技术简介
镁合金阳极氧化目前广泛应用的是氟化物工艺和DOW17,HAE工艺。随着环保要求的提高以及使用环境的多样化，它们已经不能满足一些特殊要求，美德英等国家在20世纪70年代便着手开发镁合金的微弧氧化处理工艺，其特点为：应用成本与硬质阳极氧化差不多；前处理简单；环境友好；易于修复；对复杂形状工件以及受限通道可以形成均匀的膜层，而且尺寸变形小；良好的耐腐蚀性；适用于铝、镁、钛、锌等合金。 人工智能垃圾桶
1 处理效果
(1)K eronite工艺 最初由俄罗斯发明，后由英国的CFB公司转移到英国，现已经授权给英国、美国、意大利、德国、以列等国家。K eronite处理采用弱碱电解液，应用程序化电压处理镁合金零件。处理膜层为3层结构，表层为多孔陶瓷层，可以作为复合膜层的骨架；中间层基本无孔，提供保护作用；内层是极薄的阻挡层。膜层总厚度10～80μm，硬度400～600HV,40℃盐雾试验可达200h，直流介电破裂电压可达1000V。
(2)Magoxid工艺 由德国AHC GmbH公司开发，种类有镁合金无铬钝化、镁/铝合金微弧氧化、镁合金化
学镀镍、镁合金干润滑涂层系统。Magoxid2coat处理是在弱碱性溶液中生成MgAl2O4和其他化合物膜，具有较好的耐腐蚀性和抗磨性，可以进行涂漆、涂干膜润滑剂或含氟高聚物。所得膜层与K eronite工艺类似，可分为3层，总厚度一般在15～25μm，最厚可达50μm。处理前后部件尺寸变化很小。膜的介电破裂电压达600V，盐雾腐蚀试验可达500 h。从处理过程看,Magoxid的应用电压较K eronite工艺的应用电压高一些，膜层的致密性、硬度比K eronite好。
(3)Tagnite工艺 现有的镁合金涂层不能满足其日益增长的使用要求和现有的涂层如HAE,DOW17等缺乏耐蚀性，而且其中的化学物质有毒，所以Tagnite工艺是在碱性溶液中利用特殊波形在镁合金表面生成白硬质氧化物,Tagnite涂层厚度为3～23μm，标准盐雾腐蚀试验可达400h。Tagnite对镁合金表面涂装有很好的附着性，表面粗糙度明显优于HAE和DOW17，可以作为漆膜的底层。
(4)Microplasmic Process工艺 由Microplasmic公司开发。镁合金微等离子体处理的电解液为氟化铵溶液，或为含有氢氧化物和氟化物的溶液。膜层主要由镁的氧化物和少量表面沉积的硬的烧结的硅酸盐组成。
(5)Anomag工艺 Anomag处理使镁合金阳极膜层染得以实现。由于使用了氨水，因此火花放电受到抑制。阳极溶液由氨水和Na(NH4OH)PO4组成，膜层是混和的MgO2Mg(OH)2体系(其中可能还有Mg3(PO4)2。膜层厚度与槽液成分、温度、电流密度和处理时间有关。Anomag与粉末涂装结合效果
好，膜层的孔隙分布比较均匀，光洁度、耐腐蚀性、抗磨性是现有几种微弧氧化处理中所得膜层最好的。
2 存在问题
激光标记
(1)对微弧氧化机理缺乏认识 对机理的认识表现在两个方面：氧化处理中的微弧现象和氧化处理的电极过程理论模型。微弧现象的认识主要源于气体以及固体介质中的放电理论，而处理时的电极过程理论模型因为等离子体的出现而变的异常复杂。
(2)电参数的控制 因为微弧氧化的合适放电区间较窄，因而在微放电引燃以后的电参数控制范围要较为精确。稳定工作点范围的有限对设备的研制提出了较高的要求。
(3)单组分电解液的作用以及反应机理缺乏系统的研究，因而一些微弧氧化电解液的开发某种程度上只是经验性的。
(4)微弧氧化工艺的重现性缺乏权威论证。
3 研究动态
(1)工艺 在高频双脉冲电压条件下碱性电解质中镁合静音冷却塔
金的微弧氧化工艺，通过优化脉冲波形和频率、引入特定频
超低温制冷机率范围的声波震动以及向电解槽中鼓入微气泡等方法，使工
艺效率和膜层性能得到了很大的提高。研究组分电解液对
膜层组成的影响发现，在含有磷酸盐、硅酸盐、钨酸盐、氟酸
盐等组分的电解液中形成的膜层中元素含量与其在电解液
中的含量成正比。为满足特定的使用要求，镁合金微弧氧化
悬浮机器人复合膜层处理也得到了重视和发展。通过在K eronite膜层
中注入含氟聚合物树脂的工艺获得了杜邦2002Plunkett发
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明奖。该复合膜层可用于活塞、注塑模、包装、印刷机械等领
域。国际上一些独立的权威研究机构开始对镁合金微弧氧
化工艺的工业化应用进行技术和成本论证。
(2)机理 微弧氧化机理归纳为2大类：一是强电场下
氧化物膜层介质击穿；二是氧化膜微孔内的气体在孔底阻
挡层击穿诱导下的微放电。以火花放电族的空间分布和
尺寸统计规律为基础，借鉴接触辉光放电电解研究成果，建
立了电极界面薄蒸汽鞘碎化成微气泡并击穿的模型。
(3)数值模拟 在考虑对流和传热的条件下，利用
Femlab对微弧氧化的电化学过程进行建模和模拟。
(4)与其他技术结合 对AZ31,AZ91表面先进行S ol2
gel处理，然后进行微弧氧化，结果膜层的致密性得以提高。
(王立世，蔡启舟，魏伯康，华中科技大学材料学院；毕 艳,
武汉材料保护研究所)
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材料保护 2004年7月第37卷第7期
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