一、等离子体氧化电解液的优化
对硅酸钠－磷酸钠混合体系电解液进行对比优化实验，以测得氧化时间内起弧电压，终止电压，时间与电压关系等参数以及陶瓷层厚度。多聚磷酸钠Na3P5O10浓度恒定为15 g/l。
经过大量尝试性实验发现，当Na2SiO3浓度从4 g/l变到10 g/l时，有利于陶瓷层的生长，当其浓度较低时，成膜速率较低，并且基本保持不变，约0.6μm/min左右；当Na2SiO3浓度增加时，成膜速率变化较大，升至2.0μm/min，而陶瓷层变得粗糙。因此选定Na2SiO3浓度为6 g/l，8 g/l两种进行实验分析。
定的范围内，随Na2SiO3浓度的增大膜层厚度增加，随着KOH浓度的升高，氧化的起弧电压逐渐降低。根据如上正交实验得出，在硅酸钠体系下，LS2号电解液，即成份为Na3P5O10为15 g/l，Na2SiO3为8 g/l，KOH为2 g/l时，生成的陶瓷层，厚度大于其它编号的陶瓷层且均匀，总体质量和外观均好于其它编号的陶瓷层。
二、陶瓷层厚度与处理时间及电流密度的关系
由图3-5可以看出，较短的时间内，陶瓷层厚度线性增加，并且随着电流密度的增加，陶瓷层的生长速率加大；随时间延长，较大电流密度的氧化陶瓷膜层厚度变化趋于平缓，较小电流密度的膜层依然呈线性趋势，因此在较大的电流密度下，等离子体氧化过程处理效率较高。但当电流密度过大或处理时间过长时，试样表面会产生红色的火花或有爆鸣声，此时对陶瓷层有很大破坏作用，会导致陶瓷层产生过烧，表面发黑，放电孔变大表面质量难以保证。如果电流密度过小，则增加了反应时间，又降低了处理效率，且容易使基体升温过高而影响反应进行。因此电流密度范围为2.5 A/dm2～7.5 A/dm2为宜，最终确定为5 A/dm2；强化时间确定为15 min。
三、电流电压随处理时间变化及能耗
通过图3-6曲线可以看出，在等离子体氧化过程中，当电流恒定时，电压总体随氧化时间的延长而增加，在等离子体氧化初期，电压呈线性上升，且速度较快，随时间延长，电压的上升变得平缓；当电压恒定时，随处理时间的延长，电流逐渐变小，氧化初期电流降落较快，后期变缓。
四、陶瓷层的相组成
图3-7为LS2号电解液中，电流密度为5 A/dm2，强化时间为20 min条件下获得陶瓷层的X－射线谱。可明显看出衍射谱中出现了较强的铝基体的衍射峰。此时陶瓷膜层厚度约为20μm左右，而正常X射线衍射的检测深度可达76μm，因此X射线可以直接穿过陶瓷层打在基体铝上。直流条件下包含Na2SiO3的溶液中形成的陶瓷层是由大量的γ-Al2O3和大量的非晶态氧化硅组成，是由于大量的氧化硅在放电通道口沉积，抑制了高温相的α-Al2O3在试样表面形成。而本试验在交流条件下形成的陶瓷层组成研究发现，陶瓷层主要由γ-Al2O3，α-Al2O3和Al6Si2O13相组成。其中膜层内部的α-Al2O3的生成可能由于硅酸根离子只能在放电通道口沉积，不能进入放电通道内部放电，因此放电通道内部温度较高，有利于高温相α-Al2O3的生成。
五、陶瓷层表面与断面形貌分析
图3-8为陶瓷层的截面形貌，可以看出陶瓷层较为致密，具有明显的内外两层结构，膜层与基体之间没有清晰的分界线，结合很好，界面上不存在大的孔洞。A为铝基体，B为内部紧贴基体的致密层，组织致密，与基体之间结合紧密，没有贯穿性的孔洞存在；C为陶瓷层外侧的较为疏松的组织，在最靠近最外侧的地方还存在一些类似粉体的局部区域。
图3-9中试样陶瓷层表面所分布的黑色孔洞即为放电通道。各图中可以清晰的看到形状不规则的放电通道，周围的熔融物冷却堆积成“熔岩”状，整个表面显得不连续。随氧化时间延长，表面变得连续且光滑，放电通道的尺寸变大，数量减少。
当达到45 min时，如图3-9(g)可以明显看到表面的陶瓷层出现裂纹，此时表面质量下降，这也证明了随着等离子体放电的进行，放电通道逐渐被填充，击穿变得困难，后期只能在特定的区域进行放电，此时放电火花体积较大，会导致陶瓷层的剥落，因此陶瓷层厚度有变小的趋势，即陶瓷层不可能无限制的增厚。也可以说，在给定电解液条件下陶瓷层会得到一个最终的厚度。
从上述研究结果可以看出，等离子体电解氧化陶瓷层内存在一定数量的孔隙，对耐蚀性不利，这是该技术存在的一个主要缺点之一。有文献报道，WO42-、PO43-、BO33-、Cr2O72-等可以调节膜层的生长速率，制成性能优异的陶瓷层；F－的加入可以获得强度、硬度适中，结合力、耐蚀性、电绝缘性均优良的陶瓷层；甘油的加入使尖端产生配位物，使沉积更加稳定；在等离子体电解氧化电解液中加入石墨和MoS2等粉末后，等离子体电解氧化陶瓷层形成过程中，能提高陶瓷层的耐磨性能，达到表面改性的目的。本文分别选用磷酸盐和硅酸盐体系电解液为基础，研究不同添加剂和粉末颗粒对等离子体氧化陶瓷层的影响。最后，将超声波引入等离子体电解氧化过程中，研究其对陶瓷层组织性能的强化作用。
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