微弧氧化 ( Microarc oxidation,MAO) 又稱微等離子體氧化(Micmplasma oxidation,MPO),由于在研究該技術的過程中對微弧氧化的本質有不同的理解,在發(fā)展過程中有不同的術語:陽極火花沉積、陽極氧化、等離子體電解陽極化處理、一般稱為微弧氧化或微等離子體氧化。
微弧氧化是指利用微弧放電在金屬表面生長氧化膜的技術。氧化膜性能優(yōu)良,主要用于機械、電氣、汽車、武器裝備、航空航天等行業(yè)關鍵部件的表面處理,解決高溫燒蝕、磨損、腐蝕等問題。例如,俄羅斯在制造洲際彈道導彈子母彈的過程中采用了微弧氧化技術。經過微弧氧化處理后,水上快艇高速發(fā)動機缸體下套和活塞的耐磨性提高了幾十倍,這是其他表面處理技術無法替代和比擬的。
德國科學家早在20世紀30年代 A.Gunterschulz和H.Betz 第一次報道高電場浸泡在液體中的金屬表面發(fā)生火花放電,火花在沒有發(fā)現(xiàn)硬層的情況下破壞氧化膜, 做出了“ 為了獲得高質量的涂層,不應使用高于火花時的電壓。 的結論,但它們?yōu)榛鸹枠O氧化奠定了初步的理論基礎。這一觀點一直延續(xù)到 2 0世紀7 O盡管少數(shù)學者對這一現(xiàn)象持保留觀點,但這一結論并沒有完全改變。
前蘇聯(lián)科學家1969年 G.A.Markov 當向鋁和鋁合金材料施加高于火花區(qū)電壓時,突破性獲得高質量的氧化膜,具有良好的耐磨性和耐腐蝕性,稱為微弧氧化 ( Microarc Oxidation,MAO) 。此后 G.A. 一Markov 研究小組進行了大量的基礎研究,并在此基礎上進行了應用研究。在此期間,美國和德國也對該技術進行了廣泛的研究,包括實際應用。從文獻的角度來看,美國和德國前蘇聯(lián)基本上獨立發(fā)展了這項技術,很少引用文獻。該技術于20世紀80年代開始在世界范圍內廣泛交流。
鈦合金具有重量輕、比強度大、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)異的綜合性能,廣泛應用于航空、航天和民用工業(yè)。但缺點是鈦合金表面硬度低、耐磨性差、耐腐蝕性差,特別是鈦合金與其他金屬接觸時容易接觸腐蝕,嚴重限制了鈦合金的進一步應用。因此,國內外對鈦合金表面進行了改性研究,以提高其表面性能。陽極氧化是傳統(tǒng)的表面改性技術,P V D/C V D、離子注入、熱噴涂和熱氧化法。鈦合金陽極氧化膜厚度一般小于1μm,達到2~3μm自己不容易,硬度低,目前只用于裝飾涂層。P V D/C V D、離子注入和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和涂層的結構,使基體的了基體的力學性能( 塑性惡化) ;P V D/C V D離子注入法需要昂貴的真空或大氣保護條件,制備成本顯著增加;熱氧化法能耗大、時間長、勞動強度高,涂層不均勻。因此,有必要開發(fā)新的低成本、高性能的涂層制備技術。高科技微弧氧化綜合解決了上述問題,在實踐中取得了良好的效果。