CN109082693A - 喷淋式微弧氧化方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于微弧氧化技术领域，具体是涉及一种喷淋式微弧氧化方法及装置，用于对金属表面进行微弧氧化处理。本发明的喷淋式微弧氧化方法，通过设置喷淋结构和回流结构，采用将电解液喷淋在待处理工件上的方式进行微弧氧化。相较于现有技术而言，本发明的喷淋式微弧氧化方法及装置不仅可以对大尺寸工件进行微弧氧化而且还能确保电解液得到最大限度的利用。对于已有破损的氧化膜层可作局部的修缮，无需对工件整体进行二次氧化。此喷淋式微弧氧化方法的操作方便同时节约了成本。

Description

喷淋式微弧氧化方法及装置

【技术领域】

本发明属于微弧氧化技术领域，具体涉及一种喷淋式微弧氧化方法及装置。

【背景技术】

微弧氧化是指在镁、铝等有色金属及其合金表面利用等离子化学和电化学原理生成陶瓷质氧化膜的金属表面处理技术。该技术克服了传统阳极氧化的诸多不足之处，通过对工艺过程的控制，可以使金属表面陶瓷化，生成的陶瓷氧化膜具有优异的耐磨和耐腐蚀性能、较高的硬度和绝缘电阻性。

现阶段，微弧氧化的常规工艺是把工件和对电极同时浸没在盛有电解液的电解槽中。工件为阳极，对电极为阴极，控制电压或电流等电学参数，对工件进行表面陶瓷化处理。如果工件体积较小且需要批量集中处理，那么采用此种方法是适合且有效率的。但是，对于大型工件，要采用上述方法就需要庞大的槽体和更多的电解液，进行微弧氧化时，更是需要配置参数更高的电源。不仅抬高了设备成本还增加了耗电，浪费了电解液。电解液在连续地使用过程中还会积存大量杂质，对工件造成污染，引起电解液性能减弱,增加电解液成本。

另外，有时对于已有破损的氧化膜层的工件，无法做针对性的部分氧化，而需要对其整体进行二次氧化，浪费工时且造成不必要的浪费。

有鉴于此，实有必要开发一种喷淋式微弧氧化方法及装置，来解决以往浸没式微弧氧化方法难以处理大型工件且浪费电解液的问题。

【发明内容】

因此，本发明的目的是提供一种喷淋式微弧氧化方法及装置。该喷淋式微弧氧化方法可以对大型工件进行微弧氧化，可以通过回流的方式避免电解液的浪费且防止电解液中积存杂质影响微弧氧化的效率。采用此种喷淋式微弧氧化方法及装置进行微弧氧化效率较高，适用于生产线上大规模微弧氧化处理。

为了达到上述目的，该喷淋式微弧氧化方法，通过采用向工件喷淋电解液的方式来进行微弧氧化，另外通过回流的方式使电解液在微弧氧化过程中得到充分的使用。

一般地，所述喷淋式微弧氧化方法包括以下步骤：

(1)对工件喷淋电解液进行微弧氧化；

(2)持续收集并回流喷淋后的所述电解液，再次进行微弧氧化。

可选地，所述步骤(1)中，设置多孔的喷淋结构，对所述工件喷淋所述电解液进行微弧氧化。

可选地，所述步骤(1)中，设置流量控制部件，调整所述电解液的流量，对所述工件喷淋所述电解液进行微弧氧化。

可选地，所述步骤(2)中，持续收集喷淋后的所述电解液，对其冷却、搅拌后，再次进行微弧氧化。

另外，本发明还提供一种运用该喷淋式微弧氧化方法时会用到的喷淋式微弧氧化装置。其分为喷淋结构和回流结构。

所述喷淋结构包括：

金属腔，其一侧安装有金属板，其另一侧面上均匀分布有一定数量的小孔；

流量阀，其装设在所述金属腔下端导管处。

所述回流结构包括：

回收槽，位于所述金属腔有孔一侧一定距离处，其与所述金属腔的下端平齐；

风冷机，其进水口与所述回收槽相连；

储液缸，通过所述导管与所述风冷机的出水口相连；

压缩泵，通过所述导管与所述储液缸连通，所述压缩泵通过所述导管接入所述金属腔的下端。

可选的，所述金属板为厚度为2mm的不锈钢板，所述小孔的孔径为2mm，所述金属板与所述小孔的间距为40mm。

可选的，所述金属板上装设有一导电螺栓。

可选的，所述导管由PVC材料制成。

可选的，所述回收槽采用PVC绝缘材料制成，和所述工件的距离设置以电解液流入回收槽时不溅出为准。

可选的，所述储液缸由耐强酸碱的绝缘材料制成，且其内部设有搅拌棒。

结合上述装置，对使用上述喷淋式微弧氧化装置进行微弧氧化的过程进行概述。首先，将工件固定在金属腔分布有小孔的一侧，并与之平行；其次，启动压缩泵和风冷机，电解液注入金属腔中，调节流量阀，使电解液能够喷淋到工件表面；随后，开启电源，对所述工件通电进行微弧氧化。在此过程中，回收槽会收集喷淋后流下的电解液，通过导管流入风冷机，在电解液被冷却到设定温度后再送回储液缸内，最终在压缩泵的作用下电解液流入金属腔再次用于微弧氧化。

