CN211284588U - 一种复合型低温阳极氧化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种复合型低温阳极氧化装置，包括循环冷却装置、反应装置和气冷装置；通过气冷和循环冷却两冷却方式复合，降低阳极氧化反应的温度。本实用新型提供的复合型低温阳极氧化装置降温效果好，能有效提高铝合金表面的成膜质量。

Description

一种复合型低温阳极氧化装置

技术领域

本实用新型涉及阳极氧化装置技术领域，更具体地，涉及一种复合型低温阳极氧化装置。

背景技术

铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。目前铝合金是应用最多的合金。但是铝合金质轻柔软，硬度低，耐腐蚀性能差，熔点低等缺点在工业中饱受诟病。因此，为了提高铝合金表面硬度，耐腐蚀性能以及熔点等，必须对铝合金进行表面处理，而阳极氧化是铝及铝合金最常用的表面处理手段。以铝合金制品为阳极置于电解质溶液中，利用电解作用，使其表面形成质密氧化铝薄膜的过程，称为铝合金的阳极氧化处理。经过阳极氧化处理的铝合金产品称为铝合金阳极产品。

铝合金阳极氧化在其表面镀一层阳极氧化膜，可以大幅度提高其表面性能。然而阳极氧化过程是一个大量放热的过程，在传统的装置中，阳极氧化过程在常温下进行，随着反应过程的进行，温度逐渐升高，温度过高会使氧化膜空隙增加，甚至溶解，成膜效果差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种复合型低温阳极氧化装置，通过气冷和循环冷却降低阳极氧化反应的温度，提高铝合金表面成膜质量。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种复合型低温阳极氧化装置，包括循环冷却装置、反应装置和气冷装置；

所述循环冷却装置包括装有冷却介质的真空保温容器，所述真空保温容器中设有冷却铜管，所述冷却铜管内装有制冷剂，所述冷却铜管的进水口和出水口与压缩机连接，所述压缩机上装有温控器；

所述反应装置安装在真空保温容器内，所述反应装置包括电解槽和电源，所述电解槽上安装有阳极固定架和阴极板，所述阳极固定架和阴极板之间安装有支撑架，所述支撑架上安装有机械搅拌器和温度传感器，所述机械搅拌器和温度传感器悬挂在电解槽内部，所述阳极固定架与阴极板分别与电源的正负极连接；

所述气冷装置包括液氮罐、供气管道和用于分散氮气的气体分散装置，所述液氮罐与电解槽通过供气管道连通，所述气体分散装置安装在电解槽内。

进一步地，所述冷却铜管环绕设置在真空保温容器内壁上。

进一步地，所述真空保温容器包括不锈钢材质的外壳和内壳，所述外壳和内壳之间设有真空内腔。

进一步地，所述压缩机为活塞压缩机、螺杆压缩机、离心压缩机的任意一种。

进一步地，所述气体分散装置为气体分散管，所述气体分散管上设有通气孔，所述气体分散管与供气管道连接。

进一步地，所述气体分散管呈S型均匀排列在电解槽底部或环绕排列在电解槽内壁上。

进一步地，所述气体分散装置为通气挡板，所述通气挡板上设有通气孔，所述通气挡板安装在供气管道与电解槽连接处的上方。

进一步地，所述阳极固定架上悬挂有阳极挂具，所述阳极挂具为钛合金卡槽或钛合金夹具。

进一步地，所述阳极固定架为不锈钢材质，所述阳极固定架悬挂在电解槽槽口。

进一步地，所述阴极板两侧设有凸起，所述电解槽上设有对应的缺口，所述凸起与缺口相配合固定阴极板。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型通过气冷和循环冷却两种散热方式对电解液进行降温，将低温氮气通入电解槽中，在气体分散装置的作用下，喷射出的氮气均匀分散成细小的气泡带走大量热量；另一方面，将电解槽安装在真空保温容器内，在真空保温容器设置冷却铜管吸热为阳极氧化装置提供低温环境，通过两种散热方式及时对阳极氧化溶液进行散热冷却，消除氧化过程中高温对氧化膜性能的不良影响，提高氧化膜的工作性能。

