CN102268708A - 一种微弧氧化处理方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微弧氧化处理方法，该方法为：一、制造用于支承回转体工件的工装；二、根据回转体工件的材质选择电解液，将电解液加入电解槽中；三、用工装将回转体工件支承于电解槽上方，并保持回转体工件局部区域浸入电解槽的电解液中；四、将工装与调速电机连接，开启调速电机，通过工装带动回转体工件匀速旋转；五、将循环冷却***通过管道与电解槽连通；六、开启微弧氧化电源，以回转体工件浸入电解液的部分作为阳极，以不锈钢板作为阴极，对回转体工件进行微弧氧化处理。本发明还公开了实现该方法的装置。本发明采用回转体工件局部浸入的方式，减小了整体工件处理时的单位面积，大大降低了处理电流，节约了能源。

Description

一种微弧氧化处理方法及装置
技术领域
本发明属于材料表面处理技术领域，具体涉及一种微弧氧化处理方法及装置。
背景技术
对于铝、镁、钛及其合金回转体工件表面的硬化处理工艺，近年来已得到了极大的发展，如硬质阳极氧化、热喷涂等，在产业界已得到了广泛的应用，微弧氧化工艺是近年来发展起来的一种有色金属(如铝、镁、钛等)表面处理工艺，尤其是从二十世纪九十年代开始，该工艺已成为国内学术界的研究热点，并且逐渐得到产业界的认可。尤其铝、镁、钛及其合金表面微弧氧化硬化处理，生成的氧化陶瓷层具有优良的耐蚀性，耐磨性等，所以能得到了产业的广泛认可。
铝、镁、钛及其合金回转体工件具有许多优良特性，且铝、镁、钛因其轻质及易加工成型等特性而成为飞机油箱、油路导管，轮毂等的主耗材之一，但因其在特殊环境下耐磨性能和耐蚀性能较差，且现有的微弧氧化设备因其设备功率的限制，一般工艺处理只能处理面积较小的工件，且处理能耗比较高，尤其相对大面积铝合金工件表面处理存在一定的难度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种微弧氧化处理方法，该方法采用回转体工件局部浸入的方式，减小了整体工件处理时的单位面积，且可以根据对处理工件电流的要求，调节浸入单位处理面积，同时工件在不断地旋转，最终达到了处理整体工件的效果，大大降低了处理电流，节约了能源。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种微弧氧化处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、制造用于支承回转体工件的工装；
步骤二、根据回转体工件的材质选择电解液，将电解液加入电解槽中；
步骤三、用工装将回转体工件支承于电解槽上方，并保持回转体工件局部区域浸入电解槽的电解液中；
步骤四、将工装与调速电机连接，开启调速电机，通过工装带动回转体工件匀速旋转；
步骤五、将用于循环冷却电解液的循环冷却***通过管道与电解槽连通；
步骤六、开启微弧氧化电源，以回转体工件浸入电解液的部分作为阳极，以安装于电解槽内壁上的不锈钢板作为阴极，在电压为200V～700V的条件下对回转体工件进行微弧氧化处理。
上述的一种微弧氧化处理方法，步骤六中所述回转体工件的旋转速率为2r/min～40r/min。
上述的一种微弧氧化处理方法，步骤六中所述微弧氧化电源为脉冲电源。
本发明还提供了一种微弧氧化处理装置，包括微弧氧化电源、电解槽和作为阴极设置于电解槽内壁上且与微弧氧化电源负极连接的不锈钢板，其特征在于，还包括用于支承回转体工件并将其悬空置于电解槽上方的工装和通过管道与电解槽连通的循环冷却***，调速电机与工装连接并通过工装带动回转体工件匀速旋转。
上述的一种微弧氧化处理装置，还包括与微弧氧化电源的正极连接的导电滑环，导电滑环与工装接触并通过工装为回转体工件导电。
