CN103397364A

CN103397364A - 一种铝硅合金表面陶瓷化处理方法及设备

Info

Publication number: CN103397364A
Application number: CN2013103483112A
Authority: CN
Inventors: 颜君衡; 孔维和; 魏运财; 张鲁京
Original assignee: QUFU JINHUANG PISTON CO Ltd
Current assignee: QUFU JINHUANG PISTON CO Ltd
Priority date: 2013-08-12
Filing date: 2013-08-12
Publication date: 2013-11-20

Abstract

本发明涉及金属表面处理方法及设备，处理方法所用设备包括电解槽、冷却系统、电控系统，利用电容充放电原理，通过电控系统形成400V-600V的高压电源，将该电压施加在与阳极电联通的铝硅合金工件上，所述铝硅合金工件表面浸于电解液中，所述冷却系统控制电解溶液温度在10-50℃，在电压作用下所述铝硅合金工件表面发生电化学反应，形成陶瓷层。本发明优点是：占地少，节约了电解液，便于清理、清洗，有可靠的电压、电流控制系统，提高了功效，保证了工件表面电氧化质量的可靠性。

Description

一种铝硅合金表面陶瓷化处理方法及设备

技术领域：

本发明涉及金属表面处理方法及设备，具体为一种新型的铝硅合金表面微弧氧化处理设备，尤其指铝硅合金工件置于电解溶液中，通过电化学方法在工件表面形成α-Al₂O₃陶瓷膜的设备。

背景技术：

微弧氧化是一种直接在铝镁等轻合金表面原位生长陶瓷层的新技术。微弧氧化是将产品置于电解质水溶液中，利用电化学方法在该材料的表面微孔中产生火花放电的斑点，在热化学下、等离子体化学和电化学的共同作用下生成陶瓷膜的方法。产品放入电解质水溶液中，通电后，表面立即生成很薄的一层氧化膜，当工件上施加的电压超过某一临界值时，这层绝缘膜上的某些薄弱环节被击穿，发生微弧放电现象，浸在溶液里的工件表面上可以看到无数个游动的弧点和火花。因为击穿总是在氧化膜相对薄弱的部位发生，当氧化物绝缘膜被击穿后，在该部位生成新的氧化膜，击穿点转移到其它相对薄弱的区域，最终形成的氧化膜是均匀的。这种氧化膜是由α-Al₂O₃、β-Al₂O₃组成，可以获得较高的耐磨性、耐腐蚀性、耐冲击性。微弧氧化装置主要有电源及调压控制系统、电解槽、搅拌系统、冷却系统四部分组成。电源及调压系统提供了微弧氧化所需的高压电，电解槽体通常由不锈钢制成，兼做阴极，内盛微弧氧化电解质水溶液；搅拌系统可以提高溶液中电解质的均匀性；循环系统可以保证电解液的相对稳定。早期，俄罗斯在研究规模和水平上占优势，我国在引进吸收俄罗斯技术的基础上，开展了大量研究，成果比较明显的有北京师范大学低能核物理研究所、哈工大、西安理工大等，还有个别企业引进以上科研机构的技术和设备并进行升级，也达到了小范围生产应用。从应用范围和应用效果上看，目前该技术可以应用于防腐件和改善产品外观，适用于变形铝合金和镁合金等。但也存在生产成本较高的问题。曲阜金皇活塞股份有限公司若干年前也开始着手该技术的研究，主要想在活塞上面进行应用起到隔热、耐高温、耐磨等作用，经过近几年的开发，已成功应用于活塞顶部进行陶瓷化处理，解决了普通微弧氧化在共晶铝硅合金上面成膜较薄的难题。现有设备在铝硅合金特别是共晶铝硅合金上应用，自动化控制程度低，出现成膜速度慢、膜层薄等不足，达不到耐热、隔热、耐磨等功能性应用。

发明内容：

本发明的目的是提供一种铝硅合金表面陶瓷化处理方法及设备，利用电容充放电原理，改进电解槽结构，提高自动化控制能力，提供可靠的电压电流，使铝硅合金工件表面形成稳定的电化学氧化陶瓷层。