本实用新型中阳极固定架悬挂在电解槽槽口，可以在电解槽槽口的导轨上自由移动，进而调整阳极夹具上铝合金样品和阴极板之间的距离，达到控制装置阻抗的目的。

本实用新型在阳极挂具和阴极板之间设置搅拌机构，加快了阳极氧化溶液的热交换速率，还能使电解质在阳极氧化过程中保持成分均匀，从而使铝合金样品均匀成膜。

附图说明

图1为实施例1提供的复合型低温阳极氧化装置；

图2为实施例2提供的复合型低温阳极氧化装置。

其中，1为真空保温容器，2为电源，3为电解槽，4为冷却铜管，5为冷却介质，6为阳极固定架，7为阳极挂具，8为待处理铝合金，9为支撑架，10为机械搅拌器，11为温度传感器，12为阴极板，13为液氮罐，14为供气管道，15 为通气挡板，16为阀门，17为气体分散管。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种复合型低温阳极氧化装置，包括循环冷却装置、反应装置和气冷装置。

循环冷却装置包括真空保温容器1，真空保温容器1为不锈钢材质，真空保温容器1包括外壳和内壳，在外壳和内壳之间设有真空内腔，起到保温效果。在真空保温容器1内设有冷却铜管4，冷却铜管环绕设置在真空保温容器1内壁上。冷却铜管4的进水口和出水口与压缩机(图中未示出)连接，在冷却铜管4内装有R600a制冷剂。压缩机可以为活塞压缩机、螺杆压缩机、离心压缩机的任意一种，本实施例中优选离心压缩机。压缩机上设有温控器，对压缩机的制冷温度进行调整，从而控制阳极氧化过程中的反应温度。在真空保温容器1中装有冷却介质5，具体地，本实施例中所使用的冷却介质5的成分为：80％乙醇、20％甲醇；冷却介质5具有凝固点极低，密度小，比热容较大，易挥发吸热等特点。

反应装置安装在真空保温容器1内，反应装置包括电解槽3和电源2，在电解槽3上安装有阳极固定架6和阴极板12，其中阳极固定架6为不锈钢材质，悬挂在电解槽3槽口上，在阳极固定架6上悬挂有阳极挂具7，阳极挂具7为钛合金卡槽或钛合金夹具；阳极固定架6可以在电解槽3槽口上自由移动，进而调节阳极挂具7和阴极板12之间的距离，达到控制装置阻抗的目的；阴极板12 两侧设有凸起，在电解槽3上设有对应的缺口，凸起与缺口相配合将阴极板12 固定在电解槽3上，在阴极板12上设有铅板卡槽。阳极固定架6与阴极板12 分别与电源2的正负极连接，本实施例中所用的电源2为可调式恒流恒压电源。

在阳极固定架6和阴极板12之间安装有支撑架9，支撑架9上安装有机械搅拌器10和温度传感器11，机械搅拌器和温度传感器悬挂在电解槽3内部，阳极氧化过程中，机械搅拌器10对电解液进行搅拌，使电解液保持成分均匀，同时加快热交换效率；温度传感器11可实时反馈电解液的温度。

气冷装置包括液氮罐13、供气管道14和用于分散氮气的气体分散装置，液氮罐13与电解槽3通过供气管道14连接，在供气管道14上设有阀门16，便于控制氮气气流的大小。本实施例中，气体分散装置为为通气挡板15，通气挡板 15上设有通气孔，通气挡板15安装在供气管道14与电解槽3连接处的上方；从液氮罐13喷射出的低温氮气经过通气挡板15上的通气孔分散成细小的气泡，进入电解液中进行降温。

