CN110158134A - 一种冷喷涂与微弧氧化相结合的工件表面处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种冷喷涂与微弧氧化相结合的工件表面处理方法，包括以下步骤：步骤一、去除工件表面油污，并对工件表面进行喷砂处理；步骤二、对经过喷砂处理的工件表面进行冷喷涂处理，在工件表面形成冷喷涂金属涂层；步骤三、对经过冷喷涂处理的工件表面进行打磨处理；步骤四、对经过冷喷涂和打磨处理的工件进行微弧氧化，在工件表面形成微弧氧化金属陶瓷层；步骤五、对形成微弧氧化金属陶瓷层的工件表面进行抛光后处理。本发明创新结合冷喷涂和微弧氧化技术提出的表面耐腐蚀耐磨处理方法可应用于任何材质工件的表面防腐和修复再制造，与现有工艺相比在提高耐磨耐腐蚀强化性能的同时很好的兼顾了适用性、经济性和环保性，具有极强的市场推广价值。

Description

一种冷喷涂与微弧氧化相结合的工件表面处理方法

技术领域

本发明涉及表面处理技术，具体涉及一种工件表面耐腐蚀处理方法，尤其是一种冷喷涂与微弧氧化相结合的工件表面耐腐蚀耐磨处理方法。

背景技术

微弧氧化技术是近些年发展起来的表面处理技术，采用微弧氧化技术可以在工件表面制备金属陶瓷层，从而使工件表面会大幅度的提高工件的防腐耐磨性能，但是由于微弧氧化技术本身的局限性，使得其只能用于轻金属的表面改性，如铝、镁、钛等金属工件的表面改性，极大的限制了该技术的应用行业及范围。同时由于微弧氧化技术在工件表面形成的陶瓷涂层厚度很有限，使得其难以应用于具有较大损伤的工件的表面处理与修复再制造，在一定程度上限制了微弧氧化技术的发展和应用。

发明内容

本发明提出一种冷喷涂与微弧氧化相结合的工件表面耐腐蚀耐磨处理方法，创新的结合了冷喷涂和微弧氧化技术，首创地在工件进行微弧氧化之前，先用冷喷涂技术在工件表面制备耐腐蚀铝金属涂层，经过对冷喷涂工艺参数的优化，尤其对气压、气体温度、送粉电压、喷涂速度及距离的优化，制备出和基体结合牢固、结构致密且厚度较厚的金属涂层，然后进一步的为了克服工件表面耐腐蚀耐磨性能不足的性能缺点，再选择利用微弧氧化技术，于工件表面的铝金属涂层上自生长氧化铝金属陶瓷，最终所得的复合涂层具有高耐腐蚀性能及高耐磨性能，是对普通材料工件表面的耐腐蚀耐磨性能和再制造技术的一大提升，极大地扩大了微弧氧化技术的应用范围，同时由于冷喷涂技术可喷涂厚度较大，使得微弧氧化技术不仅仅只适用于表面改性，也可用于损伤工件的修复与再制造行业。因此本发明提出的表面耐腐蚀耐磨处理方法可应用于任何材质工件的表面防腐和修复再制造，所得复合涂层的耐腐蚀耐磨性能优于任何一种现有技术，复合涂层内部孔隙率低于1%，复合涂层的维氏硬度 Hv 可达 2000，与现有工艺相比在提高耐磨耐腐蚀强化性能的同时很好的兼顾了适用性、经济性和环保性，具有极强的市场推广价值。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

一种冷喷涂与微弧氧化相结合的工件表面处理方法，包括以下步骤：

步骤一、去除工件表面油污，并对工件表面进行喷砂处理；

步骤二、对经过喷砂处理的工件表面进行冷喷涂处理，在工件表面形成冷喷涂金属涂层；

步骤三、对经过冷喷涂处理的工件表面进行打磨处理；

步骤四、对经过冷喷涂和打磨处理的工件进行微弧氧化，在工件表面形成微弧氧化金属陶瓷层；

步骤五、对形成微弧氧化金属陶瓷层的工件表面进行抛光后处理。

进一步的根据本发明所述的工件表面处理方法，其中步骤一中，使用有机溶剂去除工件表面的油污，若工件为旧损伤件则先用车加工去除工件表面原有镀层后再进行去油污处理，车削厚度小于 0.5 mm，经车削处理后工件表面粗糙度Ra大于1.6μm。

