影響微弧氧化膜質(zhì)量的主要因素有：電流密度、頻率、陽(yáng)極與陰極的電流密度比；電解液的成分、濃度、酸堿度、溫度；氧化時(shí)間；工件的化學(xué)成分。其中電參數(shù)與電解液組成對(duì)微弧氧化膜的形成影響最大。微弧氧化工藝從直流氧化法發(fā)展到交流氧化法是微弧氧化技術(shù)的一大進(jìn)步。采用交流電壓模式的微弧氧化法極大地提高了膜層的制備效率，改善了膜層的結(jié)構(gòu)，極大地促進(jìn)微弧氧化技術(shù)的發(fā)展。目前大多采用非對(duì)稱交流脈沖電源進(jìn)行微弧氧化工藝，在實(shí)際過(guò)程中取得了良好的效果。特別是負(fù)相電流的使用可以改善氧化膜結(jié)構(gòu)及相組成。

      電參數(shù)是影響微弧氧化膜形成的重要因素之一。具體而言，對(duì)應(yīng)不同的微弧氧化電解液， 電參數(shù)都有自己的工作范圍。電壓過(guò)小，膜層生長(zhǎng)速率低，膜層較薄，硬度也較低，工作電壓過(guò)高，膜層容易出現(xiàn)局部擊穿現(xiàn)象，對(duì)膜層耐腐蝕性能不利。電流密度的增大。幾乎所用電解液中膜層的生長(zhǎng)速率及厚度增加，同時(shí)伴隨膜層硬度增高。但電流密度增長(zhǎng)有一個(gè)極限， 超過(guò)這個(gè)值，氧化膜生長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生燒蝕現(xiàn)象。膜層的生長(zhǎng)速率隨電源的頻率增大而降低， 但當(dāng)頻率增大一定值時(shí)，速率的降低已經(jīng)不明顯了，同時(shí)頻率的高低可以明顯改變氧化膜的相組成，高頻下組織中非晶態(tài)相遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于低頻試樣。此外脈沖電源制備的氧化膜性能較其他電源都好，主要是頻率、占空比等電參數(shù)對(duì)試樣表面放電特征有明顯影響且容易控制，可通過(guò)調(diào)整電參數(shù)優(yōu)化膜層的性能。

（1）電壓

      當(dāng)電壓超過(guò)某一值，發(fā)生放電擊穿后微弧氧化才能進(jìn)行，因此陶瓷層厚度和施加的電壓有著密切關(guān)系。由于電擊穿過(guò)程是一個(gè)包含化學(xué)和電化學(xué)過(guò)程以及光、電、熱等作用的復(fù)雜行為，理論研究十分困難。根據(jù)S.Ikonopisov等的電子雪崩模型，擊穿電壓主要取決于金屬的性質(zhì)、電解液的組成及溶液的導(dǎo)電性，而電流密度、電極形狀以及升壓方式等對(duì)擊穿電壓的影響較小，而陶瓷層厚度與擊穿電壓和最終成膜電壓都有關(guān)。王弧明等研究認(rèn)為陶瓷層厚度隨最終成膜電壓的升高呈線性增加。電壓為 5 0 0 V時(shí)， 陶瓷層厚度達(dá)到 2 2 μm ， 此后電壓值增大，陶瓷層厚度增加顯著，在電壓為 5 5 0 V時(shí)，陶瓷層厚度達(dá)到3 5 μm。終止電壓還影響膜層的形貌特征和成分。當(dāng)電壓增大時(shí)，陶瓷層中微孔的數(shù)目增多；孔徑變大， 陶瓷顆粒也變大，表面更加粗糙。同時(shí)，陶瓷層中金紅石相對(duì)銳鈦礦的含量變小。主要原因是電壓升高，單脈沖放電能量增加，有利于銳鈦礦相金紅石的轉(zhuǎn)變，同時(shí)放電通道形成物凝固后留下的孔徑更大，陶瓷層表面變得更加粗糙。

（2）電流密度

      電流密度對(duì)陶瓷層的生長(zhǎng)速率、陶瓷層厚度、形貌和成分都有重要的影響。王亞明的研究結(jié)果表明，在恒電流方式下，膜層厚度隨時(shí)間呈線性關(guān)系，而在恒電壓方式下，由于電流密度逐漸降低，導(dǎo)致膜層的生長(zhǎng)速率也降低。姚忠平的研究結(jié)果表明，電流密度小于6 A /dm2 陶瓷層均勻，但厚度不超過(guò)50μm電流密度大于10 A/dm2，陶瓷層變得多孔、粗糙，與基體的結(jié)合變差，厚度可達(dá)到100μm電流密度在6 ~10A／dm2 之間時(shí)獲得的陶瓷層均勻、致密、與基體結(jié)合好，厚度在50～100μm之間此外。正負(fù)電流密度不同時(shí)膜層有著不同的特征。正負(fù)電流密度均為8 A／dm2時(shí)，陶瓷層緊密，黃色中帶有一點(diǎn)淺灰色。增大正電流密度，陶瓷層變得疏松多孔, 同時(shí)三氧化二鋁的含量增加，金紅石的含量降低；增大負(fù)電流密度，膜層變得致密，而三氧化二鋁的含量降低，金紅石的含量增加。 

