金属处理工艺——微弧氧化

　　常见的金属处理工艺有金属淬火、金属氮化、金属表面变形强化、金属表面覆层强化、金属磷化和金属氧化等。目前微弧氧化和阳极氧化就是金属氧化处理中的两种工艺。

　　1.金属淬火可谓是金属处理工艺的开山鼻祖，它的历史比金属氧化要古老得多。大家在历史剧中经常看到铁匠打铁的场景，当一把通红的剑被铁匠反复捶打成型后，会立即放入冷水里冷却，伴随着刺耳的“嗤嗤”声，大量的水蒸气蒸腾而出。这就是金属的淬火过程，目的是大幅度提升金属的硬度，缺点是脆性会增加。淬火在本质上属于金属处理工艺中的热处理。

　　2.金属氮化其实是一系列氮化处理的统称，包括渗碳、渗氮、碳氮共渗等具体工艺。金属氮化处理的效果和金属氧化差不多，但金属氮化的主要目的是为了提升金属的耐磨性，在其他方面则比不上金属氧化。在本质上，金属氮化属于热处理。

　　3.表面变形强化是指利用外力使金属发生变形或塑造金属的模样，如喷丸、滚压等，这是一种纯物理的金属处理。

　　4 .表面覆层强化就是我们见过非常多的金属喷涂、电镀等等工艺，是在金属表面覆盖上一层其他金属或物质。这也是一种纯物理的金属处理。

　　5 .金属磷化处理也是一种热处理，主要目的是为了提升金属的抗腐蚀能力和提高油漆漆膜的附着力。

　　6.微弧氧化和阳极氧化属于金属氧化处理，它们与其他金属处理工艺的区别是在工艺中需要借助电流的作用，因此属于电化学的范畴。

　　微弧氧化（MAO）是一种在金属表面原位生长陶瓷层的表面处理技术，该技术是利用等离子体化学和电化学原理，使材料表面产生微区弧光放电，在化学、电化学和等离子体的共同作用下，原位生长陶瓷层的新技术。微弧氧化电源是保证微弧氧化工艺的关键环节之一，其主要功能是在微弧氧化处理生产过程中，产生和控制具有脉冲电场以及过程参数的自动检测和控制。

　　别看金属处理的工艺有这么多，但它们并不适用于所有金属材料。有的金属由于本身的化学特性，只能进行氧化或者氮化处理，例如磷只能和活泼金属钠或者钙进行反应，所以一般的金属很难进行磷化处理。而淬火和氮化处理大多是与钢材相关的处理工艺。再加上效果和成本的考虑，不同的金属只能选择适合自己的处理工艺。在多种因素的作用下，氧化处理是大部分金属适用并应用广泛的金属处理工艺。

从微观看微弧氧化

　　想要弄清楚微弧氧化的原理，首先让我们先回顾一下阳极氧化的原理：把铝及铝合金放在对应的电解液中，在金属表面上通过电流，从而在表面上形成一层氧化膜的过程。微弧氧化与阳极氧化的区别则在于通过的电流强度和形成的保护膜。

　　简单来说，微弧氧化是在普通阳极氧化的基础上，通过高压放电强化金属制品(阳极)的氧化反应，最终在铝、钛、镁金属及其合金的材料或制品上形成强化的陶瓷膜。

　　实际上，微弧氧化(MAO)又叫做等离子体电解氧化(PEO)。这里面的等离子体是如何产生的呢？要解答这个问题，先让我们从太空中寻找答案。

　　宇宙中大部分发光的星球，其内部温度和压力都极高，这些星球的内部物质不可能呈现固态、液态或者气态这三种常态，只会呈现出一种等离子态。当原子丢失或者增加电子的时候，原子就变成了离子。当温度不断的升高，气体分子就会分裂成独立的原子。再进一步升高温度，连原子中的电子都会单独“逃”出来，并自动完成了一次电离。这种过程如果一直持续下去，自由电子和离子的浓度会逐渐增加，物质会构成一种散乱无序的“混沌”状态。当浓度达到一定量时，物质的本质就发生了根本性的变化，这时整个物质就处于物质的第四态：等离子态。

　　等离子态的氧气和电解质接触会让铝制品产生微弧氧化的效果，但如何在人工环境中快速、剧烈地升温，从而制造出等离子态的氧气呢？答案是：一万伏特的电击！相当于闪电的瞬间电压，这也是HTC One S手机外壳在微弧氧化时所采用的电压。

　　当一万伏特的电流击穿氧气时，气体会产生强烈的弧状放电这一自然现象，并产生数千至上万度的高温。这一切的剧烈反应都发生在一小块面积的铝制品上，在那里，化学、电化学、等离子体氧化同时发挥着作用，最终在铝制品上形成一层非常复杂的黑色陶瓷层结晶。至此，微弧氧化就算完成了。只是由于过程太过复杂，至今没有一个详细的模型能够全面描述陶瓷层的形成过程。