上述的一种微弧氧化处理装置，还包括与微弧氧化电源负极连接的辅助阴极板，辅助阴极板通过导线安装于回转体工件的中心轴上，回转体工件旋转时辅助阴极板始终保持浸入电解液中。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明改变了将待处理回转体工件全部放入电解液中的表面处理方式，采用回转体工件局部浸入的方式，减小了整体工件处理时的单位面积，且可以根据对处理工件电流的要求，调节浸入单位处理面积，同时工件在不断地旋转，最终达到了处理整体工件的效果，大大降低了处理电流，节约了能源。
2、本发明中的回转体工件在电解液中停留的时间可以通过调节转速来实现，所以控制转速可以对微弧陶瓷涂层的表面粗糙度进行控制，也能提高涂层的处理效率和使用性能。
3、本发明对回转体工件表面进行陶瓷化，相对工件整体表面处理性能不改变，降低了工件处理的单位面积，在脉冲电源的作用下即可实现大面积工件的微弧氧化处理。
4、本发明的微弧氧化处理装置结构简单，易于实现，该装置及方法适用范围广，适用于铝、钛、镁以及它们的合金的表面微弧氧化处理。
5、本发明在回转体工件内安装辅助阴极，有助于回转体工件内表面的微弧氧化处理，提高处理效率，保证工件内表面陶瓷涂层的质量。
附图说明
图1为本发明装置第一种实施方式的结构示意图。
图2为本发明装置第二种实施方式的结构示意图
附图标记说明：
1-微弧氧化电源；2-电解槽；  3-回转体工件；
3-1-中心轴；    4-工装；    5-循环冷却***；
6-调速电机；    7-导电滑环；8-辅助阴极板。
具体实施方式
本发明微弧氧化处理装置通过以下实施例1和实施例2进行描述：
实施例1
如图1所示的一种微弧氧化处理装置，包括微弧氧化电源1、电解槽2和作为阴极设置于电解槽2内壁上且与微弧氧化电源1负极连接的不锈钢板，其特征在于，还包括用于支承回转体工件3并将其悬空置于电解槽2上方的工装4和通过管道与电解槽2连通的循环冷却***5，调速电机6与工装4连接并通过工装4带动回转体工件3匀速旋转。
本实施例中所述的一种微弧氧化处理装置，还包括与微弧氧化电源1的正极连接的导电滑环7，导电滑环7与工装4接触并通过工装4为回转体工件3导电。
实施例2
如图2所示的一种微弧氧化处理装置，包括微弧氧化电源1、电解槽2和作为阴极设置于电解槽2内壁上且与微弧氧化电源1负极连接的不锈钢板，其特征在于，还包括用于支承回转体工件3并将其悬空置于电解槽2上方的工装4和通过管道与电解槽2连通的循环冷却***5，调速电机6与工装4连接并通过工装4带动回转体工件3匀速旋转。
本实施例中所述的一种微弧氧化处理装置，还包括与微弧氧化电源1的正极连接的导电滑环7，导电滑环7与工装4接触并通过工装4为回转体工件3导电；另外还包括与微弧氧化电源1负极连接的辅助阴极板8，辅助阴极板8通过导线安装于回转体工件3的中心轴3-1上，回转体工件3旋转时辅助阴极板8始终保持浸入电解液中。
本发明微弧氧化处理方法通过以下实施例3～实施例8进行描述：
实施例3
步骤一、采用实施例1的微弧氧化处理装置，制造用于支承回转体工件3的工装4，所述回转体工件3为铝工件；
步骤二、选择一种适合铝工件的电解液，电解液中各组分浓度为：六偏磷酸钠12g/L～15g/L，硅酸钠8g/L～10g/L，钼酸钠11g/L～13g/L，碳酸钠7g/L～9g/L，溶剂为去离子水，将电解液加入电解槽2中；
步骤三、用工装4将回转体工件3支承于电解槽2上方，并保持回转体工件3局部区域浸入电解槽2中的电解液中；
步骤四、将工装4与调速电机6连接，开启调速电机6，通过工装4带动回转体工件3以2r/min的速率匀速旋转；
步骤五、将用于循环冷却电解液的循环冷却***5通过管道与电解槽2连通；
步骤六、开启微弧氧化电源1，以回转体工件3浸入电解液的部分作为阳极，以安装于电解槽2内壁上的不锈钢板作为阴极，在电压为200V～700V的条件下对回转体工件3进行微弧氧化处理，在回转体工件3表面原位生长一层致密的A12O3陶瓷层。
