微弧氧化工艺是在阳极氧化工艺基础上发展而来的新兴表面处理工艺。由于微弧氧化工艺制备的陶瓷膜具有硬度高、耐蚀性好、耐磨能力强等诸多优点,受到了广泛关注。本文根据微弧氧化工艺的要求,自行研制了双极性脉冲微弧氧化电源,并利用该电源在Na₂SiO₃溶液体系中对微弧氧化的电流特性进行了研究,并在此基础上,系统研究了处理时间、正反向电参数及溶液浓度等工艺参数对膜层性能的影响。本文首先研制了双极性脉冲微弧氧化电源,着重介绍了主电路结构设计、功率开关器件的选择及保护和控制系统设计三部分内容,在此基础上,实现了脉冲电源的多工作模式和灵活的可操作性,设计和制造出双极性脉冲微弧氧化电源。利用自制的微弧氧化电源研究了板状试件微弧氧化处理过程的电流特性,研究结果表明,微弧氧化电流随着阴阳极之间距离的变大而变小;微弧氧化电流与阴极浸入电解液中尺寸大小无关,而随着阳极浸入溶液中尺寸增加而增加;在挡板结构中,距离阴极较近试件上的微弧氧化电流大于较远试件上的电流。最后着重研究了不同工艺参数对膜层性能的影响。研究结果表明,所制备的微弧氧化试件表面的陶瓷膜主要由γ-Al₂O₃组成。经过微弧氧化处理后的试件,耐磨性、耐腐蚀性以及硬度都较基体有了明显的提高。在单极性脉冲模式下,硬度随着时间、电流密度、频率和脉宽的增加而增加;耐磨性随着频率和电流密度的增加而增加;耐蚀性随着脉宽的增加而增加;溶液体系是Na₂SiO₃体系时,硬度随着浓度的增加而先增加后减小。在双极性脉冲条件下,耐磨性、硬度和耐蚀性随着反向电压的增加而增加,硬度随反向脉宽的增加而增加。孔隙率随着频率、脉宽、反向电压的增加而下降,随着时间的增加,先下降后上升,随着Na₂SiO₃浓度的增加而变大。