本实施例提供的复合型低温阳极氧化装置的工作过程如下：将待处理铝合金 8挂在阳极挂具7上，然后将阳极挂具7固定在阳极固定架6上，作为氧化装置的阳极部分，将铅板放入阴极板12的的卡槽内作为阴极部分，移动阳极固定架 6调整好阴阳极的距离，然后，将电解槽3放入真空保温容器1中，向真空保温容器1中倒入适量的冷却介质5，打开压缩机和温控器，设定好温度后冷却铜管 4开始制冷；再向电解槽3内倒入适量的电解液。然后打开搅拌装置和温度传感器11，打开阀门16，向电解槽3内通入低温氮气，在温度传感器11读数到目标温度时，调节阀门16控制氮气流量，使电解液温度保持稳定，将阳极固定架6 一端接入电源2正极，阴极板12一端接入电源2负极，开始阳极氧化反应。

实施例2

如图2所示，本实施例提供一种复合型低温阳极氧化装置，其结构与实施例 1类似，包括循环冷却装置、反应装置和气冷装置。与实施例1的不同之处在于，在电解槽3槽口上设有导轨，阳极固定架6上与导轨接触的位置设有滑块，滑块在导轨上滑动，带动阳极固定架6在电解槽3槽口上移动。在导轨上标有刻度，以用于固定阴极板12的缺口为原点，标有毫米刻度；使用时可根据电解槽3槽口的刻度精确调整阳极挂具7和阴极板12的距离，调节装置阻抗。

本实施例中，气体分散装置为气体分散管17，气体分散管17为呈S型均匀排列在电解槽3底部。在气体分散管17上均匀设有细小的通气孔。气体分散管 17与供气管道14连接，从液氮罐13喷射出的低温氮气在气体分散管17的作用下，分散为细小的气泡并从通气孔中逸出，进入电解液中带走大量热量。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合型低温阳极氧化装置，其特征在于，包括循环冷却装置、反应装置和气冷装置；

所述循环冷却装置包括装有冷却介质的真空保温容器，所述真空保温容器中设有冷却铜管，所述冷却铜管内装有制冷剂，所述冷却铜管的进水口和出水口与压缩机连接，所述压缩机上装有温控器；

所述反应装置安装在真空保温容器内，所述反应装置包括电解槽和电源，所述电解槽上安装有阳极固定架和阴极板，所述阳极固定架和阴极板之间安装有支撑架，所述支撑架上安装有机械搅拌器和温度传感器，所述机械搅拌器和温度传感器悬挂在电解槽内部，所述阳极固定架与阴极板分别与电源的正负极连接；

所述气冷装置包括液氮罐、供气管道和用于分散氮气的气体分散装置，所述液氮罐与电解槽通过供气管道连通，所述气体分散装置安装在电解槽内。

2.根据权利要求1所述的复合型低温阳极氧化装置，其特征在于，所述冷却铜管环绕设置在真空保温容器内壁上。

3.根据权利要求1所述的复合型低温阳极氧化装置，其特征在于，所述真空保温容器包括不锈钢材质的外壳和内壳，所述外壳和内壳之间设有真空内腔。

4.根据权利要求1所述的复合型低温阳极氧化装置，其特征在于，所述压缩机为活塞压缩机、螺杆压缩机、离心压缩机的任意一种。

5.根据权利要求1所述的复合型低温阳极氧化装置，其特征在于，所述气体分散装置为气体分散管，所述气体分散管上设有通气孔，所述气体分散管与供气管道连接。

6.根据权利要求5所述的复合型低温阳极氧化装置，其特征在于，所述气体分散管呈S型均匀排列在电解槽底部或环绕排列在电解槽内壁上。

7.根据权利要求1所述的复合型低温阳极氧化装置，其特征在于，所述气体分散装置为通气挡板，所述通气挡板上设有通气孔，所述通气挡板安装在供气管道与电解槽连接处的上方。

8.根据权利要求1所述的复合型低温阳极氧化装置，其特征在于，所述阳极固定架上悬挂有阳极挂具，所述阳极挂具为钛合金卡槽或钛合金夹具。

9.根据权利要求8所述的复合型低温阳极氧化装置，其特征在于，所述阳极固定架为不锈钢材质，所述阳极固定架悬挂在电解槽槽口。

10.根据权利要求1所述的复合型低温阳极氧化装置，其特征在于，所述阴极板两侧设有凸起，所述电解槽上设有对应的缺口，所述凸起与缺口相配合固定阴极板。

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