本实施例改变了将待处理回转体工件全部放入电解液中的表面处理方式，采用回转体工件局部浸入的方式，减小了整体工件处理时的单位面积，且可以根据对处理工件电流的要求，调节浸入单位处理面积，同时工件在不断地旋转，最终达到了处理整体工件的效果，大大降低了处理电流，节约了能源，回转体工件在电解液中停留的时间可以通过调节转速来实现，所以控制转速可以对微弧陶瓷涂层的表面粗糙度进行控制，也能提高涂层的处理效率和使用性能。
实施例4
本实施例处理方法与实施例3相同，其中不同之处在于：回转体工件3为钛合金工件，电解液中各组分浓度为：六偏磷酸钠15g/L～16g/L，硅酸钠8g/L～10g/L，钼酸钠12g/L～14g/L，碳酸钠7g/L～9g/L，溶剂为去离子水，回转体工件旋转速率为20r/min，在回转体工件3表面原位生长一层致密的TiO2陶瓷层。
本实施例改变了将待处理回转体工件全部放入电解液中的表面处理方式，采用回转体工件局部浸入的方式，减小了整体工件处理时的单位面积，且可以根据对处理工件电流的要求，调节浸入单位处理面积，同时工件在不断地旋转，最终达到了处理整体工件的效果，大大降低了处理电流，节约了能源，回转体工件在电解液中停留的时间可以通过调节转速来实现，所以控制转速可以对微弧陶瓷涂层的表面粗糙度进行控制，也能提高涂层的处理效率和使用性能。
实施例5
本实施例处理方法与实施例3相同，其中不同之处在于：回转体工件3为镁工件，电解液中各组分浓度为：六偏磷酸钠12g/L～14g/L，硅酸钠6g/L～8g/L，碳酸钠6g/L～9g/L，溶剂为去离子水，回转体工件旋转速率为40r/min，在回转体工件3表面原位生长一层致密的MgO陶瓷层。
本实施例改变了将待处理回转体工件全部放入电解液中的表面处理方式，采用回转体工件局部浸入的方式，减小了整体工件处理时的单位面积，且可以根据对处理工件电流的要求，调节浸入单位处理面积，同时工件在不断地旋转，最终达到了处理整体工件的效果，大大降低了处理电流，节约了能源，回转体工件在电解液中停留的时间可以通过调节转速来实现，所以控制转速可以对微弧陶瓷涂层的表面粗糙度进行控制，也能提高涂层的处理效率和使用性能。
实施例6
步骤一、采用实施例2的微弧氧化处理装置，制造用于支承回转体工件3的工装4，所述回转体工件3为钛工件；
步骤二、选择一种适合钛工件的电解液，电解液中各组分浓度为：六偏磷酸钠15g/L～16g/L，硅酸钠8g/L～10g/L，钼酸钠12g/L～14g/L，碳酸钠7g/L～9g/L，溶剂为去离子水，将电解液加入电解槽2中；
步骤三、用工装4将回转体工件3支承于电解槽2上方，并保持回转体工件3局部区域浸入电解槽2中的电解液中；
步骤四、将工装4与调速电机6连接，开启调速电机6，通过工装4带动回转体工件3以40r/min的速率匀速旋转；
步骤五、将用于循环冷却电解液的循环冷却***5通过管道与电解槽2连通；
步骤六、开启微弧氧化电源1(脉冲电源)，以回转体工件3浸入电解液的部分作为阳极，以安装于电解槽2内壁上的不锈钢板作为阴极，以安装于回转体工件3的中心轴3-1上的辅助阴极板8作为辅助阴极，在电压为200V～700V的条件下对回转体工件3进行微弧氧化处理，在回转体工件3表面原位生长一层致密的TiO2陶瓷层。
本实施例改变了将待处理回转体工件全部放入电解液中的表面处理方式，采用回转体工件局部浸入的方式，减小了整体工件处理时的单位面积，且可以根据对处理工件电流的要求，调节浸入单位处理面积，同时工件在不断地旋转，最终达到了处理整体工件的效果，大大降低了处理电流，节约了能源，回转体工件在电解液中停留的时间可以通过调节转速来实现，所以控制转速可以对微弧陶瓷涂层的表面粗糙度进行控制，也能提高涂层的处理效率和使用性能。另外，本实施例在回转体工件内安装辅助阴极，有助于回转体工件内表面的微弧氧化处理，提高处理效率，保证工件内表面陶瓷涂层的质量。
实施例7
本实施例处理方法与实施例6相同，其中不同之处在于：回转体工件3为镁合金工件，电解液中各组分浓度为：六偏磷酸钠12g/L～14g/L，硅酸钠6g/L～8g/L，碳酸钠6g/L～9g/L，溶剂为去离子水，回转体工件旋转速率为30r/min，在回转体工件3表面原位生长一层致密的MgO陶瓷层。
