CN101821432B

CN101821432B - 用于阳极氧化金属的方法和系统

Info

Publication number: CN101821432B
Application number: CN2009801004473A
Authority: CN
Inventors: 孙治镐
Original assignee: SAMWON ALTECH CO Ltd
Current assignee: SAMWON ALTECH CO Ltd
Priority date: 2008-10-20
Filing date: 2009-06-04
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2029-06-04
Also published as: WO2010047456A1; JP2012505965A; US8398830B2; JP5417672B2; KR100892995B1; US20110186438A1; CN101821432A

Abstract

这里公开了一种用于阳极氧化金属的方法和系统。该阳极氧化系统包括：其中存放有预定量的电解液的电解池；安装在所述电解池的上部的阳极带，阳极带具有用于将所述阳极带划分为多个部分的绝缘块；设置在所述阳极带的外侧的阴极带，阴极带具有对应于阳极带的绝缘块安装的绝缘块，用于将所述阴极带划分为多个部分；连接于位于阳极带内侧的主动链轮和从动链轮的链条，该链条具有多个传动块；和电连接于阳极带并用于固定和支撑放置在电解液中的需要镀层的目标物的吊具。在金属例如铝表面上通过阳极氧化处理形成阳极镀层，在这种情况下，需要镀层的目标物能够在一个电解池中进行硬阳极氧化，一次得到所需的镀层厚度。

Description

用于阳极氧化金属的方法和系统

技术领域

本发明涉及一种用于阳极氧化金属的方法和系统，更具体地，涉及一种用于阳极氧化金属的方法和系统，该方法和系统能够通过阳极氧化金属(例如铝)的表面而形成阳极镀层。

背景技术

通常，当金属或部件连接于置于稀硫酸电解液中的阳极时，会通过从阳极产生的氧而产生对基体金属具有强粘附力的阳极镀层(氧化铝，Al₂O₃)，这被称为“阳极氧化”。阳极氧化是由“阳极”和“氧化”形成的复合词。阳极氧化与将金属部件连接于阴极以进行电镀的传统电镀不同。用于阳极氧化的最典型的材料是铝(Al)，但也可以对镁(Mg)、钛(Ti)、钽(Ta)、铪(Hf)、铌(Nb)等进行阳极氧化处理。目前，使用阳极氧化处理镁和钛的趋势有所增加。

在阳极氧化铝合金的情况下，当铝在阳极发生电解时，铝表面的一半被侵蚀并在剩余的铝表面上形成阳极化铝(anodized aluminum)镀层。根据各种电解液的成分和密度，电解液和添加剂的温度、电压和电流等，铝阳极氧化可以形成不同性能的镀层。

阳极镀层提供如下的各种效果。作为致密的氧化物，镀层提供了改善的抗腐蚀性和改善的外观装饰性。另外，阳极镀层提供了提高的表面硬度、改善的耐磨性、改善的镀层粘附性、改善的焊接性能和改善的润滑性，允许为了达到装饰和电镀预处理的目的而具有独特的颜色，还允许检测表面缺损。

特别地，硬阳极氧化(hard anodizing)是低温电解，其中，铝合金在低温(或室温)下的H₂SO₄溶液中电解，并相比普通阳极氧化的镀层而言产生抗腐蚀性、耐磨性和绝缘性更高的厚镀层，至少超过30μm的材料称为硬质材料。硬阳极氧化是使用电化学阳极氧化方法将铝金属表面转变为氧化铝陶瓷的方法。通过上述方法，铝金属被氧化并转变为氧化铝陶瓷，被阳极氧化的铝产生比钢铁更硬和更强的表面特性，并提供比硬镀铬更好的抗腐蚀性。通过硬阳极氧化得到的阳极镀层不会像电镀或涂覆(涂层)那样脱落，转变的氧化铝陶瓷表面提供了改善的绝缘性，但能够使电流在氧化铝陶瓷内侧良好地传导。已经开发并使用了对这种铝金属施用硬阳极氧化处理的现有技术。

