CN111005048B - 一种用于微弧氧化工艺设备的自搅拌装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于微弧氧化工艺设备的自搅拌装置及其控制方法，该装置包括底部设置有底座的纵向支撑杆和设置在纵向支撑杆上的两组滑动组件，以及开口端分别横向穿过两组滑动组件一侧的U型支撑杆，所述U型支撑杆的上开口端设置有调速电机，所述调速电机的输出轴底部连接有阳极杆，该阳极杆内部设置有阳极电芯，所述U型支撑杆的下开口端设置有电刷组件，所述阳极杆穿过所述电刷组件且底部与搅拌组件连接。控制方法包括放置电解槽和电解液、夹持试样并连接阳极杆、调整样品位置、调节电机转速以及连接电源等步骤。本发明性能可靠，结构简单，可实现较为精确的控制微弧氧化过程，具有非常理想的技术效果。

Description

一种用于微弧氧化工艺设备的自搅拌装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及微弧氧化装备技术领域，尤其涉及一种用于微弧氧化工艺设备的自搅拌装置及其控制方法。
背景技术
微弧氧化技术可在阀金属表面原位生长与基体冶金结合的氧化物膜层，以赋予基体高耐磨性和耐腐蚀性以及光催化作用或生物兼容性。微弧氧化过程主要在碱性电解液中进行，伴随着瞬时的放电过程，涉及化学，电化学和等离子化学反应。其中，由于电解液中氢氧根离子和无机盐的加入使得电解液粘度较大。另外随着微弧氧化处理时间的延长，电解液中氢氧化物的增多，电解液粘度会进一步增大。较大的电解液粘度不利于电解液物质的交换和迁移，以及电解液物质进入膜层，从而使制备的膜层均匀度降低，因此微弧氧化过程中往往需要配备搅拌装置，以保证微弧氧化试样周围电解液成分均匀。但由于电解液粘度较大，并且电解液粘度随着电解温度和电解液中离子含量的变化而变化，因此传统的搅拌装置无法保证微弧氧化样品周围电解环境相同，为满足要求，需提供一种可准确控制微弧氧化样品周围液体环境的搅拌装置。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种性能可靠、结构简单，且可实现较为精确控制微弧氧化过程的一种用于微弧氧化工艺设备的自搅拌装置及其控制方法。
本发明采用的技术方案如下：
本发明所提出的一种用于微弧氧化工艺设备的自搅拌装置，所述装置包括底部设置有底座的纵向支撑杆和设置在纵向支撑杆上的两组滑动组件，以及开口端分别横向穿过两组滑动组件一侧的U型支撑杆，所述U型支撑杆的上开口端设置有调速电机，所述调速电机的输出轴底部连接有阳极杆，该阳极杆内部设置有阳极电芯，所述U型支撑杆的下开口端设置有电刷组件，所述阳极杆穿过所述电刷组件且底部与搅拌组件连接。
进一步的，所述滑动组件包括设置在纵向支撑杆外侧且可双向滑动的滑块和分别螺接在滑块相对两侧上的固定旋钮。
进一步的，所述电刷组件包括螺接在U型支撑杆下开口端的盘型电刷壳和通过过盈配合装卡在盘型电刷壳内中部区域的轴承，以及通过弹簧卡装在电刷壳内上部区域的碳刷，所述电刷壳的上表面还设置有与所述碳刷相连接的碳刷接线柱；所述轴承与阳极杆共轴布置，且所述碳刷直接与阳极电芯相连接。
进一步的，所述搅拌组件包括与阳极杆底部螺接的可拆卸多头或单头阳极夹具和设置在阳极夹具内部的夹具电芯，以及设置在阳极夹具底端的阳极样品夹，且所述夹具电芯与阳极电芯之间通过导电弹簧连接。
进一步的，所述阳极杆底端设置有反扣方向的螺纹，且与阳极夹具完全连接后，导电弹簧处于压缩状态。
进一步的，所述纵向支撑杆和U型支撑杆下端部的表面上均设置有刻度。