本发明的目的是通过以下技术手段实现的：一种铝硅合金表面陶瓷化处理方法，所用设备包括电解槽、冷却系统、电控系统，利用电容充放电原理，通过电控系统形成400V—600V的高压电源，将该电压施加在与阳极电联通的铝硅合金工件上，所述铝硅合金工件表面浸于电解液中，所述冷却系统控制电解溶液温度在10-50℃，在电压作用下所述铝硅合金工件表面发生电化学反应，形成陶瓷层。

一种铝硅合金表面陶瓷化处理设备，包括电解槽、冷却系统、电控系统，所述电控系统提供400V—600V的高压电源，所述电解槽包括铜板阳极、阴极槽、储液槽、搅拌系统，阴极槽体置于绝缘储液槽中央，形成槽体夹层，电解液可在阴极槽和槽体夹层中循环；其中，搅拌系统由塑料管制作而成，固定在不锈钢阴极槽底部，管体上钻有若干出气孔，通过空压站转化的压缩空气对不锈钢阴极槽中的电解液进行搅拌。

所述的储液槽体为绝缘板材焊接的双层加固槽体，储液槽体有对铜板阳极防护的结构。

所述的电解液在阴极槽和槽体夹层中循环实现方式为：在电解槽外侧设置管道泵，电解液循环管道入口设到阴极槽内，回流出口设在槽体夹层的底部，阴极槽顶部设置溢流口。

所述冷却系统包括板式热交换器、不锈钢磁力泵和PVC通水泵，通过不锈钢磁力泵分别把冷却水和电解槽中的电解溶液通过板式热交换器。

所述电控系统包括控制柜和高压转换柜，控制柜采用PLC加触摸屏控制，显示工作电压、电流，工作电流任意设定，工作时间可设定，具有电流反馈补偿功能，使输出电流平稳，具有手动、自动控制功能，具有槽液温度显示，控制柜、高压转换柜强制降温风机自动启动功能，具有电容投放时间设定功能，具有开机密码设置保护功能，具有工作完成提醒及自停功能。

所述高压转换柜，为二相三线制，功率200KVA，最大电流400A，最大电压600V。

所述的铝硅合金表面陶瓷化处理设备，其所述简易行吊，用于搬运工件。

本发明是一种新型的铝硅合金表面微弧氧化处理方法及设备，其优点是：1，大大减少了占地面积，节约了电解液，使得生产车间布局更加整齐，便于规范化生产和管理。2，槽体内腔与壳体分离，便于吊起清理、清洗。3，增加对阳极板的防护结构，阳极导线隐藏于储液槽中，保证了用电人身安全。4，增加了电解液搅拌系统，使电解液更加均匀，保证工件膜层均匀。5，有可靠的电压、电流控制系统，提高了功效，保证了工件表面电氧化质量的可靠性。

附图说明：

图1为本发明实施例的一种铝硅合金表面陶瓷化处理设备结构配置示意图；

图2为本发明实施例的电解槽俯视结构简图；

图3为图2中的A-A剖视简图；

图4为图2中的B-B剖视简图。

图中，1.高压控制柜，2.高压转化柜，3.板式热交换器，4.不锈钢磁力泵，5.不锈钢阴极槽，6.双层PVC储液槽，7.搅拌系统，8.工件，9.铜板阳极，10.行吊，11.电解液循环管，12.冷却水循环管，13.阴极导线，14.阳极导线，15.配电盘，16.储液槽壁，17.阴极槽壁，18.吊钩，19.溢流口。

