最近，我院程英亮教授研究团队在等离子体电解氧化领域机理研究取得进展。等离子体电解氧化（Plasma electrolytic oxidation， PEO）又称微弧氧化（Micro arc oxidation），这是一种在常规阳极氧化基础上发展起来的技术，可以在金属表面生成氧化物陶瓷膜，提高材料的耐磨性、耐蚀及生物相容性等一系列性能，具有广泛和潜在的应用价值。等离子体电解氧化时金属表面由于高压而产生等离子放电，而等离子体放电过程对成膜机理有很大影响。该工艺涉及的机理相当复杂，目前科学界关于火花放电及成膜机理的认识远未达成一致。此外，PEO过程中阴极电流往往能使膜层致密性和成膜效率提高，然而对于阴极电流产生此种效应的机理并未充分揭示。
程英亮教授和研究生王婷等通过对铝合金和锆合金在铝酸钠体系的PEO研究发现，电解液浓度对火花放电特征有重要影响，在低浓度电解液中，火花放电为强烈的穿透型放电，而当在高浓度电解液中，火花放电为微弱的火花放电，因此电解液中的阴离子的参与对PEO过程的等离子体放电特征及成膜机理有着重要的影响。此外，程英亮教授等认为，阴极电流的施加通过析氢过程使得电极附近的电解液得到搅拌，加速PEO过程的反应物粒子的传输，使得成膜效率大幅度提高。该成果发表在电化学领域著名期刊《Electrochimica Acta》（论文题目“The effects of anion deposition and negative pulse on the behaviours of plasma electrolytic oxidation (PEO)—A systematic study of the PEO of a Zirlo alloy in aluminate electrolytes”。
链接：http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013468616326743）。这是程英亮教授团队在等离子体电解氧化领域发表于该期刊的第7篇文章，该工作有利于人们加深对PEO过程成膜机理的认识。
图 1 不同电解液浓度和电流制度下的PEO过程火花放电特征
图 3 贯穿型火花放电对应的膜层生长模型
图 4 高浓度电解液中氧化膜生长模型
图5 负电流对PEO过程成膜机理影响示意图
