CN105332030B - 一种用于阀金属杯/锅状工件外表面阳极氧化/微弧氧化夹具及其方法 - Google Patents
一种用于阀金属杯/锅状工件外表面阳极氧化/微弧氧化夹具及其方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于阀金属杯/锅状工件外表面阳极氧化/微弧氧化夹具及其方法。该装置由弹簧、铜导线、紧固螺钉、第一螺母、第二螺母、接触体、带锥形内孔的橡胶塞、锥形调节体、上垫片、下垫片和连接管整体构成。装置的接触体利用弹簧的弹性可以与杯状工件底部实现紧密、无损接触。密封橡胶塞和锥形调节体配合，通过上端螺母进行上下调节，以调节橡胶塞的外圆直径，对不同口径的杯状工件进行密封。本发明通过在工件内表面进行密封无损连接，保证良好导电性，以在其外表面产生均匀氧化膜。且可通过调节密封橡胶塞直径尺寸实现一定范围内尺寸工件的密封工装处理。本发明结构简单、成本低，操作简单，可靠性强，通用性强。
Description
技术领域
本发明涉及阳极氧化、微弧氧化涂层制备技术领域，具体是一种用于阀金属杯/锅状工件外表面阳极氧化/微弧氧化夹具及其方法。
背景技术
阳极氧化、微弧氧化技术均是利用电能激活在工件阳极上的工件与电解液发生的氧化反应，从而在以铝、钛等合金工件表面原位生成优质的氧化膜。这种氧化膜与基体结合强度好，硬度高，具有很好的耐磨、耐腐蚀，可以提高工件的使用寿命。且能够通过着色进行美化表面，其应用范围逐渐从工业到民用领域。
但是，阳极氧化、微弧氧化技术均是在电能条件下进行的，因此，对于电源阳极与工件之间的连接必须是紧固的面接触，以免电能在接触处的损耗过大影响工艺效果。此外，工件是在电解液内进行，只要有电解液湿润的地方均可与其发生反应，因此，在没必要制备涂层的地方必须密封隔绝。中国专利号CN201410624433.4一种用于金属微弧氧化、阳极氧化处理的多功能夹具及使用方法。中国专利号CN201210382397.6公布一种可调极距式微弧氧化电极夹具。中国专利号CN201220699885.5公布公开了一种用于NiTi形状记忆合金微弧氧化处理的多功能夹具。但是以上几种夹具装置与方法都只能进行片状工件进行处理，且在处理时要给工件留有余量尺寸进行夹装，最关键的是对于需要局部加工的工件无法进行电解液密封隔绝。因此，此类夹具并未满足工业中的要求。因此，亟需一种能实现曲面工件与电源阳极无损连接，且能对工件进行局部密封的装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于阀金属杯/锅状工件外表面阳极氧化/微弧氧化夹具及其方法。由于阳极氧化膜/微弧氧化膜的绝缘性较高，使用一般的夹具工装，会在连接处会产生反应而影响其导电性，且破坏表面的均匀性。因此，对于在成品工件表面制备均匀、完整的氧化膜的难度很高。本发明巧妙地实现在工件内表面进行密封无损连接，保证良好导电性且在外表面能产生均匀氧化膜。可用于铝、钛等金属的杯状工件外表面阳极氧化、微弧氧化处理的工装连接。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
1.一种用于阀金属杯/锅状工件外表面阳极氧化/微弧氧化夹具，该夹具由弹簧1、铜导线2、紧固螺钉3、第一螺母4、第二螺母12、接触体5、带锥形内孔的橡胶塞6、锥形调节体7、上垫片8、调节螺母9、连接管10和下垫片11整体构成，所述铜导线2的尾端为弧形。
所述铜导线2与连接体5紧固后穿过弹簧1和连接管10的弧形尾端与电源阳极连接。所述连接管10与其上垫片8、下垫片11与调节螺母9、第二螺母12将带锥形内孔的橡胶塞6、锥形调节体7固定。所述锥形调节体7置于
带锥形内孔的橡胶塞6锥形孔内；接触体5与铜导线2经过紧固螺钉3与第一螺母4紧固连接。
