CN104152967B - 一种铝合金阳极氧化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铝合金表面改性处理领域，具体指一种铝合金阳极氧化装置。其包括电解槽池、控制系统、导电装置和液氮制冷系统，其特征在于：所述的电解槽池外侧设有底座，电解槽池与底座构成冷却空间，电解槽池内部的底部安装有温度传感器，温度传感器与控制系统线路连接，当电解液的温度达到温度传感器设定的温度时，温度传感器向控制系统发出信号，控制系统对温度信号进行分析处理后发出指令，液氮制冷系统向冷却空间里通入液氮来达到制冷，控制电解液温度进行铝合金阳极氧化。由于液氮制冷系统极大地降低了氧化过程中放出的热量，有效地控制了电解液温度的上限，保护了导电装置和线路，从而稳定了阳极氧化处理中的电流，提高了所生成膜层的质量。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金表面改性处理领域，具体指一种铝合金阳极氧化装置。
背景技术
铝型材在建筑业上的应用日益广泛，主要被应用于铝门窗、间壁墙、阳台、幕墙及各种附件等；然而未经表面处理的铝合金型材极易发生腐蚀现象，尤其是在潮湿的大气坏境中，很难满足建筑材料的高装饰性能和强耐侯性能的要求；为了改善上述性能，铝型材一般要进行表面处理，表面处理技术涉及到金属学、化学、电化学以及材料生产工艺等学科，铝合金表面处理一般包括阳极氧化处理、化学氧化处理、涂层、电镀等，其中以阳极氧化处理技术发展最为迅速，用途也最为广泛，在铝及铝合金构件的生产中占有非常重要的地位。
目前，工业上最普遍使用的是硫酸阳极氧化，其是以硫酸溶液为电解液，铝合金零件为阳极，铝等金属为阴极，在直流电源的作用下形成氧化膜；铝合金氧化过程中需要电流较大，发出大量热量，极易产生电烧蚀，损坏导电装置，从而影响电流的稳定性，造成氧化膜层厚度不均匀，膜层与基材结合性不理想等现象。
发明内容
为解决上述的电烧蚀、氧化膜厚度不均匀、膜层与基材结合性不理想等问题，本发明提供了如下技术方案：
本发明的目的在于提供一种铝合金阳极氧化装置，包括电解槽池、控制系统、导电装置和液氮制冷系统，其特征在于：所述的电解槽池外侧设有底座，电解槽池与底座构成冷却空间，电解槽池内部的底部安装有温度传感器，温度传感器与控制系统线路连接，当电解液的温度达到温度传感器设定的温度时，温度传感器向控制系统发出信号，控制系统对温度信号进行分析处理后发出指令，液氮制冷系统向冷却空间里通入液氮来达到制冷，控制电解液温度进行铝合金阳极氧化。
进一步地，所述液氮制冷系统包括液氮罐、压力阀和电动阀，液氮罐通过管路和电动阀与冷却空间底部连接，液氮罐通过管路和压力阀与冷却空间上部连接，电动阀与控制系统连接。
进一步地，导电装置包括直流电源、阴极板和阳极板，阴极板和阳极板分别与直流电源线接，阴极板和阳极板伸入到电解槽池内部。
进一步地，所述冷却空间另一端底部设有输出管。
本发明提供的一种含有液氮制冷系统的阳极氧化装置，极大地改善了阳极氧化处理的条件，提高了所生成膜层的质量；生成的阳极氧化膜具有膜层均匀、致密性好、膜层与基材结合强度高等优点，其原理是由于液氮制冷系统极大地降低了氧化过程中放出的热量，有效地控制了电解液温度的上限，保护了导电装置和线路，从而稳定了阳极氧化处理中的电流，提高了所生成膜层的质量。
附图说明
图1 新型铝合金阳极氧化装置的结构示意图。
1-液氮罐；2-控制系统；3-直流电源；4-底座；5-阴极板；6-输出管；7-电解槽池；8-阳极板；9-温度传感器；10-冷却空间；11-压力阀；12-电动阀。
