CN101798697B - 带有移动阴极的局部电场控制微弧氧化设备 - Google Patents

Abstract

一种带有移动阴极的局部电场控制微弧氧化设备，包括微弧氧化电源阳极连接工件，阴极连接移动阴极，移动阴极座开口安装吸盘，连通电解液箱、循环泵的电解液管道两端连接移动阴极座上的进液口和出液口，进液口和出液口位于阴极的隔墙两侧，阴极上端面与工件面平行，两者间距1-6mm，阴极上端面处有电解液通道，电解液由进液口进入，经电解液通道，通过阴极上端面与工件间隙，从出液口排出。吸盘吸附工件，在工件上不留痕迹，移动阴极座装卸经济方便、可靠。电解液循环冷却，阴极上端面与工件间距近，阴极上端面与工件间的电解液充分循环，反应产物及时排出，微弧氧化均匀、高效。

Description

带有移动阴极的局部电场控制微弧氧化设备

技术领域

本发明属于阳极氧化设备，具体的讲是一种带有移动阴极的局部电场控制微弧氧化设备。

背景技术

微弧氧化生成的陶瓷膜层致密均匀，与基体金属结合牢固，有良好的绝缘性能，大幅度的提高了基体金属的表面硬度，改善了基体金属的耐磨、耐热、耐蚀性能，微弧氧化溶液对环境损害极小，微弧氧化常温反应，设备简单操作方便。微弧氧化技术广泛应用于航天、航空、机械、交通、石油化工、纺织、印刷、电子、轻工、医疗等行业。

浸入方式的微弧氧化工艺适于体积较小工件加工，尤其适合批量化生产，但是不适于大型工件，特别是大型工件的局部微弧氧化处理。中国专利申请号200710026563.8公开了一种由导液管、对电极、功能罩构成的大面积工件表面的微弧氧化处理装置，可以对工件局部进行微弧氧化处理。但是该专利申请还有以下的不足：该装置以快速固化粘接剂对功能罩的功能口与工件表面接界处的空隙进行密封、固定处理，密封、固定比较麻烦，使用粘接剂和清除试剂不仅增加了处理成本，还有可能损坏工件表面，所以实用性较差；微弧氧化局部放电电弧温度可达2000℃以上，因此必须控制电解液的温度，而该装置的导液管、功能罩和工件组成一个闭合空间，虽然导液管上有可封闭的开口，但是开口仅作为微弧氧化前导入电解液和微弧氧化后抽出电解液或排气之用，电解液的温度不能控制，为了保持电解液适宜的工作温度，势必加大电解液的容量，这使处理成本加大，也影响了装置使用方便，特别在工件处理区域周围空间有限制时，使大容量的处理装置安装困难，甚至无法安装，限制了处理装置的适用范围；微弧氧化阳极工件与阴极距离较大时，因阴极自发散效应，使阴极影响区很大，产生阳极刻蚀效应，且溶液阻抗较大，降低了能效，距离过小时，反应产物排出、电极与工件间的电解液流动困难，影响陶瓷膜层质量，甚至由于气障效应而使微弧中断，该装置的对电极置于导液管内，缺少对微弧氧化阳极工件与阴极距离的控制；此外，该装置拖带连接对电极的导线，存放、携带搬运不方便。

发明内容

本发明要解决上述大面积工件表面的微弧氧化处理装置存在的功能罩使用粘接剂密封固定、缺少对电解液温度和微弧氧化阳极工件与阴极距离控制的技术问题，提供一种与工件连接经济方便和实用、电解液得到冷却、阳极工件与阴极距离适于微弧氧化的带有移动阴极的局部电场控制微弧氧化设备。

为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种带有移动阴极的局部电场控制微弧氧化设备，包括移动阴极座的开口与待微弧氧化工件相吻合，微弧氧化电源的输出阳极通过阳极导线连接工件，输出阴极通过阴极导线连接固定在移动阴极座内的移动阴极，移动阴极座开口安装吸盘；连通电解液箱、循环泵的电解液管道两端连接移动阴极座上的进液口和出液口；进液口和出液口位于阴极的隔墙两侧，位于移动阴极座开口处的阴极的阴极上端面连接隔墙上端，阴极上端面与工件待微弧氧化面平行，两者间距1-6mm，阴极上端面处有电解液通道，电解液由进液口进入隔墙的一侧，经电解液通道，通过阴极上端面与工件间隙到达隔墙的另一侧，从出液口排出。

