微弧氧化(Microarc oxidation，MAO)又稱微等離子體氧化(Microplasma oxidation, MPO)，是通過電解液與相應電參數(shù)的組合，在鋁、鎂、鈦及其合金表面依靠弧光放電產(chǎn)生的瞬時高溫高壓作用，生長出以基體金屬氧化物為主的陶瓷膜層。

1、技術原理

微弧氧化技術，是指在普通陽極氧化的基礎上，利用弧光放電增強并激活在陽極上發(fā)生的反應，從而在以鋁、鈦、鎂金屬及其合金為材料的工件表面形成優(yōu)質(zhì)的強化陶瓷膜的方法，是通過用專用的微弧氧化電源在工件上施加電壓，使工件表面的金屬與電解質(zhì)溶液相互作用，在工件表面形成微弧放電，在高溫、電場等因素的作用下，金屬表面形成陶瓷膜，達到工件表面強化的目的。

微弧氧化工藝將工作區(qū)域由普通陽極氧化的法拉第區(qū)域引入到高壓放電區(qū)域，克服了硬質(zhì)陽極氧化的缺陷，極大地提高了膜層的綜合性能。在微弧氧化過程中，化學氧化、電化學氧化、等離子體氧化同時存在，因此陶瓷層的形成過程非常復雜，至今還沒有一個合理的模型能全面描述陶瓷層的形成。微弧氧化膜層與基體結合牢固，結構致密，韌性高，具有良好的耐磨、耐腐蝕、耐高溫沖擊和電絕緣等特性。該技術具有操作簡單和易于實現(xiàn)膜層功能調(diào)節(jié)的特點，而且工藝不復雜，不造成環(huán)境污染，是一項全新的綠色環(huán)保型材料表面處理技術，在航空航天、機械、電子、裝飾等領域具有廣闊的應用前景。

2、微弧氧化技術特點

(1)大幅度地提高了材料的表面硬度，顯微硬度在1000至2000HV，最高可達3000HV，可與硬質(zhì)合金相媲美，大大超過熱處理后的高碳鋼、高合金鋼和高速工具鋼的硬度;

(2)良好的耐磨損性能;

(3)良好的耐熱性及抗腐蝕性。這從根本上克服了鋁、鎂、鈦合金材料在應用中的缺點，因此該技術有廣闊的應用前景;

(4)有良好的絕緣性能，絕緣電阻可達100MΩ;

(5)溶液為環(huán)保型，符合環(huán)保排放要求;

(6)工藝穩(wěn)定可靠，設備簡單;

(7)反應在常溫下進行，操作方便，易于掌握;

(8)基體原位生長陶瓷膜，結合牢固，陶瓷膜致密均勻。

3、涂層影響因素

(1)工件材質(zhì)及表面狀態(tài)

微弧氧化對鋁材要求不高，不管是含銅或是含硅的難以陽極氧化鋁合金，只要閥金屬比例占到40%以上，均可用于微弧氧化，且能得到理想膜層。

表面狀態(tài)一般不需要經(jīng)過拋光處理，對于粗糙的表面，經(jīng)過微弧氧化，可修復的平整光滑;對于粗糙度低(即光滑)的表面，則會增加粗糙度。

(2)液體成分對氧化造成的影響

電解液成分是得到合格膜層的關鍵因素。微弧氧化液一般選用含有一定金屬或非金屬氧化物堿性鹽溶液，如硅酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等。在相同的微弧電解電壓下，電解質(zhì)濃度越大，成膜速度就越快，溶液溫度上升越慢，反之，成膜速度較慢，溶液溫度上升較快。

(3)溫度對微弧氧化的影響

微弧氧化與陽極氧化不同，所需溫度范圍較寬。一般為10—90度。溫度越高，成膜越快，但粗糙度也增加。且溫度高，會形成水氣。一般建議在20—60度。由于微弧氧化以熱能形式釋放，所以液體溫度上升較快，微弧氧化過程須配備容量較大的熱交換制冷系統(tǒng)以控制槽液溫度。

(4)時間對微弧氧化的影響

微弧氧化時間一般控制在10～60min。氧化時間越長，膜的致密性越好，但其粗糙度也增加。

(5)陰極材料

陰極材料可選用不銹鋼，碳鋼，鎳等，可將上述材料懸掛使用或做成陰極槽體。

(6)后處理對微弧氧化的影響

微弧氧化過后，工件可不經(jīng)過任何處理直接使用，也可進行封閉，電泳，拋光等后續(xù)處理。

4、應用范圍

采用微弧氧化技術對鋁及其合金材料進行表面強化處理，具有工藝過程簡單，占地面積小，處理能力強，生產(chǎn)效率高，適用于大工業(yè)生產(chǎn)等優(yōu)點。微弧氧化電解液不含有毒物質(zhì)和重金屬元素，電解液抗污染能力強和再生重復使用率高，因而對環(huán)境污染小，滿足優(yōu)質(zhì)清潔生產(chǎn)的需要，也符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要。微弧氧化處理后的鋁基表面陶瓷膜層具有硬度高(HV>1200)，耐蝕性強(CASS鹽霧試驗>480h)，絕緣性好(膜阻>100MΩ)，膜層與基底金屬結合力強，并具有很好的耐磨和耐熱沖擊等性能。微弧氧化技術工藝處理能力強，可通過改變工藝參數(shù)獲取具有不同特性的氧化膜層以滿足不同目的的需要;也可通過改變或調(diào)節(jié)電解液的成分使膜層具有某種特性或呈現(xiàn)不同顏色;還可采用不同的電解液對同一工件進行多次微弧氧化處理，以獲取具有多層不同性質(zhì)的陶瓷氧化膜層。

由于微弧氧化技術具有上述優(yōu)點和特點，因此在機械，汽車，國防，電子，航天航空及建筑民用等工業(yè)領域有著極其廣泛的應用前景。主要可用于對耐磨、耐蝕、耐熱沖擊、高絕緣等性能有特殊要求的鋁基零部件的表面強化處理;同時也可用于建筑和民用工業(yè)中對裝飾性和耐磨耐蝕要求高的鋁基材的表面處理;還可用于常規(guī)陽極氧化不能處理的特殊鋁基合金材料的表面強化處理。例如，汽車等各車輛的鋁基活塞，活塞座，汽缸及其他鋁基零部件;機械、化工工業(yè)中的各種鋁基模具，各種鋁罐的內(nèi)壁，飛機制造中的各種鋁基零部件如貨倉地板，滾棒，導軌等;以及民用工業(yè)中各種鋁基五金產(chǎn)品，健身器材等。

微弧氧化技術目前仍存在一些不足之處，如工藝參數(shù)和配套設備的研究需進一步完善;氧化電壓較常規(guī)鋁陽極氧化電壓高得多，操作時要做好安全保護措施;以及電解液溫度上升較快，需配備較大容量的制冷和熱交換設備。