钛合金微弧氧化技藝（一）

微弧氧化 ( Microarc oxidation，MAO) 又稱微等離子體氧化(Micmplasma   oxidation，MPO)，由於在研究這項技藝的過程中，對微弧氧化本質認識的不同，因此在擴展過程中出現了不同的術語：陽極火花沈積，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藝。該氧化膜具有優良的性質，主要應用於機械、電氣、汽車、武器裝備、航天和航空等工業的關鍵零部件的表面處理，解決表面的高溫燒蝕、磨損和腐蝕等問題。比如，俄羅斯在製造洲際彈道導彈子母彈的生產過程中應用了微弧氧化技藝，水上快艇高速發動機缸體下套與活塞經過微弧氧化處理後，耐磨性提高了幾十倍，這些都是其它表面處理技藝無法代替、無法比擬的。

早在20世紀30年代初德國科學家 A.Gunterschulz和H.Betz 第一次報道了在高電場下浸在液體裏的金屬表面出現火花放電狀況，火花對氧化膜具有破壞作用在沒有發現產生硬質層的條件下， 做出了“ 為了得到高品質的塗層，就不應該用高於出現火花時的電壓” 的結論，但他們為火花陽極氧化奠定了初步的理論基礎。這一觀點一直延續到 2 0世紀7 O年代，盡管少數學者對這一狀況持保留觀點，但始終沒能徹底改變這個結論。

1969年，前蘇聯科學家 G.A.Markov 在向鋁及鋁合金材料施加高於火花區電壓時，突破性地獲得了高品質的氧化膜，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塗層的過程稱為微弧氧化 ( Microarc Oxidation，MAO) 。此後 G.A. -Markov 課題組進行大量基礎性研究，並在此基礎上進行了應用研究。期間美國、德國對此技藝也進行廣泛的研究，其中包括實際應用。從文獻上看，美國、德國前蘇聯三國基本上各自獨立地擴展這項技藝，相互之間文獻引用很少。這一技藝在20世紀80年代開始在世界範圍內進行廣泛交流。 

钛合金具有重量輕、比強度大、熱穩定性好等優良的彙總性能，廣泛應用於航空、航天以及民用工業中。但美中不足的是钛合金的表面硬度較低、耐磨性及耐腐蝕較差，特別是钛合金與其它金屬接觸時很容易發生接觸腐蝕，嚴重製約了其進一步應用，為此國內外先後對钛合金表面進行了改性研究，以提高其表面性能。傳統的表面改性技藝有陽極氧化、P V D／C V D、離子註入、熱噴塗及熱氧化法等。钛合金陽極氧化膜厚度一般小於1µm，達到2～3µm己屬不易，而且硬度低，目前僅在裝飾塗層方面有所應用。P V D／C V D、離子註入及熱氧化法在塗層製備過程中需要保持高溫，在一定程度上改變了基體與塗層的結構，使基體的力學性能明顯變壞( 塑性惡化) ；P V D／C V D及離子註入法需要昂貴的真空或氣氛保護條件，製備成本明顯提高；而熱氧化法能耗大、時間長及勞動強度大，得到的塗層不均勻。因此有必要擴展新的低成本高性能的塗層製備技藝。微弧氧化這一高新技藝彙總地解決了上述難題，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》——《钛合金微弧氧化技藝的研究》

《中國陶瓷工業》2007年第1期——《 钛合金微弧氧化技藝的研究現狀及展望 》

《材料導報》2006年11月第20卷專輯——《電解液和電參數對钛合金微弧氧化的影響》

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

《電镀與塗裝》第24卷第6期——《微弧氧化技藝的特點、 應用前景及其研究方向》

《中國礦業大學學報》2008年7月第37卷第4期——《钛合金微弧氧化陶瓷層的結構研究》