相较于现有技术，本发明喷淋式微弧氧化方法及装置，通过设计喷淋结构和回流装置，不仅可以对大尺寸工件进行微弧氧化而且还能确保电解液得到最大限度的利用。对于已有破损的氧化膜层可作局部的修缮，无需对工件整体进行二次氧化。整个微弧氧化过程操作方便同时节约了成本。

【附图说明】

图1绘示本发明喷淋式微弧氧化装置示意图。

图2绘示本发明喷淋式微弧氧化装置中的喷淋结构放大示意图。

图3绘示本发明喷淋式微弧氧化方法的流程图。

【具体实施方式】

请参阅图1及图2所示，其中图1绘示了本发明喷淋式微弧氧化装置示意图，图2绘示了本发明喷淋式微弧氧化装置中的喷淋结构放大示意图。

喷淋式微弧氧化方法包括以下步骤：

(1)对工件喷淋电解液进行微弧氧化；

(2)持续收集并回流喷淋后的电解液，再次进行微弧氧化。

可选地，所述步骤(1)中，设置多孔的喷淋结构，对工件喷淋电解液进行微弧氧化。采用多孔的喷淋结构能够使电解液能够均匀地覆盖工件的表面同时不易发生电解液回溅。

可选地，所述步骤(1)中，设置流量控制部件，调整电解液的流量，对工件喷淋电解液进行微弧氧化。调节电解液的流量主要还是为了在喷淋微弧氧化过程中电解液不发生回溅。

可选地，所述步骤(2)中，对持续收集喷淋后的所述电解液冷却、搅拌后再次进行微弧氧化。微弧氧化过程要接通电源，因此使用后的电解液温度较高，而微弧氧化过程需要设定较低的温度来确保氧化膜层的形成，所以要对电解液进行冷却处理。