进一步的根据本发明所述的工件表面处理方法，其中步骤一中，喷砂处理采用18-20 目的铸钢砂材，喷砂气压为 0.6 Mpa-0.8 Mpa，喷砂处理后使用同样压强的高压气体清理喷砂表面。

进一步的根据本发明所述的工件表面处理方法，其中步骤二具体包括如下步骤：

（1）采用纯度为99.9%的氮气作为冷喷涂气体，通过气体加热装置调整气体温度为200-550℃，气体压力为1.5-3.0MPa；

（2）采用纯度为99%、颗粒大小在350-500目的铝金属粉末作为冷喷涂金属粉末，控制送粉电压在5-20V，送粉速度在650-700m/S，粉末喷嘴距工件表面距离为40-60mm，粉末喷嘴与工件表面之间的相对线速度为10-100m/min；

（3）根据工件表面冷喷涂金属涂层的形成面积大小和厚度选择喷涂工艺参数，并控制单层喷涂厚度在10-30um，喷涂层总厚度在0.5mm-10cm，喷涂层搭接率在20-40%；

（4）最终在工件表面形成冷喷涂金属铝涂层。

进一步的根据本发明所述的工件表面处理方法，其中步骤二中在工件表面形成的冷喷涂金属铝涂层的孔隙率≤0.4%，冷喷涂金属铝涂层与工件基体的机械结合强度≥35MPa。

进一步的根据本发明所述的工件表面处理方法，其中步骤二中的冷喷涂处理使用冷喷涂设备进行，所述冷喷涂设备包括高压气体缩放管、气体加热装置、送粉器、喷枪和检测装置，所述高压气体缩放管提供冷喷涂气体，所述气体加热装置连接于高压气体缩放管并控制冷喷涂气体温度，所述高压气体缩放管和送粉器连接于所述喷枪，所述送粉器提供冷喷涂金属粉末，所述喷枪的喷嘴作为粉末喷嘴面向工件表面，所述检测装置提供冷喷涂处理质量检测。

进一步的根据本发明所述的工件表面处理方法，其中步骤三中，使用机械加工方法对工件表面的冷喷涂金属涂层进行处理，以满足工件表面尺寸与公差要求。

进一步的根据本发明所述的工件表面处理方法，其中步骤四具体包括如下步骤：

（1）将 KOH、H₃B0₃和 Na₂SiO₃作为混合电解质溶解于蒸馏水中制成微碱性的电解液，电解液中 KOH 的浓度为 3-5g/L、H₃B0₃ 的浓度为 10-12g/L、Na₂SiO₃ 的浓度为1-3g/L；

（2）将经过冷喷涂处理的工件浸入所述电解液中并连接电解电源正极，将浸入电解液中的不锈钢板或者盛放电解液的不锈钢槽连接电解电源负极；

（3）启动电解电源并控制电解电压在 300-600V、控制电解电流密度在 20～30 A/dm²，并在反应过程中将电解液温度控制在 10-50℃，同时采用搅拌装置使电解液对流循环；

（4）最终在工件表面形成厚度在 50-120 微米的微弧氧化金属陶瓷层。

进一步的根据本发明所述的工件表面处理方法，其中通过步骤四在工件表面的冷喷涂金属铝涂层上形成微弧氧化金属陶瓷层，所述微弧氧化金属陶瓷层为主要包括晶体α-Al2O3和γ-Al2O3的氧化铝陶瓷层，所述氧化铝陶瓷层与所述冷喷涂金属铝涂层冶金结合形成致密的复合涂层，复合涂层内部孔隙率低于 1%，复合涂层的维氏硬度 Hv 可达 2000。

进一步的根据本发明所述的工件表面处理方法，其中步骤五具体包括如下步骤：

（1）对形成微弧氧化金属陶瓷层的工件表面进行清洗，彻底清洗掉表面残留电解液后进行工件风干，风干后将工件放入加热炉预热至 200℃后保温 1 小时；

（2）根据尺寸和表面粗糙度要求对工件表面进行车加工和打磨抛光后处理，处理后工件表面粗糙度Ra小于等于0.8um。

通过本发明的技术方案至少能够达到以下技术效果：

1）本发明所述方案对待加工工件的材质没有具体限制，理论上可以实现在任何材质工件上实施本发明的技术；

2）本发明所述方案采用冷喷涂制备铝金属喷涂层，基体在整个喷涂过程中，表面瞬间温度不超过150℃，保留了原材料组分，不引起集体材质的相变，对基体的几乎无影响，更其不会引起工件变形；