吸盘紧紧地吸附住工件，移动阴极座与工件构成密封空间，当排空电解液，撬起吸盘边缘，使空气进入吸盘吸附面，移动阴极座便脱离工件，在工件上不留痕迹，移动阴极座装卸无需粘接剂和清除试剂，经济方便、可靠。循环泵使电解液循环得到冷却，隔墙隔开进液口和出液口，避免电解液短路，强制电解液流经阴极上端面与工件的间隙，阴极上端面与工件待微弧氧化面平行，两者间距近，但阴极上端面与工件间的电解液充分循环，反应产物及时排出，微弧氧化均匀、高效。

优选的阴极上端面与工件的间距3-5mm。

移动阴极连接移动阴极座上的阴极插座，阴极插座与阴极导线的电源插头配合连接；电解液管道与进液口、出液口采用管道快卸接头连接。插头和插座配合使阴极导线与移动阴极座连接方便、快捷，微弧氧化设备没有拖带导线，使用方便。管道快卸接头使电解液管道与移动阴极座的装卸方便、快捷。

移动阴极座有排气阀。开始工作向移动阴极座与工件构成的密封空间输入电解液时，开启排气阀排出密封空间内的空气，排完空气后关闭排气阀。

连接进液口的电解液管道接头能够与出液口连接，连接出液口的电解液管道接头能够与进液口连接。进液口、出液口结构相同，功能可以互换，微弧氧化装置便于操作使用。

移动阴极座上有温度计插座，循环泵的驱动电机是调速电机。温度计插座内安装温度计，用以检测移动阴极座内电解液的温度，调节调速电机转数，改变电解液流量，控制移动阴极座内电解液的温度适于微弧氧化反应。

移动阴极座由腔体和把手组成，腔体的开口安装吸盘，腔体的底部连接手把前端；阴极的阴极下端面连接隔墙的下端，阴极下端面固定在腔体内底面上，阴极插座在把手后端头，把手内连接线孔中的连接线连接阴极下端面和阴极插座。腔体容纳电解液，把手用以握持，便于移动阴极座，通过手把压紧吸盘，使吸盘紧紧地吸附住工件。

腔体材质是绝缘透明材料。例如是透明玻璃钢材质，透明腔体便于观察电解液液面和微弧氧化反应情况。

本发明的优点是：吸盘吸附工件，在工件上不留痕迹，移动阴极座的装卸经济方便、可靠。循环泵使电解液循环得到冷却，阴极上端面与工件待微弧氧化面平行，两者间距近，隔墙隔开进液口和出液口，强制电解液流经阴极上端面与工件间隙，阴极上端面与工件间的电解液充分循环，反应产物及时排出，微弧氧化均匀、高效。电源插头和插座连接和管道快卸接头连接方便、快捷。

附图说明

图1是本发明一个实施例的示意图；

图2是图1实施例中移动阴极座的剖面结构示意图；

图3是图1实施例中移动阴极的立体示意图；

图4是图1实施例中电解液围绕阴极的立体流向示意图；

图5是一种开口是弧面的移动阴极座的示意图；

图6是一种开口是直角的移动阴极座的示意图；

图7是一种阴极上端面是弧面的移动阴极的立体示意图；

图8是一种阴极上端面是直角的移动阴极的立体示意图；

图9是另一种阴极上端面是平面的移动阴极的立体示意图。

具体实施方式

结合附图说明。

图1至图4实施例中阳极导线5一端连接微弧氧化电源8的阳极，另一端通过夹具与待处理工件1连接，阴极导线6一端连接微弧氧化电源8的阴极，另一端的电源插头与移动阴极座4上的阴极插座可以快速连接和脱离。一段电解液管道2连接调速电机驱动的循环泵1出口和移动阴极座4上的进液口10，另一段电解液管道2连接移动阴极座4上的出液口11和电解液箱9内的电解液，循环泵1的入口连接电解液箱9内的电解液，电解液管道2与结构相同的进液口10、出液口11是管道快卸接头连接，现有技术的诸多管道快卸接头可供选择。安装在移动阴极座4内的移动阴极13连接阴极插座。