一种用于微弧氧化工艺设备的自搅拌装置的控制方法，包括以下步骤：S1，将电解槽放置在搅拌组件下方，并向电解槽中注入30％～80％容积的电解液溶液；S2，将所述可拆卸多头或单头阳极夹具旋入所述阳极杆内，并将试样夹持在所述阳极样品夹上；S3，调节U型支撑杆，将阳极杆定位在电解槽的中心位置，再调节纵向支撑杆，将样品没入在电解液1/2～2/3深度处；S4，开启所述调速电机，调整至合适的转速：2～15rad/s；S5，将所述碳刷接线柱与外接电源的正极项链，并将所述电解槽与外接电源的负极相连，接通电源。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本装置能够确保试样与电解液更充分地接触，减少微弧氧化试样在电解液中的不均匀性，并时刻使电解液均匀混合；
2、可精确控制试样在电解液中的水平位置和浸入电解液的深度，并保证每次换样后的位置精确，减少重复定位工作；
3、阳极杆和阳极夹具的旋转，既具有液体搅拌能力，又兼顾阳极线路，显著提高设备空间利用率；
4、阳极夹具采用可拆卸夹具，每次可以根据需要制备单个或多个试样，提高工作效率。
附图说明
图1是本发明所提出的一种用于微弧氧化工艺设备的自搅拌装置及其控制方法一个实施例的整体结构示意图；
图2是本发明的工作状态示意图；
图3是图1中电刷组件和阳极电芯的装配结构示意图；
图4是图1中阳极杆和阳极夹具的装配结构示意图。
其中，附图标记：1-纵向支撑杆、2-滑动组件、3-U型支撑杆、4-调速电机、5-阳极杆、6-电刷组件、7-搅拌组件、8-电解槽、11-底座、12-纵向刻度、21-滑块、22-固定旋钮、31-横向刻度、41-固定架、42-固定螺栓、43-输出轴、51-固定螺钉、52-阳极电芯、61-电刷壳、62-轴承、63-弹簧、64-碳刷、65-碳刷接线柱、71-阳极夹具、72-夹具电芯、73-阳极样品夹、74-导电弹簧。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。
参见图1和图2，给出了本发明所提出的一种用于微弧氧化工艺设备的自搅拌装置的一个实施例的具体结构。该装置包括纵向支撑杆1、滑动组件2、U型支撑杆3、调速电机4、阳极杆5、电刷组件6和搅拌组件7。
所述纵向支撑杆1的底部设置有底座11，本实施例中，所述底座11设置为弧形结构，纵向支撑杆1的底部焊接在底座11的中部，且所述纵向支撑杆1的表面上设置有纵向刻度12；所述滑动组件2设置有两组，包括套设在纵向支撑杆1外侧的矩形滑块21和分别螺接在滑块21前后两侧上的固定旋钮22；所述U型支撑杆3开口侧的两个端部分别沿同一侧横向穿过两个滑块21，且所述U型支撑杆3的下端部表面设置有横向刻度31，所述纵向支撑杆1通过滑动组件2与U型支撑杆3连接成一个整体，且可通过固定旋钮22调节滑块21进行双向滑动，利用刻度使U型支撑杆3移动至准确的水平位置和垂直高度。
所述调速电机4通过固定架41经固定螺栓42纵向固定连接在U型支撑杆3的上开口端，且所述调速电机4的输出轴43底端通过固定螺钉51与阳极杆5连接；所述阳极杆5内部设置有阳极电芯52，该阳极电芯52的上部末端呈T型结构，将其牢固的限定的阳极杆5内，使其能够随着阳极杆5同速转动；所述电刷组件6包括通过螺接在U型支撑杆3下开口端上的盘型电刷壳61和通过过盈配合装卡在盘型电刷壳61内中部区域的轴承62，以及通过弹簧63卡装在盘型电刷壳61内上部区域内侧的碳刷64，所述盘型电刷壳61的上表面还设置有与所述碳刷64相连接的碳刷接线柱65，所述轴承62与阳极杆5共轴布置，且所述碳刷64在弹簧63的作用下始终保持与阳极电芯52相接触，所述阳极杆5穿过电刷组件6且底部与搅拌组件7连接。所述调速电机4和阳极杆5可在U型支撑杆3的限制下保持同轴转动，从而减小样品转动时产生的震荡。
所述搅拌组件7包括与阳极杆5底部螺接的可拆卸多头或单头阳极夹具71和设置在阳极夹具内部的夹具电芯72，以及设置在阳极夹具71底端的阳极样品夹73，且所述夹具电芯72与阳极电芯52之间通过导电弹簧74连接；所述阳极杆5底端与阳极夹具71连接的部分设置为反扣方向的螺纹，保证阳极夹具71在转动过程中能够与阳极杆5自动锁紧，防止工作时掉落，且所述阳极杆5与阳极夹具71完全连接后，导电弹簧74处于压缩状态，保证阳极电芯52和夹具电芯72始终保持充分接触；且所述阳极夹具71的底部设置为向外弯曲的L型结构。
