微弧氧化的基本概念及特性

微弧氧化，簡稱MAO技術(shù)，是一種常用于金屬材料表面處理的先進(jìn)工藝方法。在此過程中，由于電解液、外加電場、放電等多重作用的影響，在材料表面發(fā)生局部瞬間的高溫及微弧擊穿現(xiàn)象，使其形成特定的表面陶瓷膜層結(jié)構(gòu)。

當(dāng)金屬材料表面接受微弧氧化處理時，伴隨著電壓的持續(xù)上升和電流通過工作間隙的情況，能量集中放電會出現(xiàn)在一定區(qū)域內(nèi)，從而導(dǎo)致表面膜層絕緣能力的減弱。這一現(xiàn)象即是所謂的擊穿現(xiàn)象。隨著電場強(qiáng)度的逐漸增大，介質(zhì)內(nèi)的電子更容易獲得足夠的能量去碰撞并激發(fā)周圍氣體分子電離產(chǎn)生電荷積累現(xiàn)象。

微弧氧化中的擊穿現(xiàn)象及其機(jī)制分析

微弧氧化過程中的擊穿現(xiàn)象是由電解過程中的電化學(xué)性質(zhì)以及材料物理性質(zhì)共同作用的結(jié)果。擊穿本質(zhì)上是由于強(qiáng)電場下的電子轟擊效應(yīng)導(dǎo)致介質(zhì)內(nèi)部電子運(yùn)動狀態(tài)的改變。

當(dāng)電場強(qiáng)度達(dá)到一定閾值時，金屬表面的介質(zhì)膜層開始發(fā)生局部擊穿。這是因為高能量的電子撞擊金屬表面的原子或分子團(tuán)簇，導(dǎo)致原子間的化學(xué)鍵斷裂并引發(fā)一系列的化學(xué)反應(yīng)。這些反應(yīng)導(dǎo)致膜層內(nèi)部形成缺陷或裂縫，最終使得整個膜層被擊穿。

擊穿現(xiàn)象的發(fā)生不僅與電場強(qiáng)度有關(guān)，還與電解液的性質(zhì)、材料的種類以及處理工藝參數(shù)等多個因素有關(guān)。合適的電解液和操作條件能夠有效地調(diào)控?fù)舸┈F(xiàn)象的發(fā)生及其影響范圍。

通過調(diào)控?fù)舸┻^程可以獲得性能更優(yōu)的表面膜層結(jié)構(gòu)。這是因為微弧擊穿可以促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行以及表面物質(zhì)的熔融、揮發(fā)和重新分布過程，從而使得處理后的金屬表面擁有更佳的物理化學(xué)性質(zhì)。