（3）頻率和占空比

      頻率和占空比都影響到單個(gè)脈沖持續(xù)放電的時(shí)間，繼而影響到單個(gè)脈沖的放電能量。一般認(rèn)為，頻率降低，占空比增大，在其他條件不變時(shí)，都將增大單個(gè)脈沖的放電能量，有利于陶瓷層的增長(zhǎng)，陶瓷層因孔徑和晶粒都變大而變粗糙，同時(shí)有利于低溫亞穩(wěn)相向高溫穩(wěn)定相的轉(zhuǎn)變。王亞明等研究表明，頻率為200Hz 時(shí)，陶瓷層厚度達(dá)到34μm，隨頻率的升高，厚度下降很快，600Hz時(shí)為22μm，頻率繼續(xù)升高時(shí)，厚度減小趨勢(shì)放緩，在1800 Hz 時(shí)減小到7μm。同時(shí)，陶瓷層中銳鈦礦相對(duì)于金紅石的含量變大。當(dāng)占空比小于12％時(shí)， 陶瓷層厚度隨占空比的增大增加較快，但獲得的陶瓷層較??；當(dāng)占空比大12％時(shí)，陶瓷層較厚，但陶瓷層厚度增加的趨勢(shì)隨著占空比的增大逐漸變緩。翁海峰等對(duì)占空比的研究獲得了不致的結(jié)果；隨著占空比的增大，陶瓷層厚度變化范圍較小，而且先增大達(dá)到最大值后又有減小的趨勢(shì)。      

（4）溶液濃度及酸堿度

      溶液濃度對(duì)氧化膜的成膜速率、表面顏色和粗糙度都有影響；酸堿度過(guò)大或過(guò)小，溶解速度都加快，氧化膜生長(zhǎng)速度減慢，所以一般選擇弱堿性溶液。

（5）電解液配方

      微弧氧化電解液的配方是獲得所需氧化膜的關(guān)鍵技術(shù)之一，不同的電解液成分及工藝參數(shù)，所獲得的膜層性能也不同。微弧氧化的電解液一般采用弱酸性或弱堿性的鹽溶液體系( 如鋁酸鹽體系，磷酸鹽體系，硼酸鹽體系等)，可以在溶液里添加一些有機(jī)或無(wú)機(jī)鹽作為輔助添加劑，改變膜層的性能，比如硬質(zhì)氧化膜、耐蝕氧化膜、具有生物活性的氧化膜及不同顏色的裝飾氧化膜等。俄羅斯的研究者確認(rèn)磷酸鹽中制備的微弧氧化膜層可以將鈦一鈦摩擦副的摩擦系數(shù)降低到0.16～0.28，防止緊固件和其他結(jié)構(gòu)件以及在海水和大氣中工作的導(dǎo)管和閥門的接觸咬卡和擦傷，當(dāng)組件難以或者不能采用潤(rùn)滑劑時(shí)特別適合采用這種膜層。耐點(diǎn)蝕試驗(yàn)表明，與鈦合金基體相比。腐蝕電流密度明顯降低，耐點(diǎn)蝕能力提高。微弧氧化膜層還具有其他特殊的性能，研究表明，電解液中加入銻化物、鈣化物、磷化物、鋁化物等制備的膜層可以防止或減少海水中有機(jī)物在鈦合金表面的附生；微弧氧化膜層還可以降低表面的鹽沉積速度，減緩因結(jié)垢導(dǎo)致的熱交換管的導(dǎo)熱率下降。黃平在含磷鈣的電解液中制備出多孔的微弧氧化膜，提高了鈦合金人體植入件的生物相容性，有利于骨細(xì)胞的吸附和結(jié)合。

（6）氧化時(shí)間

      隨氧化時(shí)間的增加，膜層厚度增加，但有極限氧化膜厚度，膜表面微孔密度降低，粗糙度變大。若氧化時(shí)間足夠長(zhǎng)，達(dá)到溶解與沉積的動(dòng)態(tài)平衡，對(duì)膜表面有一定的平整作用，表面粗糙度反而減小。

（7）溶液溫度

      溫度低時(shí)，膜層的生長(zhǎng)速度較快，膜致密，性能較佳，但溫度過(guò)低時(shí)，氧化作用較弱，膜厚和硬度值都較低；溫度過(guò)高時(shí)，堿性電解液對(duì)氧化膜的溶解作用增強(qiáng)，致使膜厚與硬度顯著下降，且溶液易飛濺，膜層易被局部燒焦或擊穿。

參考文獻(xiàn)：

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《潤(rùn)滑與密封》2007年11月第32卷第11期——《鈦合金微弧氧化層的摩擦學(xué)性能研究》

《電鍍與涂裝》第24卷第6期——《微弧氧化技術(shù)的特點(diǎn)、 應(yīng)用前景及其研究方向》

《中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)》2008年7月第37卷第4期——《鈦合金微弧氧化陶瓷層的結(jié)構(gòu)研究》