CN216688367U - 一种小型微弧氧化实验装置 - Google Patents

Abstract

一种小型微弧氧化实验装置，装置本体分为反应区和散热区上下二层，反应区内通过隔板分成若干独立反应区，每个独立反应区隔板上部外侧设有循环水管，隔板中部及下部外侧设置散热管，独立反应区内上端固定阳极，阳极与工作电极阳极相连，散热管与工作电极阴极相连；散热区设有冷却水水箱、散热器、电解液循环泵机和冷却水泵机，反应区底部开设有循环水出口与电解液循环泵机相连，电解液循环泵机与循环水管连接形成电解液循环；冷却水泵机、散热器、散热管和冷却水水箱依次连接形成冷却水循环。本实用新型结构合理紧凑，本实用新型结构合理紧凑，能较好满足微弧氧化实验要求，减小浓度梯度和温度梯度差对成膜的不利影响，且拆装方便，便于日常维护。

Description

一种小型微弧氧化实验装置

技术领域

本实用新型属于微弧氧化表面处理技术领域，涉及一种小型微弧氧化实验装置。

背景技术

微弧氧化(Microarc Oxidation，MAO)，又称等离子体电解氧化(PlasmaElectrolytic Oxidation，PEO)，是在金属(铝、镁、钛、锆等及其合金)上施加电压，使金属表面绝缘层发生击穿，产生微弧放电，在放电微区高温和高压的作用下，使金属表面发生氧化，进而在基体表面原位形成以基体金属氧化物为主、电解液所含成分参与改性的具有特定组成与结构的功能化陶瓷涂层。

目前常规微弧氧化设备通常包含：微弧氧化电源、带不锈钢钢板电极的反应槽和冷却循环***。常规设备反应槽直接与冷却循环***连接，其优势在于方便对电解液温度进行控制。但是弊端也较为明显：带钢板电极中间电场分布不均匀，相同工艺条件下，不同位置工件表面的放电状态不尽相同，不利于氧化膜的均匀生长；在电解液配方调整过程中，需对反应槽和冷却循环管路进行多次清洗，否则循环管道内部沾染的前一工艺电解液、污垢极易对新电解液造成污染，影响实验结果。对于微弧氧化小试和中试实验而言，需经常调整电解液配方，常规的微弧氧化设备无法满足该类实验的需求。因此，需要对现有的微弧氧化设备作进一步的改进。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构合理紧凑的小型微弧氧化实验装置，将反应区分开，并设置独立反应区，有效减小浓度梯度和温度梯度差对成膜的不利影响，同时极大程度减小无关因素对平行实验的影响，有利于平行实验的同时开展。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种小型微弧氧化实验装置，包括装置本体，其特征在于：所述装置本体通过中间底板分为上下二层，其中上层为反应区，下层为散热区，反应区内通过若干隔板围拢分成若干个独立反应区，每个独立反应区的隔板上部外侧设有循环水管，隔板的中部及下部外侧设置散热管，独立反应区内的上端固定有可用于悬挂待处理工件的阳极，阳极与装置的工作电极阳极相连接，散热管与工作电极阴极相连接；

散热区设置有冷却水水箱、散热器、电解液循环泵机和冷却水泵机，反应区的底部中间底板上开设有循环水出口与电解液循环泵机相连接，电解液循环泵机的出口与循环水管的进口连接形成电解液循环；冷却水泵机、散热器、散热管和冷却水水箱依次连接形成冷却水循环。

作为改进，所述隔板为纵向设置的多孔绝缘隔板，四块隔板围绕形成一个独立反应区，每个独立反应区的结构尺寸均相同，工作电极阳极和工作电极阴极分别设置在反应区的前板上与微弧氧化电源的阳极与阴极相连接。

进一步，述循环水管为塑料水管，循环水管环绕隔板的外侧设置，循环水管的出水口穿过隔板朝向独立反应区内部。

进一步，所述散热管为不锈钢钢管，散热管呈螺旋形环绕在隔板的外侧，且与工作电极阴极相连接，散热管的进水端与散热器相连接，散热器的出水端与冷却水箱相连接，散热管内冷却水流向为自上而下。

进一步，所述散热区内的散热器、电解液循环泵机、冷却水泵机、冷却水水箱之间分别通过多孔隔板进行隔离散热，散热器的出水管分为多个支管与独立反应区的散热管的进水端相连接，在支管与散热器的进水端之间设有第一流量计。

再进一步，所述循环水出口设置在反应区的底部中心位置，循环水管的出水端穿过循环水出口与下层散热区中的电解液循环泵机的接口相连接，电解液循环泵机的另一接口的水管分为多个支管与独立反应区的循环水管的进水端相连接，在支管与循环水管的进水端之间设有第二流量计。