3）本发明所述方案采用的冷喷涂制备铝金属喷涂层，喷涂沉积效率高，可喷涂厚度大，除了可用于工件表面处理外，还可应用与工件增材制造；

4）本发明所述方案采用的冷喷涂制备铝金属喷涂层，铝粉末始终处于低温固态，整个喷涂过程不会发生氧化，喷涂层结构致密；

5）本发明所述方案在微弧氧化过程中，充分考虑工件尺寸效应，兼顾效率和涂层质量，通过工艺优化，在工件表面上制备出结合牢固、各方向厚度均匀、高硬度的耐磨耐腐蚀陶瓷涂层；

6）本发明所述方案中的主要工艺“微弧氧化”和基体产生牢固的冶金结合，适用于复杂工件的表面强化和修复再制造；

7）本发明所述方案完全避免了传统电镀硬铬表面耐腐蚀耐磨技术带来的严重环境污染问题，具有良好的环保性；

8）综上所述，本发明首创地在工件表面耐腐蚀耐磨处理中结合冷喷涂技术和微弧氧化技术，在工件进行微弧氧化之前，先用冷喷涂技术在工件表面制备耐腐蚀铝金属涂层，然后再在铝金属涂层上实施微弧氧化工艺，使得本发明提出的表面耐腐蚀耐磨处理方法可应用于任何材质工件的表面防腐和修复再制造，所得复合涂层的耐腐蚀耐磨性能优于任何一种现有技术，复合涂层内部孔隙率低于1%，复合涂层的维氏硬度 Hv 可达 2000，与现有工艺相比在提高耐磨耐腐蚀强化性能的同时很好的兼顾了适用性、经济性和环保性，具有极强的市场推广价值。

具体实施方式

以下对本发明进行详细的描述，以使本领域技术人员能够更加清楚的理解本发明，但并不因此限制本发明的保护范围。

本发明创新的提出一种冷喷涂和微弧氧化相结合的工件表面耐腐蚀耐磨处理方法。

本发明所述工件表面耐腐蚀耐磨处理方法具体包括以下步骤：

步骤一、用有机溶剂去除待处理工件表面的油污，接着加热去除表面有机溶剂；如果工件为旧损伤件，需要先用车加工去除工件表面原有镀层，优选的车削厚度小于 0.5 mm，且经车削处理后工件表面的粗糙度 Ra 大于 1.6μm，再进行去油污处理。本步骤中车加工在彻底去掉原有涂层基础上，应尽可能减少对基体的损伤，优选的车削厚度小于 0.5 mm，并保持较高的表面质量；优选的采用易挥发的有机溶剂彻底清洗工件表面油污，并加热使其完全挥发。

步骤二、对工件表面进行喷砂处理；喷砂采用 18-20 目的铸钢砂材，喷砂气压为0.6 Mpa-0.8 Mpa，喷砂后使用同样压强的高压气体清理喷砂表面。

步骤三、对经过喷砂处理的工件进行冷喷涂处理，冷喷涂是一种表面喷涂工艺，整个过程金属粒子没有被融化，利用压缩空气加速金属粒子到临界速度（超音速），金属粒子撞扁在基体表面并牢固附着，冷喷涂设备主要由高压气体缩放管、气体加热装置、送粉器、喷枪以及检测装置组成，冷喷涂处理过程中，先将纯度为99.9%的氮气接入冷喷涂设备高压气体缩放管的气体入口，打开气体加热装置，调整气体温度为200-550℃，气体压力为1.5-3.0MPa。然后将纯度为99%的铝金属粉末通过送粉器输送至冷喷涂装置中，其中粉末颗粒大小在350-500目；调整送粉电压为5-20V，铝粉末在喷枪出喷嘴时的速度在650-700m/S，喷嘴距工件表面待喷涂层距离为40-60mm，喷枪喷嘴与工件表面之间相对线速度为10-100m/min。接着根据工件喷涂面积的大小和厚度选择合适的喷涂速度进行喷涂，单层喷涂厚度在10-30um，喷涂层总厚度在0.5mm-10cm。喷涂时涂层的搭接率在20-40%，具体参数根据工件的材料等条件进行确定。通过冷喷涂处理在工件表面形成冷喷涂金属铝涂层，厚度在0.5mm-10cm，经测试在工件表面形成的冷喷涂金属铝涂层的孔隙率≤0.4%，冷喷涂金属铝涂层与工件基体的机械结合强度≥35MPa。