如上所述，为了对铝金属施用硬阳极氧化，铝金属被放置在存放有酸溶液电解液的电解池中，然后对电解池提供电压和电流，以在金属表面形成氧化物镀层。在这种情况下，镀层的厚度根据对电解池提供的电压和电流的强度而改变。

为了增大铝金属的镀层厚度，通常，将铝金属放置在电解池中，并对电解池提供低电压和低电流。在铝金属上形成预定厚度的镀层之后，将铝金属移动到另一电解池中，对另一电解池提供相对高的电压和电流以形成厚镀层。也就是说，通常要准备多个电解池，对该多个电解池提供不同的电压和电流，然后以预定的顺序将铝金属放置在相应的电解池中，以增加镀层厚度。

因此，传统的用于阳极氧化金属的方法和系统有许多问题，这些问题在于，需要多个电解池和附加设备以增加铝金属的镀层厚度，以及需要很多人力、费用和时间，以进行阳极氧化处理。

发明内容

因此，做出本发明以解决上述出现在现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种用于阳极氧化金属的方法和系统，其中，在一个电解池中形成有施用不同电压和电流的多个部分，需要进行阳极氧化的金属通过部件转动，从而得到所需的镀层厚度。

为了实现上述目的，本发明的一个方面提供一种用于阳极氧化金属的系统，该系统包括：电解池，该电解池中存放有预定量的电解液；阳极带(anodeline)，该阳极带安装在所述电解池的上部，所述阳极带具有用于将所述阳极带划分为多个部分的绝缘块；阴极带(cathode line)，该阴极带设置在所述阳极带的外侧，所述阴极带具有对应于所述阳极带的绝缘块安装的绝缘块，以将所述阴极带划分为多个部分；链条，该链条连接于位于所述阳极带内侧的主动链轮和从动链轮，所述链条具有多个传动块；以及吊具(hanger)，该吊具电连接于所述阳极带并适于固定和支撑放置在所述电解液中的需要镀层的目标物。

本发明的另一方面提供一种阳极氧化金属的方法，该方法包括以下步骤：(a)将固定有多个需要镀层的目标物的吊具放置在与阳极带接触的保持件上，其中，所述阳极带由绝缘块划分为多个部分，并将所述目标物放置在电解液中；(b)通过电力控制板向阳极板和阴极板提供电力供给，从而对放置在所述电解液中的所述目标物进行阳极氧化；(c)通过所述电力控制板驱动电机，从而使啮合连接于主动链轮和从动链轮的链条转动；(d)通过安装在吸入式风扇上的管道吸入和排放阳极氧化过程中在所述电解液中产生的气体；以及(e)使完成阳极氧化的目标物脱离电解池。

如上所述，本发明能够在一个电解池中一次使目标物硬阳极氧化而得到所需的镀层厚度，从而本发明能够在短时间内进行阳极氧化处理，减少了用于阳极氧化处理的人力和费用，并提供了质量良好的阳极氧化金属。

附图说明

通过下面结合附图对本发明的优选实施方式的详细说明，本发明的上述和其他目的、特征和优点将显而易见，附图中：

图1是根据本发明的用于阳极氧化金属的系统的透视图；

图2是根据本发明的用于阳极氧化金属的系统的截面视图；

图3是根据本发明的用于阳极氧化金属的系统的俯视剖视图；

图4是显示根据本发明的用于阳极氧化金属的系统的阳极板和阴极板各自连接于阳极带和阴极带的状态的透视图；

图5是显示根据本发明的用于阳极氧化金属的系统的操作的局部放大视图；以及

图6是显示根据本发明的用于阳极氧化金属的方法的流程图。

具体实施方式

现在参照附图详细说明根据本发明的用于阳极氧化金属的方法和系统。

图1是透视图，图2是截面图，图3是根据本发明的用于阳极氧化金属的系统的俯视剖视图。

首先，根据本发明的金属阳极氧化系统用于通过阳极氧化处理而在金属表面镀层。根据本发明，不同种类的电压和电流由一个电解池提供，从而使电镀目标物得到所需的镀层厚度。

电解池10存放有预定量的电解液。电解池10优选由这种材料制成，该材料不会被电解液氧化或能够使提供的电力与外部绝缘，并具有预定的强度。另外，用于传送和接收用于冷却电解液的冷却水或冷却剂的冷却管12通过固定件11固定在电解池10的内壁上。也就是说，冷却管12以预定的间隔插入并固定于形成在固定件11上的槽中，因而使电解液保持恒温，从而能够在低温或室温下对金属表面施用硬阳极氧化。

