钛及钛合金的阳极氧化工艺是通过电化学方法在表面形成氧化钛膜层的关键技术，广泛应用于航空航天、医疗植入物、化工防腐等领域。根据氧化膜功能需求的不同，主要分为以下五大类工艺：

一、常规阳极氧化工艺

1. 直流氧化法

• 电解液：5-15%磷酸溶液

• 电压范围：30-100V

• 膜厚控制：0.5-5μm

• 应用场景：常规防腐、装饰着色基底

1. 脉冲氧化法

• 参数设置：占空比30-70%，频率50-1000Hz

• 技术优势：膜层致密性提升40%

• 典型膜厚：10-30μm

二、特种功能氧化工艺

1. 微弧氧化（MAO）

• 电解体系：硅酸盐-磷酸盐复合溶液

• 工作电压：200-450V

• 生成特征：
  • 多孔陶瓷膜（孔隙率15-25%）
  • 膜厚可达100μm以上
  • 显微硬度≥800HV

1. 彩色氧化工艺

• 显色原理：光干涉效应控制

• 色系范围：
  • 金色（70-80V）
  • 蓝色（90-100V）
  • 紫色（110-120V）

• 色差控制：ΔE

三、复合强化工艺

1. 氧化-封孔复合处理

• 封孔方法：
  • 热水封孔（80-90℃/30min）
  • 硅烷偶联剂处理

• 耐蚀性提升：盐雾试验>1000h

1. 氧化-电泳复合

• 工艺流程：
  阳极氧化→电泳沉积（电压50-80V）

• 复合膜特性：
  • 表面粗糙度Ra• 结合力≥5B（ASTM D3359）

四、医疗级氧化工艺

1. 生物活性氧化

• 特殊电解液：含Ca/P电解质

• 表面特性：
  • 羟基磷灰石沉积能力提升3倍
  • 骨结合强度≥25MPa

1. 抗菌氧化处理

• 掺银工艺：
  • 电解液含0.1-0.5mol/L AgNO₃
  • 抗菌率>99%（对抗金黄色葡萄球菌）

五、工艺选择指南

1. 航空航天领域

• 推荐工艺：微弧氧化+封孔处理

• 膜层要求：耐温800℃以上

1. 医用植入物

• 优选方案：生物活性氧化

• 关键指标：细胞增殖率≥120%

1. 海洋工程

• 适用工艺：直流氧化+电泳复合

• 防腐标准：C5-M级（ISO 12944）

最新研究表明，采用等离子体电解氧化（PEO）技术可在钛表面制备出含TiO₂-Al₂O₃复合陶瓷层，使耐磨性提升8-10倍。工艺选择时需综合考虑基材类型（纯钛/TC4等）、服役环境和成本预算三大要素，建议通过正交试验优化工艺参数组合。