进一步，所述反应区的右侧板的底部设有便于电解液和清洗液排出的阀门。

进一步，所述冷却水水箱的左侧板上部设置用于添加冷却水的进水阀门，冷却水水箱的右侧板上部设置用于冷却水排出的排水阀门。

最后，所述装置本体呈箱体状，在反应区的顶部设置可拆卸的盖板。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

一、将冷却***与电解液分开，反应区盖板、隔板易于拆卸、清洗，能最大程度降低上次实验电解液残留对下次实验的影响，非常适合微弧氧化前期工艺研究试验。

二、作为热交换器的不锈钢钢管兼顾工作电极(阴极)的作用，节省了反应区的空间；氧化反应进行时，钢管电极环绕在工件的周围，可使处理工件表面的电势分布和放电更加均匀，有利于微弧氧化膜的均匀生长。

三、将反应区分隔开，小型化、独立化，使反应区内电解液循环流动，有利于电解质和温度的均匀分布，能有效减小浓度梯度和温度梯度差对成膜的不利影响。此外，结构相同的独立反应区能极大程度减小无关因素对平行实验的影响，有利于平行实验的同时开展。

本实用新型结构合理紧凑，能较好的满足微弧氧化实验的要求，同时拆装方便，便于日常维护。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的另一角度的结构示意图；

图3是独立反应区的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1、2、3所示，一种小型微弧氧化实验装置，包括装置本体1，装置本体1通过中间底板分为上下二层，其中上层为反应区2，下层为散热区3，反应区2内通过若干隔板19围拢分成若干个独立反应区4，每个独立反应区4的隔板19上部外侧设有循环水管20，用于电解液循环，使电解质和温度分布更加均匀；隔板19的中部及下部外侧设置散热管21，独立反应区4内的上端固定有可用于悬挂待处理工件的阳极18。

散热区3设置有冷却水水箱15、散热器8、电解液循环泵机9和冷却水泵机12，反应区2的底部中间底板上开设有循环水出口与电解液循环泵机9相连接，电解液循环泵机9的出口与循环水管20的进口连接形成电解液循环；冷却水泵机12、散热器8、散热管21和冷却水水箱15依次连接形成冷却水循环。

具体结构为：装置本体1呈箱体状，在反应区2的顶部设置可拆卸的盖板5，方便反应槽的清洗、维护；隔板19为纵向设置的多孔绝缘隔板，隔板19可拆卸，四块隔板19围绕形成一个独立反应区4，每个独立反应区4的结构尺寸均相同，独立反应区4设置隔板19的作用是为了防止工件因摆动与阴极接触，造成短路；在反应区2的前板上设有工作电极阳极6和工作电极阴极7分别与微弧氧化电源的阳极与阴极相连接，工作电极阳极6的另一端与独立反应区4内的阳极18连接，工作电极阴极7的另一端与散热管21相连接。

循环水管20为塑料水管，循环水管20环绕隔板19的外侧设置，循环水管20的出水口穿过隔板19朝向独立反应区4内部；循环水出口设置在反应区2的底部中心位置，循环水管20的出水端穿过循环水出口与下层散热区3中的电解液循环泵机9的接口10相连接，电解液循环泵机9的另一接口11的水管分为多个支管与独立反应区4的循环水管20的进水端28相连接，在支管与循环水管20的进水端之间设有第二流量计23，用于控制支线电解液流速。

散热管21为不锈钢钢管，兼顾散热和工作电极的作用；散热管21呈螺旋形环绕在隔板19的外侧，且与工作电极阴极7相连接，散热管21的进水端与散热器8相连接，散热器21的出水端与冷却水箱15相连接，散热管21内冷却水流向为自上而下；散热区3内的散热器8、电解液循环泵机9、冷却水泵机12、冷却水水箱15之间分别通过多孔隔板17进行隔离散热，散热器8的出水管24分为多个支管与独立反应区4的散热管21的进水端30相连接，在支管与散热器7的进水端30之间设有第一流量计14，用于控制支线冷却水流速。

反应区1的右侧板的底部设有便于电解液和清洗液排出的阀门13；冷却水水箱15的左侧板上部设置用于添加冷却水的进水阀门22，冷却水水箱15的右侧板上部设置用于冷却水排出的排水阀门16。