步骤四，冷喷涂后的工件进行机械加工，主要目的是满足喷涂层的厚度以及工件的尺寸要求，保证工件尺寸与公差要求。

步骤五、对经过机械加工后的工件进行微弧氧化制备陶瓷涂层。具体的首先采用KOH、H₃B0₃和 Na₂SiO₃混合电解质溶于蒸馏水而制成微碱性的电解液，优选的电解液中 KOH的浓度为 4g/L、H₃B0₃的浓度为 11g/L、Na₂SiO₃的浓度为 2g/L。然后将工件浸入所述电解液中，并将工件连接电源正极，为了防止杂质进入电解液，采用耐腐蚀性较好的不锈钢作阴极进入电解液中，亦可将电解液放置于不锈钢槽内，然后将不锈钢槽连接电源负极。采用脉冲交流电源，启动电源并控制电压在 300-600V、控制电流密度在 20～30 A/dm²；工作过程中，使用循环冷却***对电解液进行降温，将电解液温度控制在 50℃以下（优选的处于35-50℃），并采用机械搅拌装置，使电解液对流循环，提高氧化膜成膜效果。优选的电压在保证整个工艺流程顺利进行的条件下，采用尽可能高的电压；本发明采用恒电流微弧氧化法，根据工件的尺寸和设备情况，电流可控制在 120-130A。 通过微弧氧化在工件表面形成厚度在 50-120 微米的致密的陶瓷涂层，微弧氧化或微等离子体表面陶瓷化技术，是指在普通阳极氧化的基础上，利用弧光放电增强并激活在阳极上发生的反应，从而在以铝、钛、镁金属及其合金为材料的工件表面形成优质的强化陶瓷膜的方法，其维氏硬度可达 2000Hv，远高于一般的金属和合金涂层。微弧氧化膜层与基体结合牢固，结构致密，韧性高，具有良好的耐磨、耐腐蚀、耐高温冲击和电绝缘等特性。但是微弧氧化不能在碳钢表面直接成膜，因此需要先在碳钢表面制备一层铝基膜（铝或铝合金膜），然后再在铝基膜表面利用微弧氧化制备强化陶瓷膜。具体原理是放入电解液中的表面形成有铝基膜的工件连接电源正极、放置电解液的不锈钢槽连接电源负极后，当正向电流通过时，工件表面铝或铝合金与水电解产生的氧发生反应，在工件表面形成一薄层非晶态的氧化铝，由于形成的氧化铝不导电，工件表面电阻将增大，需要继续提高电压来击穿已形成的氧化铝膜，才能维持相应的电流密度，促使反应继续进行，随着工件表面氧化铝层的不断增厚，表面电阻不断增大，电压也需要相应不断提高，才能继续击穿氧化铝膜而维持反应。当正向电压达到一定值，在击穿氧化铝膜的瞬间产生火花放电现象，随着电压的持续上升，电火花遍布整个工件表面，火花放电处温度会瞬间达到数千度，工件表层的铝或铝合金与前期形成的非晶态氧化铝薄层在高温下迅速熔化，同时与水电解产生的氧发生剧烈反应共同形成熔融态的氧化铝，在溶液的激冷下熔融态的氧化铝又迅速凝固在工件表面，堵塞放电通道，使放电中断，火花熄灭，随着电火花的熄灭，通过冷却凝固形成晶态的氧化铝陶瓷层覆盖整个工件表面。由于经历了高温烧结，形成的氧化铝陶瓷层与基体呈冶金结合，具有很高的结合强度，在工件表面生成的氧化铝陶瓷层主要包括晶体的α-Al2O3和γ-Al2O3。

步骤六、对微弧氧化后的工件进行清洗后烘干，本步骤中要求彻底清洗掉镀层表面残留电解液，风干后将工件放入加热炉预热，预热至 200℃保温 1 小时。

步骤七、对工件清洗后，完成对工件的表面耐腐蚀耐磨处理。实际中可根据尺寸和表面粗糙度要求，选择对表面镀层进行车加工和打磨，以将镀层按照要求加工至所需尺寸，优选的表面粗糙度Ra小于0.8um。

