電壓及電流密度對微弧氧化的影響

氧化電壓及電流密度的影響

微弧氧化電壓和電流密度的控制對獲取合格膜層至關重要。不同的鋁基材料和不同的氧化電解液，具有不同的微弧放電擊穿電壓，微弧氧化電壓一般控制在大于擊穿電壓幾十至上百伏的條件下進行。氧化電壓不同，所形成的陶瓷膜性能、表面狀態和膜厚不同，根據對膜層性能的要求和不同的工藝條件，微弧氧化電壓可在200—600V范圍內變化。選用工作電壓的原則是既要保證在氧化過程中盡可能長時間地維持發育良好的火花或電弧現象，又要防止電壓過高而引發破壞性電弧的出現。

微弧氧化可采用控制電壓法或控制電流法進行，控制電壓進行微弧氧化時，電壓一般分段控制，即先在一定的陽極電壓下使鋁基表面形成一定厚度的絕緣氧化膜層;然后增加電壓至一定值進行微弧氧化。當微弧氧化電壓剛剛達到控制值時，通過的氧化電流一般都較大，可達l0A/dm2左右，隨著氧化時間的延長，陶瓷氧化膜不斷形成與完善，氧化電流逐漸減小，小于1A/dm2。

氧化電壓的波形對膜層性能有一定影響，可采用直流、鋸齒或方波等電壓波形。采用控制電流法較控制電壓法工藝操作上更為方便，控制電流法的電流密度一般為2～8A/dm2?？刂齐娏餮趸瘯r，氧化電壓開始上升較快，達到微弧放電時，電壓上升緩慢，隨著膜的形成，氧化電壓又較快上升，維持在一較高的電解電壓下。

微弧氧化膜中無論是化學元素的含量還是組成相的含量中都具有沿膜層深度方向遞變的規律。

來自電解液的元素在微弧氧化膜中的含量由表及里是遞減的，而來自基體中的元素則是遞增的。微弧氧化膜中的穩定相含量沿膜層深度方向是遞增的。如鋁合金微弧氧化膜中的α-Al2O3相和鈦合金微弧氧化膜中的金紅石相。相反，微弧氧化膜中亞穩相含量沿膜層深度方向是遞減的，如鋁合金微弧氧化膜中的γ-Al2O3和鈦合金微弧氧化膜中的銳鈦礦。這些規律與微弧氧化過程中熱量和質量的傳輸規律是一致的。微弧氧化過程中，膜的表面與電解液接觸，冷卻速率大，更容易形成亞穩相，甚至出現大量非晶相；從膜表面到膜與基體的界面處，溫度逐漸升高，冷卻速率逐漸降低，生成穩定相的傾向增大。