阳极带20安装在电解池10的上部，绝缘块21连接在阳极带20上，用于将阳极带20划分为多个部分。阳极带20是具有导电性的封闭环带。例如，参照图3，阳极带20被绝缘块21a至21d划分为四个部分。向四个被划分出的阳极带20a至20d提供电压和电流。绝缘块21由合成树脂材料制成，是用于与邻近绝缘块21的阳极带20保持绝缘状态的非导电体。保持件30与阳极带20面对面接触。也就是说，保持件30的上部弯曲并设置在阳极带20的上端上。因此，保持件30通过传动块29沿阳极带20转动并与阳极带20面对面接触。形成在吊具32上部的吊钩挂在形成于保持件30的下部两侧上的吊挂部分上。

吊具32电连接于阳极带20并固定和支撑需要电镀的、放置在电解液中的目标物33。每个吊具32包括形成在其上部的吊钩和形成在其下部以固定需要电镀的目标物33的多个固定件。该固定件可以根据需要电镀的目标物33的形状或形式而形成为各种结构。吊具32是导体，并优选由导电材料制成，例如铜(Cu)。

阴极带(cathode line)23设置在阳极带20的外侧并包括绝缘块24，绝缘块24连接于阴极带23的对应于阳极带20的绝缘块21的位置上，从而将阴极带23划分为多个部分。阴极带23是具有导电性的开放环带。例如，参照图3，阴极带23被绝缘块24a至24c划分为四个阴极带23a至23d。绝缘块24由合成树脂材料制成，是用于与邻近绝缘块24a至24c的阴极带23a至23d保持绝缘状态的非导电体。阴极带23通过固定在固定块27上的支撑带(support line)26支撑，其中固定块27以规则的间隔固定在电解池10的上端。也就是说，多个固定块27(绝缘体)固定在电解池10上，支撑带26固定在固定块27上，阴极板25a至25d连接于支撑带26，阴极带23连接于阴极板25a至25d。支撑带26也被对应于阴极带23的绝缘块24a至24c设置的绝缘块34a至34c划分。固定块27由合成树脂材料制成，是用于与电解池10保持绝缘状态的非导电体。另外，导电带31设置在阴极带23和支撑带26之间，导电带31的下部放置在电解液中。也就是说，连接于阳极带20的吊具32和连接于阴极带23的导电带31在电解液中进行电氧化还原反应。

链条28连接于位于阳极带20内侧的主动链轮49和从动链轮50，链条28上安装有多个传动块29。链条28通过主动链轮49的转动力沿预定的方向转动，传动块29以规则的间隔固定在链条28上。另外，传动块29由绝缘材料制成并推动阳极带20的保持件30，从而使保持件30沿阳极带20转动。也就是说，当链条28通过主动链轮49和从动链轮50转动时，固定在链条28上的传动块29推动保持件30，从而使吊具32能够在电解池10内移动。

由主动链轮49产生的转动力从电机46经过减速器(reducer)47和动力传递件48传递，电机46通过由电力控制板43提供的电力驱动。电机46安装在上部板41上，该上部板41安装在电解池10的上部。上部板41通过安装在电解池10上部上的多个支撑框40固定。在支撑框40之间安装有透明盖42，从而允许操作者监视电解池10的内部，以允许将吊具32放置在保持件30上，或者防止由电解池10内的电解液产生的气体排放到外部。

参照图4，阳极板22a至22d(来自电力控制板43的电力提供给阳极板22a至22d)连接于被划分为多个部分的阳极带20a至20d的相应部分，阴极板25a至25d(来自电力控制板43的电力提供给阴极板25a至25d)连接于被划分为多个部分的阴极带23a至23d的相应部分。也就是说，阳极板22a至22d和阴极板25a至25d各自连接于由绝缘块21a至21d划分的阳极带20a至20d和由绝缘块24a至24c划分的阴极带23a至23d的相应位置上。

