为了提高镁合金微弧氧化单次处理的表面积,加快技术的推广与转化,需要对生产工艺进行进一步的开发。而在实验中发现:由于工业生产中工件的表面积远大于科研用的小试样,二者的负载特性有明显不同,因此负载适应性要求也不同。为了明确二者的负载特性区别,本文通过改变试样表面积去研究负载特性、电弧状态、膜层性能和膜层厚度的变化规律,并确定不同的负载特性与电源模式相匹配的问题。通过使用LCR测试仪和示波器对四种不同面积的试样进行不同阶段的等效电阻、等效电容和电压、电流波形的采集,并同步使用高速摄像机对不同阶段的电弧状态进行拍摄,对比观察其变化规律,分析不同电弧状态对膜层表面结构的影响。将记录的负载电压波形的上升沿进行分析,并通过MATLAB软件对下降沿波形进行拟合,分析电容性负载的放电时间常数。通过对电压波形的分析后,建立负载等效电路,并通过Simulink对其进行仿真以及验证。用测厚仪测量膜层厚度,用SEM对膜层截面和表面微观结构进行拍摄分析,再对膜层进行耐蚀性能的检测,并对比分析负载特性及电弧状态对膜层性能的影响。试验结果表明:通过对微弧氧化过程和电压波形的分析,建立了两个阶段的镁合金微弧氧化负载电路模型。第一阶段的模型由电感L、电阻R和电容C串联组成;第二阶段的模型由电阻R1与电容C相并联后再与电阻R0和电感L串联组成,其中R、R0和R1反映等效电阻,C反映等效电容。用Simulink软件仿真发现,所得模型对脉冲电压的响应与实际测得的电流、电压波形一致性很高,因此可以用此模型表征镁合金微弧氧化的负载特性。在负载模型中,随着处理电压的升高,所有试样的负载模型中等效电容均持续减小,等效电阻均持续增大,负载的放电时间常数不断增大,等效电阻的增大说明膜层随处理电压的增高而不断增长;随处理面积的增大,相同电压下负载模型中的等效电阻不断减小,负载电容不断增大,负载的放电时间常数不断减小,说明随着面积的增大,膜层的增长变慢,面积越大的试样,负载波形更接近于方波。对比电弧状态和微观表征的结果可知:随处理面积的增大,试样表面电弧数目由少变多、电弧斑点由大变小,并且电弧大小的变化与所得膜层微孔孔径的变化规律相同,膜层结构越来越致密,微孔的尺寸和表面孔隙率都变小,而且膜层厚度也减小。由于膜层厚度变薄以及膜层微观结构的不同,所以膜层耐蚀性也降低。由于负载模型中小面积试样的电阻特性较强,所以需要的放电时间更长,因此在单极性下容易产生持续性电弧从而破坏膜层;而大面积试样电容特性较强,易产生较大的冲击电流,并且由于电弧分散,膜层在同等处理时间下较薄,耐蚀性较差,因此,要有针对性的进行工艺开发以匹配其负载适应性要求。最后,通过等效电阻的阻值与膜层性能的对应,可通过电阻值预测膜层厚度,为今后工业推广中,膜层厚度的在线质量监控提供了一种思路。