上述连接体5的侧面为底部小、顶部大的锥形面，利用弹簧1的弹性实现其与杯/锅状工件底紧密、无损接触。连接体5的弧形设计可以适用于一定范围大小的工件。
上述带锥形内孔橡胶塞6的侧面与内孔侧门均是底部小、顶部大的锥形面，中间锥形孔与锥形调节体7配合，通过上端调节螺母9进行上下调节，以改变带锥形内孔的橡胶塞6外径尺寸。所述带锥形内孔的橡胶塞6的高度应在30mm左右，以防止在微弧氧化处理时电解液蔓延至带锥形内孔的橡胶塞6顶从中间孔洞流进金属杯/锅状工件内与所述连接管10反应，影响处理效果。
上述弹簧1的长度应比所需要加工的杯具的深度长，在装备夹具时能达到压紧连接体5与金属杯/锅状工件底部的目的，使其与金属杯/锅状工件底部紧密接触。
上述连接体5、铜导线2和紧固螺钉3都采用导电性能良好的材料做成。所述带锥形内孔的橡胶塞6应由具有一定弹性的耐水橡胶材料做成。所述锥形调节体7应由与带锥形内孔的橡胶塞6材质不同且具有较高硬度的材料做成。
上述连接管10外侧两端带有螺纹，与第二螺母12与调节螺母9配合。
2.如上述一种用于阀金属杯/锅状工件外表面阳极氧化/微弧氧化夹具的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：根据所需制备表面涂层金属杯/锅状工件的口径、深度尺寸确定连接体5、带锥形内孔的密封橡胶塞6、锥形调节体7、弹簧1、铜导线2的尺寸。
步骤二：将待处理金属杯/锅状工件与夹具的接触体5连接，确保接触体5与金属杯/锅状工件底紧密结合，通过调节螺母9调节带锥形内孔的密封橡胶塞6的大小，以密封其与待处理阀金属杯/锅状工件。装备好夹具的铜导线2的弧形尾端与阳极氧化、微弧氧化电源阳极紧固连接，确认线路连接正确，启动电源进行膜层制备。
步骤三：步骤二膜层制备完成后，把装置取下，清洗干净，以免电解液残留试剂腐蚀损坏。
本发明的有益效果是：
1.本发明巧妙地实现在金属杯/锅状工件内表面进行密封无损连接，保证良好导电性且在外表面能产生均匀氧化膜。并可以密封金属杯/锅状工件口，以隔绝电解液进入金属杯/锅状工件内，以保证夹具工装处的良好导电性与整洁度。
2.本发明连接体侧面均采用锥形面，适用于不用半径、深度尺寸工件的膜层制备。密封带锥形内孔的橡胶塞通过配套锥形调节体对带锥形内孔的橡胶塞外径的调节，以适用一定范围口径的金属杯/锅状工件的密封处理。
3.本发明装置结构简单、成本低，操作简单，可靠性强，通用性强。
附图说明
图1是本发明一种用于阀金属杯/锅状工件外表面阳极氧化/微弧氧化夹具结构示意图。
图中，带锥形内孔的橡胶塞6、锥形调节体7、上垫片8、调节螺母9、连接管10、下垫片11、第二螺母12、连接体C。
图2是本发明连接体放大图。
图中，弹簧1、铜导线2、紧固螺钉3、第一螺母4、连接体5。
具体实施方式
由于阳极氧化膜/微弧氧化膜的绝缘性较高，使用一般的夹具工装，会在连接处会产生反应而影响其导电性，且破坏表面的均匀性。因此，对于在成品工件表面制备均匀、完整的氧化膜的难度很高。本发明巧妙地实现在工件内表面进行密封无损连接，保证良好导电性且在外表面能产生均匀氧化膜。可用于铝、钛等阀金属杯/锅状工件外表面阳极氧化、微弧氧化处理的工装连接。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述，但不限制本发明的保护范围和应用范围。
本发明一种用于阀金属杯/锅状工件外表面阳极氧化/微弧氧化夹具结构如图1和图2所示，该夹具由弹簧1、铜导线2、紧固螺钉3、第一螺母4、第二螺母12、接触体5、带锥形内孔的橡胶塞6、锥形调节体7、上垫片8、调节螺母9、连接管10和下垫片11整体构成，所述铜导线2的尾端为弧形。
所述铜导线2与接触体5紧固后穿过弹簧1和连接管10的弧形尾端与电源阳极连接。所述连接管10与其上垫片8、下垫片11与调节螺母9、第二螺母12将带锥形内孔的橡胶塞6、锥形调节体7固定。所述锥形调节体7置于带锥形内孔的橡胶塞6锥形孔内；接触体5与铜导线2经过紧固螺钉3与第一螺母4紧固连接。