本发明阴极13的隔墙12上端连接阴极上端面15，进液口10和出液口11位于隔墙12两侧，位于移动阴极座4开口处的阴极上端面15与工件3待微弧氧化面平行，两者间距1-6mm，阴极上端面15处有电解液通道14，电解液由进液口10进入隔墙12的一侧，经电解液通道14，通过阴极上端面15与工件3间隙到达隔墙12的另一侧，从出液口11排出，进液口10、出液口11结构相同，功能可以互换，微弧氧化装置便于操作使用。本发明移动阴极座4的腔体16内侧壁与隔墙12配合，移动阴极座4的开口与工件1相吻合，腔体16的开口安装吸盘7，工件1待微弧氧化的部分被包容在吸盘7内。

本实施例的隔墙12下端连接阴极下端面18，不锈钢阴极13的阴极上端面15、阴极下端面18是相互平行的平面，阴极上端面15、阴极下端面18与隔墙12垂直，阴极上端面15是两片四分之一圆，每片的一个半径边连接隔墙12上端，隔墙12呈长方形，隔墙12宽等于该半径的2倍，阴极上端面15的两片关于隔墙12上端中点点对称，阴极上端面15的两片分别折向隔墙12两侧，两片之间的间隙是电解液通道14，阴极下端面18的结构与阴极上端面15相同，只是阴极下端面18的两片的折向与对应的阴极上端面15的两片折向相反，阴极下端面18中的一片上有固定安装孔，阴极上端面15与工件3待微弧氧化面平行，两者间距5mm，阴极上端面15和阴极下端面18在待微弧氧化工件3上的投影是一个整圆，与工件3待微弧氧化面的面积相同，提高了微弧氧化效率。本实施例的腔体16是透明玻璃钢的罩体，既保证绝缘，又方便观察电解液液面和微弧氧化反应情况，其内腔呈圆柱状，上口在一个平面上，隔墙12沿腔体16内腔纵向将腔体16内腔一分为二，隔墙12两侧与腔体16内腔侧壁配合，腔体16的底部连接手把17前端，腔体16和把手17是一体的，操作人员能通过把手17压紧吸盘7，使吸盘7紧紧的吸附在工件1上，螺钉穿过阴极下端面18上的固定安装孔将阴极13固定在腔体16内腔底面上，纵向贯穿手把17的连接线孔中的导线连接阴极13和把手17后端头的阴极插座，腔体16上有温度计插座，温度计插座内安装温度计用以检测腔体16内电解液的温度，调节调速电机转数，改变电解液流量，控制腔体16内电解液的温度不超过30℃，图中没有画出温度计插座。腔体16有排气阀，开始工作向腔体16与工件3构成的密封空间输入电解液时，开启排气阀排出密封空间内的空气，排完空气后关闭排气阀，通常在腔体16上下部位各设置一个排气阀，以适应移动阴极座4在不同工作状态时排出密封空间内的空气。

民用单相220V交流电通过微弧氧化电源8，输出为直流方波脉冲，输出阳极与工件3相连，输出阴极与移动阴极13相连，通过电动循环泵1实现微弧氧化电解液的循环。工件3微弧氧化时，出液口11的电解液通过电解液管路2进入电解液箱9，形成电解液的闭合循环。工作时先开循环泵1，使电解液从进液口10喷入，待电解液充满移动阴极座4与工件3形成的密闭空间以后，打开电源开关，调整微弧氧化电源8的电压、频率、占空比等参数，观察工件3表面弧光。在电场的作用下，工件3表面产生等离子放电，局部产生在放电电弧温度可达2000℃以上，将接触界面的电解液电离，电离的氧离子与工件3表面的铝、镁、钛等轻金属原子发生反应，生成此类金属的氧化物，熔融态的氧化物在溶液的“液淬”作用下快速凝固，烧结成坚硬的陶瓷质的氧化膜，具有很好的耐磨，耐腐蚀等特点。