对应上述喷淋式微弧氧化方法，本发明还提供一种喷淋式微弧氧化装置。

本发明的喷淋式微弧氧化装置由喷淋结构和回流结构组成。

所述喷淋结构包括：

金属腔11，其一侧安装有金属板12，其另一侧面上均匀分布有一定数量的小孔，微弧氧化时电解液从小孔中喷出，均匀地覆盖到工件100上的需要氧化区域；

流量阀13，其装设在金属腔11下端导管14处，用于控制电解液的喷出的力度，防止发生电解液回溅。

所述回流结构包括：

回收槽21，位于金属腔11有孔一侧一定距离处，其与金属腔11的下端平齐，用于收集喷淋过程中流淌下来的电解液；

风冷机22，其进水口与回收槽21相连，用于冷却从回收槽21传输回来的氧化后电解液,使之保持在一定的恒温下利于微弧氧化的顺利进行；

储液缸23，通过导管14与风冷机22的出水口相连，用于储积电解液；

压缩泵24，通过导管14与储液缸23连通，压缩泵24通过导管14接入金属腔11的下端，用于将电解液输送至金属腔11中。

可选的，金属板12为厚度为2mm的不锈钢板，金属腔11上的小孔孔径为2mm，金属板12与小孔的间距为40mm。

可选的，金属板12上装设有导电螺栓15，其与电源的负极相连。

可选的，所述导管14由PVC材料制成，因为电解液具有一定的腐蚀性。

可选的，所述回收槽21采用PVC绝缘材料制成，和所述工件的距离设置以电解液流入回收槽21时不溅出为准，溅出会浪费电解液。

请再次参阅图1及图2所示，其中图1绘示了本发明喷淋式微弧氧化装置示意图，图2绘示了本发明喷淋式微弧氧化装置中的喷淋结构放大示意图。

结合上述图示，给出使用上述喷淋式微弧氧化装置进行微弧氧化的较佳实施例。

S101：将工件100放置在金属腔11分布有小孔的一侧，调整工件100的摆放位置，使小孔喷出的电解液能够覆盖到工件100需要氧化的面积；

S102：启动压缩泵24和风冷机22，使电解液注入金属腔11中，调节流量阀13，使电解液喷淋到工件100表面并不发生回溅；

S103：将电源线接在导电螺栓15上，对金属板12通电开始微弧氧化；

S104：回收槽21不断收集流下的电解液，并将其输送到风冷机22处进行冷却，经过储液缸23搅拌，最终压缩泵24将电解液再次注入金属腔11中；

S105：微弧氧化完成后，关闭压缩泵24、风冷机22，对工件100进行清洗。

其中，S101中的放置工件100这一过程是指用挂具将工件吊放在距离钢板20-35cm的位置，摆放距离可以进行调整，以S102中喷淋时不产生电解液回溅为准。

其中，在S103中，金属板12作为微弧氧化时的阴极，工件100作为微弧氧化时的阳极。

需要说明的是，由于本发明的喷淋式微弧氧化方法是采用向工件表面喷淋电解液的方式进行微弧氧化。喷淋之后，不断地有电解液流出，这些电解液并未得到充分的利用，如果不加以回收，会造成浪费。因此在S104中需要设置回流结构，来将流下的电解液回收输送至喷淋结构，继续用于微弧氧化。

在S104中，电解液得到了较大程度的利用。但是电解液本身在微弧氧化过程中也有所消耗，所以每隔一段时间，需要适量添加电解液。但是上述的回流过程使得电解液的非正常损耗大为减少，电解液的总损耗量不超过5％。

以上实施例中电解液采用浓度为10g/L-15g/L的硅酸盐，8g/L的氢氧化钠调节溶液PH值，所添加的氢氧化钠的量与成膜助剂的量之比为1：1.3-1：1.5。

以上实施例中微弧氧化所用电源为恒流模式的双脉冲微弧电源，所用电源为350V-370V，电流密度为1.1A/dm²-1.5A/dm²，氧化时间为5分钟。

以上实施例中电解液在微弧氧化时的设定温度为23℃-25℃。

以上实施例中所用工件的材料为AZ91D镁合金。

通过上述实施例得到的成膜工件，对于膜层厚度约在4-8um的成膜工件，经抗腐蚀性测试后，得知抗腐蚀能力大大提高，超过120小时。即采用本发明的喷淋式微弧氧化方法及装置进行微弧氧化所得到的成膜工件的性能同样优异。

需要指出的是，本发明不限于上述实施方式，任何熟悉本专业的技术人员基于本发明技术方案对上述实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，都落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种喷淋式微弧氧化方法，其特征在于，包括：

(1)对工件喷淋电解液进行微弧氧化；

(2)持续收集并回流喷淋后的所述电解液，再次进行微弧氧化。

2.根据权利要求1所述的喷淋式微弧氧化方法，其特征在于，所述步骤(1)中，设置多孔的喷淋结构，对所述工件喷淋所述电解液进行微弧氧化。

3.根据权利要求1所述的喷淋式微弧氧化方法，其特征在于，所述步骤(1)中，设置流量控制部件，调整所述电解液的流量，对所述工件喷淋所述电解液进行微弧氧化。

4.根据权利要求1所述的喷淋式微弧氧化方法，其特征在于，所述步骤(2)中，持续收集喷淋后的所述电解液，对其冷却、搅拌后，再次进行微弧氧化。

5.一种使用如权利要求1至4中任意一项所述的喷淋式微弧氧化方法进行喷淋式微弧氧化的装置，其特征在于，分为喷淋结构和回流结构；

所述喷淋结构包括：

金属腔，其一侧安装有金属板，其另一侧面上均匀分布有一定数量的小孔；

流量阀，其装设在所述金属腔下端导管处；

所述回流结构包括：

回收槽，位于所述金属腔有孔一侧一定距离处，其与所述金属腔的下端平齐；

风冷机，其进水口与所述回收槽相连；

储液缸，通过所述导管与所述风冷机的出水口相连；

压缩泵，通过所述导管与所述储液缸连通，所述压缩泵通过所述导管接入所述金属腔的下端。

6.根据权利要求5所述的喷淋式微弧氧化装置，其特征在于，所述金属板为厚度为2mm的不锈钢板，所述金属腔上的小孔孔径为2mm，所述金属板与所述小孔的间距为40mm。

7.根据权利要求5所述的喷淋式微弧氧化装置，其特征在于，所述金属板上装设有一导电螺栓。

8.根据权利要求5所述的喷淋式微弧氧化装置，其特征在于，所述导管由PVC材料制成。

9.根据权利要求5所述的喷淋式微弧氧化装置，其特征在于，所述回收槽采用PVC绝缘材料制成，其与所述工件的距离以电解液流入回收槽时不溅出为准。

10.根据权利要求5所述的喷淋式微弧氧化装置，其特征在于，所述储液缸由耐强酸碱的绝缘材料制成，且其内部设有搅拌棒。