经测试根据本发明所述表面耐腐蚀耐磨方法处理后的工件表面复合涂层内部孔隙率低于 1%，涂层的维氏硬度 Hv 可达 2000，涂层表面有金属光泽，无明显氧化。

本发明创新的结合了冷喷涂和微弧氧化技术，单独采用微弧氧化技术在工件表面制备金属陶瓷层，虽然在工件表面会大幅度的提高工件的防腐，耐磨性能，但是由于微弧氧化技术本身的局限性，只能用于轻金属表面改性，如铝、镁、钛等金属，极大的限制了该技术的应用行业及范围。基于此本发明首创地在工件进行微弧氧化之前，用冷喷涂技术在工件表面喷涂一层铝金属涂层，极大地扩大了微弧氧化技术的应用范围。更进一步的由于冷喷涂技术可喷涂厚度较大，使得微弧氧化技术不仅仅只适用于表面改性，也可用于损伤工件的修复与再制造行业。综上所述，本发明提出的表面耐腐蚀耐磨处理方法可应用于任何材质工件的表面防腐和修复再制造，所得复合涂层的耐腐蚀耐磨性能优于任何一种现有技术，复合涂层内部孔隙率低于1%，复合涂层的维氏硬度 Hv 可达 2000，与现有工艺相比在提高耐磨耐腐蚀强化性能的同时很好的兼顾了适用性、经济性和环保性，具有极强的市场推广价值。

最后给出本发明的一个具体实施例。

实施例 1

针对基体材料为 Q235 钢制作的抽油泵内柱塞杆的表面耐腐蚀耐磨处理方法，采用本发明所述表面防腐耐磨处理方法能够很好的解决柱塞杆的表面耐腐蚀耐磨问题。

具体的该实施例中针对抽油泵内柱塞杆的表面耐腐蚀耐磨处理方法包括如下过程：

（1）采用有机溶剂去除抽油泵内柱塞杆表面的油污，加热去除表面有机溶剂；如果为旧损伤件，需要先用车加工去除工件表面原有镀层，再进行去油污处理。

（2）对抽油泵内柱塞杆表面进行喷砂处理，喷砂采用 20 目的铸钢砂材，喷砂气压为 0.8Mpa，喷砂后使用同样压强的高压气体清理喷砂后表面。

（3）对经过喷砂处理的工件表面进行冷喷涂处理。将纯度为99.9%的氮气接入冷喷涂设备气体入口，打开气体加热装置，调整气体温度为300℃，气体压力为2.0MPa。将纯度为99%的铝金属粉末通过送粉器输送至冷喷涂装置中，其中粉末颗粒大小在400目；调整送粉电压为5V，铝粉末在出喷嘴时的速度在650m/S，喷嘴距工件表面待喷涂层距离为40mm，喷嘴与工件表面之间相对线速度为20m/min。单层喷涂厚度在15um，喷涂层总厚度在3mm。喷涂时，涂层的搭接率在30%。

（4）对经过表面冷喷涂处理的工件进行微弧氧化制备陶瓷涂层。采用 KOH、H₃B0₃和Na₂SiO₃混合制成微碱性的电解液，电解液中 KOH 的浓度为 4g/L、H₃B0₃的浓度为11g/L、Na₂SiO₃的浓度为 2g/L；脉冲交流电源，电压在 300-600V 间保证整个工艺流程顺利进行，采用恒电流微弧氧化法，电流密度控制在 25～30 A /dm²；工作过程中，将工件作为阳极，使用循环冷却***对电解液进行降温，将电解液温度控制在35-40℃间，并采用机械搅拌装置，使电解液对流循环，提高氧化膜成膜效果，同时为防止杂质进入电解液，采用耐腐蚀性较好的不锈钢作阴极。通过微弧氧化在双螺杆泵转子表面形成厚度 60-80 微米间的致密陶瓷涂层。

（5）对微弧氧化后的工件进行清洗，彻底清洗掉镀层表面残留电解液，然后风干。

（6）对工件清洗后，完成对工件的表面耐腐蚀耐磨处理。对表面镀层进行打磨，表面粗糙度Ra为0.8um。

以上仅是对本发明的优选实施方案进行了简单描述，并不能将本发明的技术方案仅限制于此，本领域技术人员在本发明的主要技术构思的基础上所作的任何变形都属于本发明所要保护的技术范畴，本发明具体的保护范围以权利要求书的记载为准。

Claims (10)

1.一种冷喷涂与微弧氧化相结合的工件表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、去除工件表面油污，并对工件表面进行喷砂处理；

步骤二、对经过喷砂处理的工件表面进行冷喷涂处理，在工件表面形成冷喷涂金属涂层；

步骤三、对经过冷喷涂处理的工件表面进行打磨处理；

步骤四、对经过冷喷涂和打磨处理的工件进行微弧氧化，在工件表面形成微弧氧化金属陶瓷层；

步骤五、对形成微弧氧化金属陶瓷层的工件表面进行抛光后处理。

2.根据权利要求1所述的工件表面处理方法，其特征在于，其中步骤一中，使用有机溶剂去除工件表面的油污，若工件为旧损伤件则先用车加工去除工件表面原有镀层后再进行去油污处理，车削厚度小于 0.5 mm，经车削处理后工件表面粗糙度Ra大于1.6μm。

