技術(shù)交流

一. 鈦合金微弧氧化概述

微弧氧化 ( Microarc oxidation，MAO) 又稱微等離子體氧化(Micmplasma   oxidation，MPO)，由于在研究這項技術(shù)的過程中，對微弧氧化本質(zhì)認識的不同，因此在發(fā)展過程中出現(xiàn)了不同的術(shù)語：陽極火花沉積，火花放電陽極氧化，等離子體電解陽極化處理，而一般稱為微弧氧化或微等離子體氧化。

微弧氧化是指把有色金屬放在電解液中，利用微弧放電在金屬表面原位生長氧化膜的技術(shù)。該氧化膜具有優(yōu)良的性質(zhì)，主要應(yīng)用于機械、電氣、汽車、武器裝備、航天和航空等行業(yè)的關(guān)鍵零部件的表面處理，解決表面的高溫?zé)g、磨損和腐蝕等問題。比如，俄羅斯在制造洲際彈道導(dǎo)彈子母彈的生產(chǎn)過程中應(yīng)用了微弧氧化技術(shù)，水上快艇高速發(fā)動機缸體下套與活塞經(jīng)過微弧氧化處理后，耐磨性提高了幾十倍，這些都是其它表面處理技術(shù)無法代替、無法比擬的。

早在20世紀30年代初德國科學(xué)家 A.Gunterschulz和H.Betz 第一次報道了在高電場下浸在液體里的金屬表面出現(xiàn)火花放電現(xiàn)象，火花對氧化膜具有破壞作用在沒有發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生硬質(zhì)層的條件下， 做出了“ 為了得到高質(zhì)量的涂層，就不應(yīng)該用高于出現(xiàn)火花時的電壓” 的結(jié)論，但他們?yōu)榛鸹枠O氧化奠定了初步的理論基礎(chǔ)。這一觀點一直延續(xù)到 2 0世紀7 O年代，盡管少數(shù)學(xué)者對這一現(xiàn)象持保留觀點，但始終沒能徹底改變這個結(jié)論。

1969年，前蘇聯(lián)科學(xué)家 G.A.Markov 在向鋁及鋁合金材料施加高于火花區(qū)電壓時，突破性地獲得了高質(zhì)量的氧化膜，這種膜層具有很好的耐磨性和耐腐蝕性，他把這種在微電弧條件下通過氧化獲得涂層的過程稱為微弧氧化 ( Microarc Oxidation，MAO) 。此后 G.A. -Markov 課題組進行大量基礎(chǔ)性研究，并在此基礎(chǔ)上進行了應(yīng)用研究。期間美國、德國對此技術(shù)也進行廣泛的研究，其中包括實際應(yīng)用。從文獻上看，美國、德國前蘇聯(lián)三國基本上各自獨立地發(fā)展這項技術(shù)，相互之間文獻引用很少。這一技術(shù)在20世紀80年代開始在世界范圍內(nèi)進行廣泛交流。 

鈦合金具有重量輕、比強度大、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)良的綜合性能，廣泛應(yīng)用于航空、航天以及民用工業(yè)中。但美中不足的是鈦合金的表面硬度較低、耐磨性及耐腐蝕較差，特別是鈦合金與其它金屬接觸時很容易發(fā)生接觸腐蝕，嚴重制約了其進一步應(yīng)用，為此國內(nèi)外先后對鈦合金表面進行了改性研究，以提高其表面性能。傳統(tǒng)的表面改性技術(shù)有陽極氧化、P V D／C V D、離子注入、熱噴涂及熱氧化法等。鈦合金陽極氧化膜厚度一般小于1μm，達到2～3μm己屬不易，而且硬度低，目前僅在裝飾涂層方面有所應(yīng)用。P V D／C V D、離子注入及熱氧化法在涂層制備過程中需要保持高溫，在一定程度上改變了基體與涂層的結(jié)構(gòu)，使基體的力學(xué)性能明顯變壞( 塑性惡化) ；P V D／C V D及離子注入法需要昂貴的真空或氣氛保護條件，制備成本明顯提高；而熱氧化法能耗大、時間長及勞動強度大，得到的涂層不均勻。因此有必要發(fā)展新的低成本高性能的涂層制備技術(shù)。微弧氧化這一高新技術(shù)綜合地解決了上述難題，在實踐中取得了很好的效果。

參考文獻：

《焊接》2008年第5期——《專題綜述》——《鈦合金微弧氧化技術(shù)的研究》

《中國陶瓷工業(yè)》2007年第1期——《 鈦合金微弧氧化技術(shù)的研究現(xiàn)狀及展望 》

《材料導(dǎo)報》2006年11月第20卷專輯——《電解液和電參數(shù)對鈦合金微弧氧化的影響》

《潤滑與密封》2007年11月第32卷第11期——《鈦合金微弧氧化層的摩擦學(xué)性能研究》

《電鍍與涂裝》第24卷第6期——《微弧氧化技術(shù)的特點、 應(yīng)用前景及其研究方向》

《中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報》2008年7月第37卷第4期——《鈦合金微弧氧化陶瓷層的結(jié)構(gòu)研究》