图2 阳极氧化膜表面形貌。
图3 氧化膜界面结合强度。
具体实施方式
结合附图对本发明做进一步的详细说明。
（1）铝合金阳极氧化装置如图1所示，包括液氮罐1、控制系统2、直流电源3、底座4、阴极板5、输出管6、电解槽池7、阳极板8、温度传感器9、冷却空间10、压力阀11和电动阀12；其中阴极板5和阳极板8分别与直流电源3线路连接，阴极板5为铅板，减少阴极板材料的消耗，阳极板8为要进行阳极氧化处理的铝板；温度传感器9和电动阀12与控制系统2线路连接；温度传感器9安装在电解槽池7底部，监测电解槽池内的电解液的温度变化；电解槽池7和底座4之间挖空加工成冷却空间10，便于冷却处理。
（2）具体实施步骤如下：
第一步：前处理
按如图1所示的结构示意图把各部分结构件连接好，并检查线路；设定电解液温度所能够达到的上限温度为40℃，即设定温度传感器9的警报温度为40℃。
第二步：阳极氧化处理
向电解槽池7内加入电解液溶液，电解液溶液参数：硫酸浓度：160g/L，铝离子浓度：(5-10)g/L，其余为水；直流电源3的电流密度：(1.5±0.1)A/dm2。
第三步：液氮制冷过程
随着阳极氧化反应的进行，放出大量热量，电解液的温度升高。当电解液温度达到40℃的警报温度时，控制系统2打开电动阀12的开关，液氮罐1向冷却空间10内通入液氮；液氮流经过电解槽池7底部时，由于高温首先被汽化，汽化后的氮气一部分通过压力阀11所在的管道进入液氮罐，达到补充液氮罐内压力的目的；其他的氮气与电解槽池7底部充分接触，释放大量的冷量，起到冷却电解槽池7内电解液的作用，多余的氮气则通过输出管6排出冷却空间，当电解液温度下降到警报温度以下时，控制系统2关闭电动阀12的开关，液氮制冷系统停止工作。
经此新型铝合金阳极氧化装置进行阳极氧化处理后得到的氧化膜致密性好，如图2所示；膜层与基材结合性能好，如图3所示。
Claims (5)
1.一种铝合金阳极氧化装置，包括电解槽池、控制系统、导电装置和液氮制冷系统，其特征在于：所述的电解槽池外侧设有底座，电解槽池与底座构成冷却空间，电解槽池内部的底部安装有温度传感器，温度传感器与控制系统线路连接，当电解液的温度达到温度传感器设定的温度时，温度传感器向控制系统发出信号，控制系统对温度信号进行分析处理后发出指令，液氮制冷系统向冷却空间里通入液氮来达到制冷，控制电解液温度进行铝合金阳极氧化；所述液氮制冷系统包括液氮罐、压力阀和电动阀，液氮罐通过管路和电动阀与冷却空间底部连接，液氮罐通过管路和压力阀与冷却空间上部连接，电动阀与控制系统连接；所述液氮制冷系统向冷却空间里通入液氮来达到制冷指：液氮罐向冷却空间内通入液氮；液氮流经过电解槽池底部时，由于高温首先被汽化，汽化后的氮气一部分通过压力阀所在的管道进入液氮罐，达到补充液氮罐内压力的目的；其他的氮气与电解槽池底部充分接触，释放大量的冷量，起到冷却电解槽池内电解液的作用。
2.如权利要求1所述的一种铝合金阳极氧化装置，其特征在于：导电装置包括直流电源、阴极板和阳极板，阴极板和阳极板分别与直流电源线接，阴极板和阳极板伸入到电解槽池内部。
3.如权利要求1所述的一种铝合金阳极氧化装置，其特征在于：所述冷却空间另一端底部设有输出管。
4.如权利要求1所述的一种铝合金阳极氧化装置，其特征在于所述电解液溶液参数为：硫酸浓度：160g/L，铝离子浓度：5-10g/L，其余为水；电解液温度控制在40℃。
5.如权利要求2所述的一种铝合金阳极氧化装置，其特征在于：所述直流电源的电流密度为1.5±0.1A/dm2。
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