微弧氧化原理-奇异果体育官网入口

微弧氧化的方法按电流来分类，可分为直流微弧氧化和交流微弧氧化。采
用直流时，阳极为被氧化的试样，阴极为不锈钢板或铂电极等。如果采用交流
时，两极均可为被氧化的试样，这时主要靠阳极半波成膜。恒压阳极化是直流
阳极化的一种，设备及工艺简单、参数易于控制。
目前国内外的研究表明，微弧氧化主要包括以下几个基本过程：活泼氧
原子的产生；空间电荷在氧化物基体中的形成；在氧化物孔中产生气体放电；
膜层材料的局部融化；热扩散、胶体微粒的沉积；带负电的胶体微粒迁移进入
放电通道；等离子体化学和热化学反应等等。有电晕、火花、辉光、微弧、弧
等多种放电形式，反应非常复杂。等离子体氧化是在传统的阳极氧化的基础上，
进一步提高电压，所加电压超出了传统的法拉第区域。微弧氧化膜是多孔的，
孔底气泡首先被击穿，在膜内部形成放电通道。开始样品表面游动弧点较大，
部分熔融物向外喷出，形成孔隙率高的疏松层。随着氧化时间延长，膜厚度增
加，击穿变得越来越困难，试样表面较大的弧点逐渐消失，出现大量细碎火花，
膜内部微弧放电仍在进行，使氧化膜继续向内部生长，形成致密层。疏松层一
方面阻挡致密层内部熔融物进入溶液；另一方面，疏松层外表面同溶液保持着
溶解和沉积平衡，使疏松层厚度基本保持不变。在氧化过程中，微弧区高温高
压，伴随着很强的热扩散和电迁移效应，使电解液成分进入膜内，改善了膜的
性能。

在解释火花放电的原因时，krysmann 认为膜表面气泡与电解液间的相界面
为准阴极，气泡的另一端为阳极，它们之间的高电势导致火花放电，vijh 和
yahalon认为，在火花放电的同时伴随着剧烈的析氧，析氧反应的完成主要是
通过电子“雪崩”来实现，“雪崩”后产生的电子被注射到氧化膨电解质的界
面上引起膜的击穿，产生等离子体放电。电子“雪崩”总是在氧化膜最容易被
击穿的区域先进行，放电时产生的巨大热应力是产生电子“雪崩”的主要动力。
1977 年,ikonopisov[46]用schottky 的电子隧道效应机理解释了电子是如何被
注入氧化膜的导电带中，从而产生火花放电的。同时，他还第一次引进了膜的
击穿电位(vb)的概念。指出，击穿电位vb 主要取决于基体金属的性质、电解液

的组成及溶液的导电性，而电流密度、电极形状、升压方式等其他因素对vb 的
影响较小。在此基础上，他建立了vb 与溶液的电导率和温度之间的关系：
(1) vb＝αb βb ㏑ ρ，式中vb 为击穿电位；ρ 为溶液电导率；αb、βb 为与基
体金属有关的常数。
(2) vb =αb βb/t，式中v b 为击穿电位；t 为溶液温度；αb、βb 为与电解
液有关的常数。
1984 年，albella 在前人的基础上，提出放电的高能电子来源于进入氧化膜
中的电解质的观点[47]。电解质粒子进入氧化膜后，形成杂质放电中心，产生等
离子体放电，使氧离子、电解质离子与基体金属强烈结合，同时放出大量的热，
使形成的氧化膜在基体表面熔融、烧结，形成具有陶瓷结构的膜层。与此同时，
albella 还进一步完善了iknopisov 的定量理论模型，提出了vb 与电解质浓度、
膜层厚度与电压间的关系：
(1) vb=e/α[㏑ z/αη-β ㏑ c]，式中：vb 为击穿电位；e 为电场强度；α、β 为常
数；z、η 为系数；z>0，η <1；c 是电解液浓度。
(2) d=diexp[k(v-vb)]，式中：d 为膜层厚度；k、di 为常数；v 为最终成膜
电压；vb 为击穿电位。