本论文是以如何实现低能耗为目的的一系列微弧氧化试验研究,选取硅酸钠和氢氧化钾为基础电解液,方波脉冲直流电源为试验电源。首先,利用正交化试验方法优化添加剂的比例,并从能耗的角度进一步优化电参数;其次,通过虚拟仪器技术对电源波形进行检测和存储,从波形延迟的角度研究膜层生长情况和电解液的电容效应,进而研究微弧氧化试验的单位能耗和成膜速率;最后,对微弧氧化陶瓷膜的表面性能进行分析。设定基础电解液的浓度为硅酸钠(5g/L)、氢氧化钾(1～2g/L),综合考虑膜层性能和单位能耗,优化后的添加剂浓度分别为酒石酸钠(2g/L)、钨酸钠(4g/L)、EDTA(2g/L)、柠檬酸钠(3g/L);在该浓度下的电解液,电源频率400 Hz、占空比1/20为最佳组合;试验过程中始终将电流密度控制在2 A/dm~2左右。电源波形的延迟说明整个回路中存在着电容效应,但它并不是真正的电容。该电容可用双层电容来描述,由陶瓷膜和析出的气体共同充当电解质。它的存在导致了电源波形的延迟,波形的延迟在一定程度上改善了陶瓷膜的表面性能,但同时它也增加了微弧氧化试验的单位能耗以及降低了它的成膜速率。对影响单位能耗的因素进行分析后得出:氧化时间50 min较为合适,此时单位能耗较低;温度低于50℃比较好,此时的单位能耗可降低到3.8 kW·h/m~2·μm。对影响成膜速率的因素进行分析后得出:氧化时间50 min较为合适,此时不但成膜速率较大,而且膜层性能比较好;温度为50℃左右较为合适,此时的成膜速率可最高达到0.88μm/min。以上结论是在低浓度电解液的条件下,以方波脉冲直流电源为试验电源所总结得出的,它基本上实现了低能耗微弧氧化的目标,可以对该技术实现产业化。