一种用于微弧氧化工艺设备的自搅拌装置的控制方法，以尺寸为15mm×15mm×0.3mm的纯铝试样为例，所述控制方法包括以下步骤：S1，将电解槽8放置在搅拌组件7下方，并向电解槽8中注入30％～80％容积的电解液溶液，所述电解液溶液可采用10g/L的NaSiO3和2g/L的NaOH混合溶液；S2，将所述可拆卸多头或单头阳极夹具71旋入所述阳极杆5内，并将试样夹持在所述阳极样品夹73上；S3，调节U型支撑杆3，将阳极杆5定位在电解槽8的中心位置，再调节纵向支撑杆1，将样品没入在电解液的1/2～2/3深度处；S4，开启所述调速电机4，调整至合适的转速：2～15rad/s；S5，将所述碳刷接线柱65与外接电源的正极相连，并将所述电解槽8与外接电源的负极相连，检查无误后接通微弧氧化电源，设定参数为恒定电流密度0.2A/dm2，微弧氧化时间为600s。
本发明的特点在于将微弧氧化试样和微弧氧化搅拌装置整合为一套设施，相较于传统的微弧氧化设备，本发明能够通过刻度来精准定位试样在电解液中的水平位置和浸入电解液的深度，并可以保证每次微弧氧化对样品定位的反复工作的准确性；另外，阳极夹具71采用可拆卸装配，满足单试样和多试样微弧氧化处理的选择；本装置利用阳极杆5和阳极夹具71的旋转带动试样在电解液中的以一定的角速度围绕中心旋转，可实现试样与电解液更充分地接触，并时刻保证电解液的均匀混合；本发明将阳极夹具71的底端设置为L型，无论是较大的试样还是较小的试样都可以保证其具有相同的角速度和一定的液体搅拌能力。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (2)

1.一种用于微弧氧化工艺设备的自搅拌装置，其特征在于：所述装置包括底部设置有底座的纵向支撑杆和设置在纵向支撑杆上的两组滑动组件，以及开口端分别横向穿过两组滑动组件一侧的U型支撑杆，所述U型支撑杆的上开口端设置有调速电机，所述调速电机的输出轴底部连接有阳极杆，该阳极杆内部设置有阳极电芯，所述U型支撑杆的下开口端设置有电刷组件，所述阳极杆穿过所述电刷组件且底部与搅拌组件连接；
所述滑动组件包括设置在纵向支撑杆外侧且可双向滑动的滑块和分别螺接在滑块相对两侧上的固定旋钮；
所述纵向支撑杆和U型支撑杆下端部的表面上均设置有刻度；
所述电刷组件包括螺接在U型支撑杆下开口端的盘型电刷壳和通过过盈配合装卡在盘型电刷壳内中部区域的轴承，以及通过弹簧卡装在电刷壳内上部区域的碳刷，所述电刷壳的上表面还设置有与所述碳刷相连接的碳刷接线柱；所述轴承与阳极杆共轴布置，且所述碳刷直接与阳极电芯相连接；
所述搅拌组件包括与阳极杆底部螺接的可拆卸多头或单头阳极夹具和设置在阳极夹具内部的夹具电芯，以及设置在阳极夹具底端的阳极样品夹，且所述夹具电芯与阳极电芯之间通过导电弹簧连接；
所述阳极杆底端设置有反扣方向的螺纹，且与阳极夹具完全连接后，导电弹簧处于压缩状态；
所述阳极夹具的底部设置为向外弯曲的L型结构。
2.根据权利要求1所述的一种用于微弧氧化工艺设备的自搅拌装置的控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
S1，将电解槽放置在搅拌组件下方，并向电解槽中注入30%~80%容积的电解液溶液；
S2，将所述可拆卸多头或单头阳极夹具旋入所述阳极杆内，并将试样夹持在所述阳极样品夹上；
S3，调节U型支撑杆，将阳极杆定位在电解槽的中心位置，再调节纵向支撑杆，将样品没入在电解液1/2~2/3深度处；
S4，开启所述调速电机，调整至合适的转速：2~15rad/s；
S5，将所述碳刷接线柱与外接电源的正极相连，并将所述电解槽与外接电源的负极相连，接通电源。
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