微弧氧化(MAO)是一种直接在Ti、Mg、Al和Ta等阀金属及其合金表面原位生长陶瓷氧化膜的方法，目前已在汽车、船舶和航空航天等领域得到推广和应用。由于MAO过程包含了物理、化学、电化学和等离子体化学等多方面非常复杂的共同作用，至今尚没有一个模型能全面的描述氧化膜形成机制。然而，为了进一步实现MAO技术的进一步应用，急需开展MAO的反应过程及涂层的形成机理的研究。
       MAO反应过程中最显著的特征之一就是火花放电现象。每一个火花放电，实际上是MAO的微反应区，来自基体和电解液的组分在此混合，并在极高的电场作用下形成了等离子放电，击穿孔道，熔融态的成膜物质喷出并凝结，从而实现涂层的生长。MAO放电特性与基体、电解液体系和电极过程密切相关。近年来，光发射谱 (OES) 通过检测MAO反应时的等离子放电光谱，进而计算出表面放电微反应区的离子温度和电子浓度等信息，更加直观地定量表述MAO反应过程，已经逐渐发展成为一种研究MAO涂层生长特性和涂层形成机制的重要手段。
       本研究以钛合金和镁锂合金为基体，采用OES装置检测在不同电解液体系下MAO反应时的等离子放电光谱，探究火花放电过程的等离子体行为，并结合陶瓷涂层的结构和组成表征，研究了MAO光谱特性及其对涂层组成、结构和形貌的影响规律。得出以下主要结论：
       (1) MAO放电发射谱中均能检测到由来自电解液和基体组分激发所产生的光谱，表明基体和电解液都参与了MAO过程。但是在不同阶段，参与MAO过程元素不同：在镁锂合金的MAO反应初期，Li的放电主要为MAO提供反应能量；在反应稳定阶段，为MAO反应提供能量的主要是来自于电解液的Na和来自于基体的Mg和Li的放电。
       (2) TC4钛合金在锆酸盐体系下MAO火花放电电子浓度为2.2906×10²² cm^-‍3左右，且随着占空比的增大等离子体的浓度越来越大，火花放电离子温度约为6440K。镁锂合金在硅酸盐体系下MAO火花放电的电子浓度在2.689×10¹⁶ cm^-3左右，火花放电的离子温度约在4600 K左右，且随着电流密度的升高而略有上升；在磷酸盐体系下，低频率下离子温度达到8000 K，而在高频率下离子温度仅有5000K左右。
       (3) MAO涂层的组成结构变化与火花放电过程的离子温度有关，通过改变电参数可以调控涂层组成。对于镁锂合金在磷酸盐体系的微弧氧化过程，降低频率、增加占空比或电流密度有助于晶态磷酸镁的生成。
 

微弧氧化；阀金属；陶瓷涂层；发射光谱