装配时，将独立反应区4内的散热管21与工作电极阴极7连接，工作电极阴极7与微弧氧化电源阴极相连接，独立反应区4内阳极18与工作电极阳极6连接，工作电极阳极6与微弧氧化电源阳极连接，使得微弧氧化电源能为反应区内供电，进行微弧氧化反应。上层反应区2中心出水口与电解液循环泵机9接口10连接，电解液循环泵机9接口11水管分为多条支线与第二流量计23进口连接，第二流量计23出口与循环水管20进水口28连接，循环水管20出水口29穿过隔板19朝向反应区内部，形成电解液循环。冷却水水箱15与冷却水泵机12接口26连接，冷却水泵机12接口27与散热器8接口25连接，散热器8接口24水管分为多条支线与第一流量计14进口连接，第一流量计14出口与散热管21的进水口30连接，散热管21出水口31与冷却水水箱15连接，形成冷却水循环。

工作过程和原理：使用时，将配制的电解液倒入上层反应区2；将冷却水注入冷却水水箱15；将待处理部件悬挂固定在阳极18上，使工件浸没在电解液中；将微弧氧化电源的阴、阳极与装置的工作电极阴极7和工作电极阳极6相连接，使得待处理工件为阳极、散热管21为阴极，便于待处理工件在电解液内部发生反应。开启冷却水泵机12使冷却水循环，开启散热器8，对冷却水进行降温，调节第一流量计14上的控制阀，使独立反应区4内散热管21内冷却水的流速相同，达到调控反应区温度的目的；开启电解液循环泵机9，调节第二流量计23，使独立反应区4内循环水管20内电解液循环的流速相同，使反应区2内温度和电解质分布更加均匀。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种小型微弧氧化实验装置，包括装置本体，其特征在于：所述装置本体通过中间底板分为上下二层，其中上层为反应区，下层为散热区，反应区内通过若干隔板围拢分成若干个独立反应区，每个独立反应区的隔板上部外侧设有循环水管，隔板的中部及下部外侧设置散热管，独立反应区内的上端固定有可用于悬挂待处理工件的阳极，阳极与装置的工作电极阳极相连接，散热管与工作电极阴极相连接，

散热区设置有冷却水水箱、散热器、电解液循环泵机和冷却水泵机，反应区的底部中间底板上开设有循环水出口与电解液循环泵机相连接，电解液循环泵机的出口与循环水管的进口连接形成电解液循环；冷却水泵机、散热器、散热管和冷却水水箱依次连接形成冷却水循环。

2.根据权利要求1所述的小型微弧氧化实验装置，其特征在于：所述隔板为纵向设置的多孔绝缘隔板，四块隔板围绕形成一个独立反应区，每个独立反应区的结构尺寸均相同，工作电极阳极和工作电极阴极分别设置在反应区的前板上与微弧氧化电源的阳极与阴极相连接。

3.根据权利要求2所述的小型微弧氧化实验装置，其特征在于：所述循环水管为塑料水管，循环水管环绕隔板的外侧设置，循环水管的出水口穿过隔板朝向独立反应区内部。

4.根据权利要求3所述的小型微弧氧化实验装置，其特征在于：所述散热管为不锈钢钢管，散热管呈螺旋形环绕在隔板的外侧，且与工作电极阴极相连接，散热管的进水端与散热器相连接，散热器的出水端与冷却水箱相连接，散热管内冷却水流向为自上而下。

5.根据权利要求4所述的小型微弧氧化实验装置，其特征在于：所述散热区内的散热器、电解液循环泵机、冷却水泵机、冷却水水箱之间分别通过多孔隔板进行隔离散热，散热器的出水管分为多个支管与独立反应区的散热管的进水端相连接，在支管与散热器的进水端之间设有第一流量计。

6.根据权利要求5所述的小型微弧氧化实验装置，其特征在于：所述循环水出口设置在反应区的底部中心位置，循环水管的出水端穿过循环水出口与下层散热区中的电解液循环泵机的接口相连接，电解液循环泵机的另一接口的水管分为多个支管与独立反应区的循环水管的进水端相连接，在支管与循环水管的进水端之间设有第二流量计。

7.根据权利要求1至6任一权利要求所述的小型微弧氧化实验装置，其特征在于：所述反应区的右侧板的底部设有便于电解液和清洗液排出的阀门。

8.根据权利要求1至6任一权利要求所述的小型微弧氧化实验装置，其特征在于：所述冷却水水箱的左侧板上部设置用于添加冷却水的进水阀门，冷却水水箱的右侧板上部设置用于冷却水排出的排水阀门。

9.根据权利要求1至6任一权利要求所述的小型微弧氧化实验装置，其特征在于：所述装置本体呈箱体状，在反应区的顶部设置可拆卸的盖板。

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