本发明提供的带有移动阴极的局部电场控制微弧氧化设备利用局部电场控制，解决了微弧氧化处理面积受电源输出功率限制的难题，实现了小功率电源对大尺寸工件的处理，根据处理目的和结构件的实际情况，可以采用不同的移动阴极座4以及移动阴极13，实现了对大型设备和不可拆卸轻合金部件特殊部位的现场局部微弧氧化表面处理。

图5是一种开口是弧面的移动阴极座4的示意图，腔体16上口呈弧面，适于与弧面工件1相吻合。

图6是一种开口是直角的移动阴极座4的示意图，腔体16上口呈直角，适于与直角工件1相吻合，图中腔体16横截面是方形。根据工件1待微弧氧化部位形状，可以选用横截面不同的腔体16。

图7是一种阴极上端面15是弧面的移动阴极13的示意图，可以安装在图5中开口是弧面的移动阴极座4中。

图8是一种阴极上端面15是直角的移动阴极13的示意图，阴极上端面15在待微弧氧化工件3上的投影是一个方形，可以安装在图6中开口是直角的移动阴极座4中。

图9是另一种阴极上端面15是平面的移动阴极13的示意图，阴极上端面15呈圆盘状，上面的通孔是电解液通道14，阴极下端面18仅仅用于支持和固定移动阴极13。

Claims (7)

1.一种带有移动阴极的局部电场控制微弧氧化设备，包括移动阴极座(4)的开口与待微弧氧化工件(3)相吻合，微弧氧化电源(8)的输出阳极通过阳极导线(5)连接工件(3)，输出阴极通过阴极导线(6)连接固定在移动阴极座(4)内的移动阴极(13)，其特征在于移动阴极座(4)开口安装吸盘(7)；连通电解液箱(9)、循环泵(1)的电解液管道(2)两端连接移动阴极座(4)上的进液口(10)和出液口(11)；进液口(10)和出液口(11)位于移动阴极(13)的隔墙(12)两侧，位于移动阴极座(4)开口处的移动阴极(13)的阴极上端面(15)连接隔墙(12)上端，阴极上端面(15)与工件(3)待微弧氧化面平行，两者间距1-6mm，阴极上端面(15)处有电解液通道(14)，电解液由进液口(10)进入隔墙(12)的一侧，经电解液通道(14)，通过阴极上端面(15)与工件(3)间隙到达隔墙(12)的另一侧，从出液口(11)排出；移动阴极座(4)有排气阀。

2.根据权利要求1所述的带有移动阴极的局部电场控制微弧氧化设备，其特征在于阴极上端面(15)与工件(3)间距3-5mm。

3.根据权利要求1所述的带有移动阴极的局部电场控制微弧氧化设备，其特征在于移动阴极(13)连接移动阴极座(4)上的阴极插座，阴极插座与阴极导线(6)的电源插头配合连接；电解液管道(2)与进液口(10)、出液口(11)采用管道快卸接头连接。

4.根据权利要求1或3所述的带有移动阴极的局部电场控制微弧氧化设备，其特征在于连接进液口(10)的电解液管道(2)接头能够与出液口(11)连接，连接出液口(11)的电解液管道(2)接头能够与进液口(10)连接。

5.根据权利要求1所述的带有移动阴极的局部电场控制微弧氧化设备，其特征在于移动阴极座(4)上有温度计插座，循环泵(1)的驱动电机是调速电机。

6.根据权利要求1所述的带有移动阴极的局部电场控制微弧氧化设备，其特征在于移动阴极座(4)由腔体(16)和把手(17)组成，腔体(16)的开口安装吸盘(7)，腔体(16)的底部连接手把(17)前端；移动阴极(13)的阴极下端面(18)连接隔墙(12)的下端，阴极下端面(18)固定在腔体(16)内底面上，阴极插座在把手(17)后端头，把手(17)内连接线孔中的连接线连接阴极下端面(18)和阴极插座。

7.根据权利要求6所述的带有移动阴极的局部电场控制微弧氧化设备，其特征在于腔体(16)材质是绝缘透明材料。

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