料零部件，采用低电压(70~100V)方式，配置特殊的电解液，通过瞬时的等离子体热化学反应，在高温离子尚未破坏到母材表层的情况下，在母材表面形成一层硬质氧化物保护膜，从而达到对母材表面处理的较佳效果。与传统微弧氧化技术和阳极氧化技术相比，不仅具有低电压、低能耗、低处理成本、高效率、高环保、可循环利用的特性，而且对母材表面不产生任何损伤，保护膜致密层更精密、更均匀，膜层厚度(1.5~20μm)，还可根据实际应用要求进行调节。硬质膜具有更高硬度(3000HV)、高耐腐蚀性(盐雾实验超过1000h)、高耐电性(3μm以上耐电性达5kV)、高散热等性能，能满足新材料各种场合应用，实现轻量化目标。
(5) 微弧氧化复合处理技术的发展:随着科学技术的不断发展，对材料性能的要求也愈来愈高。有时只靠单一的微弧氧化技术制备的陶瓷膜层难以满足实际要求，因此就需要将微弧氧化技术与其他表面技术相结合即所谓的微弧氧化复合处理技术来进一步提高陶瓷膜层的性能以达到使用要求。此外，微弧氧化技术目前只能在铝、镁、钛及其合金等阀金属的表面直接原位生长陶瓷膜层，而在量大面广的钢铁材料表面却无法生长陶瓷膜层，这极大地制约了微弧氧化技术在工业上的推广应用。正是基于此现状，开发能在钢铁材料表面制备陶瓷膜层的微弧氧化复合技术已经迫在眉睫。可喜的是国内外研究者已经开展了一些有意义的初步探索[67]，可以预期，微弧氧化复合处理技术必将受到越来越多的重视。
(6) 工艺数据库系统的发展:微弧氧化工艺参数复杂多变，可变因素较多，一个微弧氧化工艺往往涉及很多工艺参数，每次逐个设置工艺参数不仅操作繁琐，而且也不利于自动化操作。因此，为设备建立工艺数据库，每个工艺中包含所有微弧氧化工艺需要设定的参数，调用一个微弧氧化工艺，就为微弧氧化每个参数指定了设定值，这将大大简化微弧氧化初始的设置步骤，增强设备的可用性。
客服