上述接触体5的侧面为底部小、顶部大的锥形面，利用弹簧1的弹性实现其与杯/锅状工件底紧密、无损接触。连接体5的弧形设计可以适用于一定范围大小的工件。所述接触体5高度没有严格要求。
上述带锥形内孔橡胶塞6的侧面与内孔侧门均是底部小、顶部大的锥形面，中间锥形孔与锥形调节体7配合，通过上端调节螺母9进行上下调节，以改变带锥形内孔的橡胶塞6外径尺寸。所述带锥形内孔的橡胶塞6的高度应在30mm左右，以防止在微弧氧化处理时电解液蔓延至带锥形内孔的橡胶塞6顶从中间孔洞流进金属杯/锅状工件内与所述连接管10反应，影响处理效果。
上述弹簧1的长度应比所需要加工的杯具的深度长，在装备夹具时能达到压紧连接体5与金属杯/锅状工件底部的目的，使其与金属杯/锅状工件底部紧密接触。
上述接触体5、铜导线2和紧固螺钉3都采用导电性能良好的材料做成。所述带锥形内孔的橡胶塞6应为具有一定弹性的耐水橡胶材料做成。所述锥形调节体7应与带锥形内孔的橡胶塞6材质不同且具有较高硬度的材料做成。
上述连接管10外侧两端带有螺纹，与第二螺母12与调节螺母9配合。
2.如上述一种用于阀金属杯/锅状工件外表面阳极氧化/微弧氧夹具的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：根据所需制备表面涂层金属杯/锅状工件的口径、深度尺寸确定连接体5、带锥形内孔的密封橡胶塞6、锥形调节体7、弹簧1、铜导线2的尺寸。
步骤二：将待处理金属杯/锅状工件与夹具的接触体5连接，确保接触体5与金属杯/锅状工件底紧密结合，通过调节螺母9调节带锥形内孔的密封橡胶塞6的大小，以密封其与待处理阀金属杯/锅状工件。装备好夹具的铜导线2的弧形尾端与阳极氧化、微弧氧化电源阳极紧固连接，确认线路连接正确，启动电源进行膜层制备。
步骤三：步骤二膜层制备完成后，把装置取下，清洗干净，以免电解液残留试剂腐蚀损坏。
实施例1
铝合金杯状工件外表面制备微弧氧化膜
操作步骤如下：
1.铝合金杯状工件内口径为58mm，深度为30mm。夹具的带锥形内孔的密封橡胶塞6的高为30mm，底部外径为50mm、顶部外径为70mm；带锥形内孔的密封橡胶塞6的锥形内孔底部直径为10mm、顶部直径为25mm；锥形调节体7高为30mm，底部外径为15mm、顶部外径为25mm；连接体5高为5mm，底部直径7mm、顶部直径12mm；弹簧长度为40mm。
2.将铝合金杯状工件套在夹具上，使连接体5与铝合金杯底紧密接触，向下旋调节螺母9使带锥形内孔的密封橡胶塞6外径增大压紧铝合金杯状工件。
3.把夹具固定在电解槽的插槽上，使铝合金杯状工件完全没入电解液，铜导线2的弧形尾端接上阳极线路，接通电源。工艺参数：输出电压：500V，频率：500Hz，占空比：10％，处理时间：15min。处理过程中，电流稳定、火花均匀；处理后试样表面氧化膜色泽均匀、膜厚均匀。
实施例2
钛合金杯状工件外表面制备微弧氧化膜
操作步骤如下：
1.钛合金杯状工件内口径为65mm，深度为35mm。夹具的带锥形内孔的密封橡胶塞6高的为30mm，底部外径为60mm、顶部外径为80mm；带锥形内孔的密封橡胶塞6的锥形内孔底部直径为10mm、顶部直径为25mm；锥形调节体7高为30mm，底部外径为15mm、顶部外径为25mm；连接体5高为5mm，底部直径7mm、顶部直径12mm；弹簧长度为45mm。
2.将钛合金杯状工件套在夹具上，使连接体5与钛合金杯底紧密接触，向下旋调节螺母9使带锥形内孔的密封橡胶塞6外径增大压紧钛合金杯状工件。
3.把夹具固定在电解槽的插槽上，使钛合金杯状工件完全没入电解液，铜导线2的弧形尾端接上阳极线路，接通电源。工艺参数：输出电压：500V，频率：500Hz，占空比：10％，处理时间：15min。处理过程中，电流稳定、火花均匀；处理后试样表面氧化膜色泽均匀、膜厚均匀。