电力控制板43提供和控制施用于相应的阳极板22a至22d和相应的阴极板25a至25d的各种电压、电流和电力供给。另外，电力控制板43提供驱动电机46所必需的电力和驱动吸入式风扇51所必需的电力。因此，电力控制板43提供和控制操作电解池10所必需的所有电力供给。

另外，电机46通过由电力控制板43提供的电力供给而驱动，电机46的转速通过连接于电机的旋转轴的减速器47降低，减速器47的转动力通过动力传递件48传递给主动链轮49，从而使链条28转动。

具有多个吸风孔45的管道44设置在上部板41的下部和电解池10的上部之间。管道44被安装用于通过驱动吸入式风扇45而由多个吸风孔45吸入电解池10中产生的气体并将其排放到外部。安装有多个管道44，以将气体排放到外部。

现在，参照图1至图5和图6说明通过根据本发明的金属阳极氧化系统阳极氧化金属的方法。

首先，将吊挂有多个需要电镀的目标物33的吊具32放置在安装于阳极带20上的保持件30上，其中，阳极带20安装在电解池10的上部上，使得需要电镀的目标物33被放置在电解池10内的电解液中(S10)。在这种情况下，透明盖42是打开的，从而吊具32能够放置在保持件30上。另外，吊具32能够被放置在由绝缘块21a至21d划分成多个部分的阳极带20a至20d上。可选择地，在将吊具32放置在第一阳极带20a上以后，当放置在第一阳极带20a上的吊具经过整个第一阳极带20a并进入第二阳极带20b时，将另一吊具32放置在第一阳极带20a上。

另外，电力控制板43向阳极板22a至22d和阴极板25a至25d提供电力供给，从而使放置在电解液中的目标物33发生阳极氧化(S11)。在这种情况下，电力控制板43向连接于被划分的阳极带20a至20d的阳极板22a至22d和阴极板25a至25d提供不同的电压和电流。例如，电力控制板43向第一阳极带20a提供10V电压，向第二阳极带20b提供20V电压，向第三阳极带20c提供30V电压，向第四阳极带20d提供40V电压。也就是说，根据需要电镀的目标物33或根据目标物33所需的镀层厚度改变所提供的电压或电流的强度。

接下来，电力控制板43起动电机46，从而使啮合连接于主动链轮49和从动链轮50的链条28转动(S12)。也就是说，在传动块29转动时，传动块29推动阳极带20的保持件30，以使保持件30转动。在这种情况下，链条28的转速决定了目标物33在电解液中的氧化和还原时间。

另外，根据本发明的金属的阳极氧化处理能够使目标物33在其获得由第一阳极带20a中的预定电压或电流决定的镀层厚度以后在经过第二阳极带20b时增大该目标物33的镀层厚度，在目标物33沿第三阳极带20c和第四阳极带20d或其他可以继续增加的阳极带经过时，目标物33的镀层厚度能够进一步增大。因此，可以根据阳极带20和与阳极带20对应的阴极带23的数量以及根据提供给该阳极带20和阴极带23的电力供给强度而增大或减小目标物33的镀层厚度。

另外，在阳极氧化需要镀层的目标物33的过程中，在电解液中的氧化和还原反应产生的气体通过安装有吸入式风扇51的管道44的吸风孔45吸入并通过多个管道44排放到外部(S13)。

当在电解池10的电解液中进行目标物33的阳极氧化处理时，链条28围绕电解池10移动，然后使完成阳极氧化的目标物33从电解池10中脱离(S14)。也就是说，当目标物33通过链条28的转动而沿阳极带20转动一次或多次时，放置在保持件30上的吊具会从保持件30上脱离并离开电解池10，从而完成金属的阳极氧化处理。

与需要将电镀的目标物放置在多个电解池中以实现阳极氧化处理的传统的阳极氧化方法不同的是，根据本发明的金属阳极氧化方法能够在同一电解池中沿划分的阳极带和划分的阴极带一次进行阳极氧化处理。

