微弧氧化(Micro-arc Oxidation)又称等离子体微弧氧化(Plasma Micro-arc Oxidation)就是将Mg、Al或其合金置于电解质水溶液中,在高温、高压、热化学、等离子体化学和电化学等机制共同作用下,使材料的表面产生火花放电,其熔融态产物在表面冷却沉积生成陶瓷膜层的方法。由于环保、高效、工艺简单可行而日益得到研究人员和产业界的广泛关注,已发展成为阀金属表面处理的一种重要方法。 也应该看到,由于微弧氧化起弧电压高,电流密度大,电流效率低,能耗大,处理成本高限制了该项技术的广泛应用。无论国外还是国内现在都没有进入大规模的工业应用阶段。所以研究低能耗微弧氧化技术具有十分重要的意义,也是今后微弧氧化技术发展的重要方向。 本文针对镁合金基材,通过优化电解液成分、电参数,降低微弧氧化表面处理的能耗,提高微弧氧化的电流效率。首先采用铝酸钠电解质体系,再配以水合氟化钾、磷酸氢二纳等添加剂,进行成分的调整,合适合适的电解质体系,使得在保证膜层厚度和性能的前提下,微弧氧化在较低的起弧电压(60～100V左右)下起弧,工作电压控制在150V以下,从而降低微弧氧化能耗。在低能耗工艺下,研究了电解质成分及电参数对单位能耗和膜层厚度的影响规律。研究结果表明,随铝酸钠、磷酸氢二钠浓度的增加,陶瓷层厚度单位能耗和呈增大趋势；随KF浓度的增加,膜厚减小而单位能耗增加。电参数方面,随着电流密度的增大,膜厚呈逐渐减小而单位能耗增大。实验证明,在低能耗体系下,占空比,电流频率和电压对膜厚和能耗影响不大。 利用扫描电子显微镜和能谱仪分析了试样表面形貌和成分,利用电化学测试系统测量了微弧氧化膜层的耐腐蚀性能。实验结果表明,镁合金在铝酸盐体系中的低能耗在低能耗工艺下,得到的微弧氧化陶瓷膜层,具有由两部分组成：致密层和疏松层。膜层表面光滑,膜由大小不一的火山状孔洞组成。膜层的厚度大约为10～50μm,而单位能耗仅为3.69W/(dm2·μm),膜层与基体具有良好的结合力。微弧氧化膜层具有良好的耐腐蚀性能,其腐蚀电流密度降低到0.014μA/cm2,比镁合金基体的腐蚀电流密度降低了3个数量级。