本实施例改变了将待处理回转体工件全部放入电解液中的表面处理方式，采用回转体工件局部浸入的方式，减小了整体工件处理时的单位面积，且可以根据对处理工件电流的要求，调节浸入单位处理面积，同时工件在不断地旋转，最终达到了处理整体工件的效果，大大降低了处理电流，节约了能源，回转体工件在电解液中停留的时间可以通过调节转速来实现，所以控制转速可以对微弧陶瓷涂层的表面粗糙度进行控制，也能提高涂层的处理效率和使用性能。另外，本实施例在回转体工件内安装辅助阴极，有助于回转体工件内表面的微弧氧化处理，提高处理效率，保证工件内表面陶瓷涂层的质量。
实施例8
本实施例处理方法与实施例6相同，其中不同之处在于：回转体工件3为铝合金工件，电解液中各组分浓度为：六偏磷酸钠12g/L～15g/L，硅酸钠8g/L～10g/L，钼酸钠11g/L～13g/L，碳酸钠7g/L～9g/L，溶剂为去离子水，回转体工件旋转速率为2r/min，在回转体工件3表面原位生长一层致密的Al2O3陶瓷层。
本实施例改变了将待处理回转体工件全部放入电解液中的表面处理方式，采用回转体工件局部浸入的方式，减小了整体工件处理时的单位面积，且可以根据对处理工件电流的要求，调节浸入单位处理面积，同时工件在不断地旋转，最终达到了处理整体工件的效果，大大降低了处理电流，节约了能源，回转体工件在电解液中停留的时间可以通过调节转速来实现，所以控制转速可以对微弧陶瓷涂层的表面粗糙度进行控制，也能提高涂层的处理效率和使用性能。另外，本实施例在回转体工件内安装辅助阴极，有助于回转体工件内表面的微弧氧化处理，提高处理效率，保证工件内表面陶瓷涂层的质量。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种微弧氧化处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、制造用于支承回转体工件(3)的工装(4)；
步骤二、根据回转体工件(3)的材质选择电解液，将电解液加入电解槽(2)中；
步骤三、用工装(4)将回转体工件(3)支承于电解槽(2)上方，并保持回转体工件(3)局部区域浸入电解槽(2)的电解液中；
步骤四、将工装(4)与调速电机(6)连接，开启调速电机(6)，通过工装(4)带动回转体工件(3)匀速旋转；
步骤五、将用于循环冷却电解液的循环冷却***(5)通过管道与电解槽(2)连通；
步骤六、开启微弧氧化电源(1)，以回转体工件(3)浸入电解液的部分作为阳极，以安装于电解槽(2)内壁上的不锈钢板作为阴极，在电压为200V～700V的条件下对回转体工件(3)进行微弧氧化处理。
2.根据权利要求1所述的一种微弧氧化处理方法，其特征在于，步骤六中所述回转体工件(3)的旋转速率为2r/min～40r/min。
3.根据权利要求1所述的一种微弧氧化处理方法，其特征在于，步骤六中所述微弧氧化电源(1)为脉冲电源。
4.一种实现如权利要求1所述微弧氧化处理方法的装置，包括微弧氧化电源(1)、电解槽(2)和作为阴极设置于电解槽(2)内壁上且与微弧氧化电源(1)负极连接的不锈钢板，其特征在于，还包括用于支承回转体工件(3)并将其悬空置于电解槽(2)上方的工装(4)和通过管道与电解槽(2)连通的循环冷却***(5)，调速电机(6)与工装(4)连接并通过工装(4)带动回转体工件(3)匀速旋转。
5.根据权利要求4所述的一种微弧氧化处理装置，其特征在于，还包括与微弧氧化电源(1)的正极连接的导电滑环(7)，导电滑环(7)与工装(4)接触并通过工装(4)为回转体工件(3)导电。
6.根据权利要求4所述的一种微弧氧化处理装置，其特征在于，还包括与微弧氧化电源(1)负极连接的辅助阴极板(8)，辅助阴极板(8)通过导线安装于回转体工件(3)的中心轴(3-1)上，回转体工件(3)旋转时辅助阴极板(8)始终保持浸入电解液中。
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