3.根据权利要求1或2所述的工件表面处理方法，其特征在于，其中步骤一中，喷砂处理采用 18-20 目的铸钢砂材，喷砂气压为 0.6 Mpa-0.8 Mpa，喷砂处理后使用同样压强的高压气体清理喷砂表面。

4.根据权利要求1-3任一项所述的工件表面处理方法，其特征在于，其中步骤二具体包括如下步骤：

采用纯度为99.9%的氮气作为冷喷涂气体，通过气体加热装置调整气体温度为200-550℃，气体压力为1.5-3.0MPa；

采用纯度为99%、颗粒大小在350-500目的铝金属粉末作为冷喷涂金属粉末，控制送粉电压在5-20V，送粉速度在650-700m/S，粉末喷嘴距工件表面距离为40-60mm，粉末喷嘴与工件表面之间的相对线速度为10-100m/min；

根据工件表面冷喷涂金属涂层的形成面积大小和厚度选择喷涂工艺参数，并控制单层喷涂厚度在10-30um，喷涂层总厚度在0.5mm-10cm，喷涂层搭接率在20-40%；

最终在工件表面形成冷喷涂金属铝涂层。

5.根据权利要求4所述的工件表面处理方法，其特征在于，其中步骤二中在工件表面形成的冷喷涂金属铝涂层的孔隙率≤0.4%，冷喷涂金属铝涂层与工件基体的机械结合强度≥35MPa。

6.根据权利要求4所述的工件表面处理方法，其特征在于，步骤二中的冷喷涂处理使用冷喷涂设备进行，所述冷喷涂设备包括高压气体缩放管、气体加热装置、送粉器、喷枪和检测装置，所述高压气体缩放管提供冷喷涂气体，所述气体加热装置连接于高压气体缩放管并控制冷喷涂气体温度，所述高压气体缩放管和送粉器连接于所述喷枪，所述送粉器提供冷喷涂金属粉末，所述喷枪的喷嘴作为粉末喷嘴面向工件表面，所述检测装置提供冷喷涂处理质量检测。

7.根据权利要求1-6任一项所述的工件表面处理方法，其特征在于，其中步骤三中，使用机械加工方法对工件表面的冷喷涂金属涂层进行处理，以满足工件表面尺寸与公差要求。

8.根据权利要求1-7任一项所述的工件表面处理方法，其特征在于，其中步骤四具体包括如下步骤：

（1）将 KOH、H₃B0₃和 Na₂SiO₃作为混合电解质溶解于蒸馏水中制成微碱性的电解液，电解液中 KOH 的浓度为 3-5g/L、H₃B0₃ 的浓度为 10-12g/L、Na₂SiO₃ 的浓度为1-3g/L；

（2）将经过冷喷涂处理的工件浸入所述电解液中并连接电解电源正极，将浸入电解液中的不锈钢板或者盛放电解液的不锈钢槽连接电解电源负极；

（3）启动电解电源并控制电解电压在 300-600V、控制电解电流密度在 20～30 A/dm²，并在反应过程中将电解液温度控制在 10-50℃，同时采用搅拌装置使电解液对流循环；

（4）最终在工件表面形成厚度在 50-120 微米的微弧氧化金属陶瓷层。

9.根据权利要求8所述的工件表面处理方法，其特征在于，通过步骤四在工件表面的冷喷涂金属铝涂层上形成微弧氧化金属陶瓷层，所述微弧氧化金属陶瓷层为主要包括晶体α-Al2O3和γ-Al2O3的氧化铝陶瓷层，所述氧化铝陶瓷层与所述冷喷涂金属铝涂层冶金结合形成致密的复合涂层，复合涂层内部孔隙率低于 1%，复合涂层的维氏硬度 Hv 可达 2000。

10.根据权利要求1-9任一项所述的工件表面处理方法，其特征在于，其中步骤五具体包括如下步骤：

（1）对形成微弧氧化金属陶瓷层的工件表面进行清洗，彻底清洗掉表面残留电解液后进行工件风干，风干后将工件放入加热炉预热至 200℃后保温 1 小时；

（2）根据尺寸和表面粗糙度要求对工件表面进行车加工和打磨抛光后处理，处理后工件表面粗糙度Ra小于等于0.8um。