虽然参照特别说明的实施方式对本发明进行了描述，但本发明不局限于这些实施方式，而仅由附带的权利要求限定。能够理解的是，本领域技术人员在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以改变或修改这些实施方式。

Claims

1.一种用于阳极氧化金属的系统，该系统包括：

电解池，该电解池中存放有预定量的电解液；

阳极带，该阳极带安装在所述电解池的上部，所述阳极带具有用于将所述阳极带划分为多个部分的绝缘块和连接在所述绝缘块之间以提供电力的阳极板；

阴极带，该阴极带设置在所述阳极带的外侧，所述阴极带具有绝缘块和阴极板，所述阴极带的绝缘块对应于所述阳极带的绝缘块安装，用于将所述阴极带划分为多个部分，所述阴极板连接在所述阴极带的绝缘块之间以提供电力；

主动链轮和从动链轮，该主动链轮和从动链轮安装在所述阴极带的内侧，所述主动链轮和所述从动链轮以预定的间隔相互间隔开；

链条，该链条连接于所述主动链轮和所述从动链轮以将所述主动链轮的转动力传递给所述从动链轮；

传动块，该传动块通过所述链条的转动而沿所述阳极带转动；以及

吊具，该吊具电连接于所述阳极带以固定和支撑放置在所述电解液中的需要镀层的目标物。

2.根据权利要求1所述的用于阳极氧化金属的系统，该系统还包括：

支撑带，该支撑带固定在固定块上，该固定块以预定的间隔固定在所述电解池的上端，所述支撑带用于通过所述阴极板支撑固定在所述阴极板上的所述阴极带；以及

导电带，该导电带位于所述阴极带和所述支撑带之间并设置在所述电解液中。

3.根据权利要求1所述的用于阳极氧化金属的系统，该系统还包括：

上部板，该上部板通过多个支撑框固定在所述电解池的上部；

透明盖，该透明盖安装在所述支撑框之间，以监视所述电解池的内侧并防止气体排放到外部；

电机，该电机适于通过由安装在所述上部板上部的电力控制板提供的电力供给而产生转动力；

减速器，该减速器连接于所述电机的旋转轴以降低转速；

动力传递件，该动力传递件用于将所述减速器的转动力传递给所述主动链轮；以及

管道，该管道适于通过驱动吸入式风扇而由多个吸风孔吸入所述电解池中产生的气体并适于将该气体排放到外部。

4.根据权利要求3所述的用于阳极氧化金属的系统，该系统还包括：

冷却管，该冷却管通过固定件固定安装在所述电解池的内壁上，以冷却所述电解液。

5.根据权利要求1所述的用于阳极氧化金属的系统，该系统还包括：

保持件，在所述保持件上放置有吊具的状态下，所述保持件与所述阳极带面对面接触并通过所述传动块沿所述阳极带转动。

6.一种阳极氧化金属的方法，该方法包括以下步骤：

(a)将固定有多个需要镀层的目标物的吊具放置在与阳极带接触的保持件上，所述阳极带通过多个阳极板支撑并由绝缘块划分为多个部分，并将所述目标物放置在电解液中；

(b)通过电力控制板向阴极板和所述阳极板提供电力供给，从而对放置在所述电解液中的所述目标物进行阳极氧化，其中，所述阳极板与所述阳极带接触并支撑所述阳极带，所述阴极板与阴极带接触并支撑所述阴极带，所述阴极带以预定的间隔与所述阳极带间隔开；

(c)通过所述电力控制板驱动电机，从而通过由减速器和动力传递件传递的驱动力使啮合连接于主动链轮和从动链轮的链条转动，并通过固定在所述链条上的传动块使所述保持件转动，该保持件与以预定的间隔间隔于所述链条的所述阳极带接触；

(d)通过安装在吸入式风扇上的管道吸入和排放阳极氧化过程中在所述电解液中产生的气体；以及

(e)使完成阳极氧化的目标物脱离电解池。

7.根据权利要求6所述的阳极氧化金属的方法，其中，通过所述电力控制板向安装在所述阳极带和所述阴极带的划分的部分上的所述阳极板和所述阴极板提供的电压和电流彼此不同。