具体实施方式：

以下将结合附图对本发明进行详细说明，如图所示：本发明的一种铝硅合金表面陶瓷化处理设备，包括不锈钢阴极槽5、双层PVC储液槽6，此储液槽6内表面一周设有铜板阳极9，其中不锈钢阴极槽5和储液槽6组合在一起，且可以分离，不锈钢阴极槽5便于用简易行吊10吊起清理、清洗，大大减少了占地面积，节约了电解液，使得生产车间布局更加整齐，便于规范化生产和管理。阴极槽壁17为不锈钢材料制作，兼作阴极；不锈钢阴极槽5一端较低，设有溢流口19，其高度与工件表面陶瓷化处理时的水位线持平，通过水泵从储液槽6中向不锈钢阴极槽5内补充冷却后的电解液时，电解液超出水位线后自动从溢流口19溢出流入储液槽6中，保证电解液循环利用。不锈钢阴极槽5两端设有吊钩18，便于用行吊10吊起进行清理、清洗。搅拌系统7由PPR管制作而成，固定在不锈钢阴极槽5底部，朝上的一端钻有若干出气孔，通过空压站转化的压缩空气对不锈钢阴极槽5中的电解液进行搅拌，提高溶液中电解质的均匀性。铜板阳极9材质为铜板，固定在储液槽6上面，并绕一圈，便于与工件连接。用简易行吊10吊起工件8放置于不锈钢阴极槽5中，工件连结铜板阳极9，根据工件8表面积大小调节控制柜1，设定工作电流、电压、时间等参数，打开运行开关，对工件8表面进行陶瓷化处理。板式热交换器3、不锈钢磁力泵4组成冷却系统，和不锈钢阴极槽5、储液槽6之间由电解液循环管11和冷却水循环12管连接，通过不锈钢磁力泵4分别把冷却水和不锈钢阴极槽5中的电解溶液通过板式热交换器3，达到用冷却水降低电解溶液的目的，电解溶液温度控制在10-50℃。

作为上述技术方案的进一步改进，所述储液槽壁16由PP板焊接而成，并有加固支撑，防止槽体变形胀裂，同时起到绝缘作用。铜板阳极9处有防护板，并用塑料螺丝固定，保证操作者操作安全。

Claims

1.一种铝硅合金表面陶瓷化处理方法，所用设备包括包括电解槽、冷却系统、电控系统，其特征在于：利用电容充放电原理，通过电控系统提供400V—600V的高压电源，将该电压施加在与阳极电联通的铝硅合金工件上，铝硅合金工件表面浸于电解液中，冷却系统控制电解溶液温度在10~50℃，在电压作用下所述铝硅合金工件表面发生电化学反应，形成陶瓷层。

2.一种铝硅合金表面陶瓷化处理设备，包括电解槽、冷却系统、电控系统，其特征在于：所述电控系统提供400V—600V的高压电源，所述电解槽包括铜板阳极、阴极槽、储液槽、搅拌系统，阴极槽体置于绝缘储液槽中央，形成槽体夹层，电解液可在阴极槽和槽体夹层中循环；其中，搅拌系统由塑料管制作而成，固定在不锈钢阴极槽底部，管体上钻有若干出气孔，通过空压站转化的压缩空气对不锈钢阴极槽中的电解液进行搅拌。

3.根据权利要求2所述的铝硅合金表面陶瓷化处理设备，其特征在于所述的储液槽体为绝缘板材焊接的双层加固槽体，储液槽体有对铜板阳极防护的结构。

4.根据权利要求2所述的铝硅合金表面陶瓷化处理设备，其特征在于所述的电解液在阴极槽和槽体夹层中循环实现方式为：在电解槽外侧设置管道泵，电解液循环管道入口设到阴极槽内，回流出口设在槽体夹层的底部，阴极槽顶部设置溢流口。

5.如权利要求书2所述的铝硅合金表面陶瓷化处理设备，其特征在于：所述冷却系统包括板式热交换器、不锈钢磁力泵和PVC通水泵，通过不锈钢磁力泵分别把冷却水和电解槽中的电解溶液通过板式热交换器。

6.如权利要求书2所述的铝硅合金表面陶瓷化处理设备，其特征在于：所述电控系统包括控制柜和高压转换柜，控制柜采用PLC加触摸屏控制，显示工作电压、电流，工作电流任意设定，工作时间可设定，具有电流反馈补偿功能，使输出电流平稳，具有手动、自动控制功能，具有槽液温度显示，控制柜、高压转换柜强制降温风机自动启动功能，具有电容投放时间设定功能，具有开机密码设置保护功能，具有工作完成提醒及自停功能。

7.如权利要求书7所述的铝硅合金表面陶瓷化处理设备，其特征在于：所述高压转换柜，为二相三线制，功率200KVA，最大电流400A，最大电压600V。