实施例3
镁合金杯状工件外表面制备阳极氧化膜
操作步骤如下：
1.镁合金杯状工件内口径为180mm，深度为85mm。夹具的带锥形内孔的密封橡胶塞6的高为30mm，底部外径为170mm、顶部外径为200mm；带锥形内孔的密封橡胶塞6的锥形内孔底部直径为50mm、顶部直径为85mm；锥形调节体7高为30mm，底部外径为65mm、顶部外径为105mm；连接体5高为15mm，底部直径50mm、顶部直径70mm；弹簧长度为100mm。
2.将镁合金杯状工件套在夹具上，使连接体5与镁合金杯底紧密接触，向下旋调节螺母9使带锥形内孔的密封橡胶塞6外径增大压紧镁合金杯状工件。
3.把夹具固定在电解槽的插槽上，使镁合金杯状工件完全没入电解液，铜导线2的弧形尾端接上阳极线路，接通电源。工艺参数：输出电压：60V，电流密度为2.5A/dm3，处理时间：35min。处理过程中反应均匀；处理后试样表面氧化膜色泽均匀、膜厚均匀。
Claims (2)
1.一种用于阀金属杯/锅状工件外表面阳极氧化/微弧氧化夹具，其特征在于，该夹具由弹簧(1)、铜导线(2)、紧固螺钉(3)、第一螺母(4)、第二螺母(12)、连接体(5)、带锥形内孔的橡胶塞(6)、锥形调节体(7)、上垫片(8)、调节螺母(9)、连接管(10)和下垫片(11)整体构成，所述铜导线(2)的尾端为弧形；
所述铜导线(2)与连接体(5)紧固后穿过弹簧(1)和连接管(10)、其弧形尾端与电源阳极连接；所述锥形调节体(7)置于带锥形内孔的橡胶塞(6)锥形孔内；所述连接管(10)通过调节螺母(9)、第二螺母(12)将上垫片(8)、下垫片(11)、锥形调节体(7)和带锥形内孔的橡胶塞(6)固定；所述连接体(5)与铜导线(2)经过紧固螺钉(3)与第一螺母(4)紧固连接；
所述连接体(5)的侧面为底部小、顶部大的锥形面，利用弹簧(1)的弹性实现与工件金属杯/锅状工件底紧密、无损接触；连接体的弧形设计可以适用于一定范围大小的工件；
所述带锥形内孔橡胶塞(6)的侧面与内孔侧门均是底部小、顶部大的锥形面，中间锥形孔与锥形调节体(7)配合，通过上端调节螺母(9)进行上下调节，以改变带锥形内孔橡胶塞外径尺寸；所述带锥形内孔橡胶塞(6)的高度应在30mm，以防止在微弧氧化处理时电解液蔓延至橡胶塞顶从中间孔洞流进金属杯/锅状工件内与所述连接管(10)反应，影响处理效果；
所述弹簧(1)的长度应比所需要加工的金属杯/锅状工件的高度长，在装备夹具时能达到压紧连接体(5)与金属杯/锅状工件底部的目的，使其与杯底紧密接触；
所述连接体(5)、铜导线(2)和紧固螺钉(3)都采用导电性能良好的材料做成；所述橡胶塞(6)应由具有一定弹性的耐水橡胶材料做成；所述锥形调节体(7)应由与橡胶塞材质不同且具有较高硬度的材料做成；
所述连接管(10)外侧两端带有螺纹，与第二螺母(12)、调节螺母(9)配合。
2.如权利要求1所述的一种用于阀金属杯/锅状工件外表面阳极氧化/微弧氧化夹具的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：根据所需制备表面涂层金属杯/锅状工件的口径、深度尺寸确定连接体(5)、带锥形内孔的密封橡胶塞(6)、锥形调节体(7)、弹簧(1)、铜导线(2)的尺寸；
步骤二：将待处理金属杯/锅状工件与夹具的连接体(5)连接，确保连接体(5)与金属杯/锅状工件底紧密结合，通过调节螺母(9)调节带锥形内孔的密封橡胶塞(6)的大小，以密封待处理阀金属杯/锅状工件，装备好夹具的铜导线(2)的弧形尾端与阳极氧化、微弧氧化电源阳极紧固连接，确认线路连接正确，启动电源进行膜层制备；
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