CN111910237A - 一种等离子体仿生材料微弧氧化方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种等离子体仿生材料微弧氧化方法及装置，包括以下步骤：配制微弧氧化电解液；微弧氧化表面预处理；调节电源弧放电参数；微弧氧化处理；加载超声波空化作用；添加涂覆成分剂。所述等离子体微弧氧化方法的装置，包括电解槽、电源、微弧氧化电解液、阴极棒、待镀工件，还包括循环导管、循环泵、冷却系统、超声波振动器，所述电解槽通过微弧氧化电解液与电源电连接，电解槽与冷却系统之间设置有循环泵，所述电解槽四周为空心层。本发明一种等离子体微弧氧化方法及装置，在氧化过程中引入超声波作为辅助利用超声波产生的超声空化作用，使电解液能够通过孔隙充满材料内部，提高微弧氧化涂层的厚度均一性及结合强度。
Description
技术领域
本发明涉及等离子体技术领域，特别涉及一种等离子体仿生材料微弧氧化方法及装置。
背景技术
等离子体是由带电的正粒子、负粒子组成的集合体，其中正电荷和负电荷的电量相等故称等离子体。等离子体成分多样，通常由光子、电子、基态原子或分子、激发态原子或分子以及正离子和负离子这六种基粒子构成。由于具有发光、粒子动能大、化学性质活泼等独特的物理化学性质，等离子体也常被称为物质的第四态。目前，已有多种与等离子体相关的技术诸如等离子体浸没处理、等离子体源离子注入、等离子体物理/化学气相沉积、微等离子体氧化等用于生物材料的功能构建。
微弧氧化是通过等离子体化学和电化学过程，在金属表面形成一层氧化物保护膜，使其具有优良的抗磨、抗腐、美化装饰的特性，达到延长使用寿命的目的，主要适用于铝、钛、铌、锆、镁等金属及其合金的表面氧化及着色处理。它可广泛用于建筑、机械、交通及能源等领域。具有工艺简单、效率高、成本低、节能、成膜质量高、着色颜色多、对环境无污染等特点。
现有技术中，专利CN201110392304.3提供了一种含有微米级的石墨粉体、纳米级的二氧化硅粉体或氧化铝粉体和分散剂的微弧氧化电解液，还提供了一种用上述微弧氧化电解液的微弧氧化方法，使微弧氧化后形成的微弧氧化膜硬度高，耐磨性、耐腐蚀性好，无需进行后续封孔处理；专利CN201710232963.8提供一种微弧氧化制备多孔生物陶瓷膜的方法，所述方法先将钛合金式样进行预处理，然后保持上下表面水平置于电解液中作为阳极，不锈钢电解槽为阴极，进行微弧氧化，在氧化过程中向钛合金式样正上方的电解液中添加适量钛粉，使钛粉落至式样表面参与氧化反应形成氧化层，用去离子水清洗后烘干得到内部结合紧密外部多孔的生物陶瓷膜。虽然以上技术所针对领域比较接近，设计思想各有特点，但这些方法都无法使电解液能够通过孔隙充满材料内部，无法减少金属与电解质溶液相界面处的浓度梯度，从而使电流分布更加均匀，防止局部氧化膜的过快生长，进而提高微弧氧化涂层的厚度均一性及结合强度。
因此，发明一种等离子体仿生材料微弧氧化方法及装置来解决上述问题很有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种等离子体仿生材料微弧氧化方法及装置，以解决上述背景技术中提出的提高微弧氧化涂层的厚度均一性及结合强度问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种等离子体仿生材料微弧氧化方法，包括以下步骤：
步骤一，配制微弧氧化电解液：将一定量原料组分按一定比例分别加入到去离子水中，搅拌均匀，得到微弧氧化电解液，微弧氧化过程中，改变电解液的成分比例和浓度，可以得到不同的微弧氧化涂层；
步骤二，微弧氧化表面预处理：将待镀工件打磨并抛光至表面无划痕，再进行除油、碱洗，自然烘干后备用；
步骤三，调节电源弧放电参数：弧放电参数会直接影响微弧氧化涂层成分和效果；
步骤四，微弧氧化处理：将待镀工件浸入盛有步骤一所述的微弧氧化电解液的电解槽中，待镀工件作为阳极，不锈钢板作为阴极，在微弧氧化条件下使待镀件表面形成致密厚度的微弧氧化膜；
步骤五，加载超声波空化作用：液体中的微小气泡核在超声波作用下产生振动，当声压达到一定值时，气泡将迅速膨胀，然后突然闭合，在气泡闭合时产生冲击波，可以使电解液能够通过孔隙充满材料内部；
步骤六，添加涂覆成分剂：氧化处理过程中在待镀工件内部添加涂覆成分剂，能够制备出在微观结构、力学性能以及化学组分符合预期的材料。
优选的，所述的待镀工件的材料为镁合金、铝或铝合金、钛或钛合金。
优选的，电解液的原料组分为醋酸钙、碳酸钙、磷酸二氢钙、氢氧化钙、甘油磷酸钙中的一种或几种物质按任意比例混合得到。
优选的，所述微弧氧化条件为反应时间8-20min，电解液温度为20-30℃，电流密度为5-10A/dm2，电压范围为150-550V。
一种等离子体仿生材料微弧氧化装置，包括电解槽、电源、微弧氧化电解液、阴极棒、待镀工件，还包括循环导管、循环泵、冷却系统、超声波振动器，所述电解槽通过微弧氧化电解液与电源电连接，所述冷却系统通过循环导管与电解槽连通，电解槽与冷却系统之间设置有循环泵；所述电解槽四周为空心层，内部设置有超声波振动器。
优选的，所述电解槽内部超声波振动器数量为1个或以上，与电解槽通过螺钉铆接。
优选的，电解槽为长方体形状。
优选的，循环导管一端连通电解槽底部，另一端连通于电解槽外侧，使得电解槽内部微弧氧化电解液形成回路。
与现有技术相比，本发明一种等离子体微弧氧化方法及装置，具有如下有益效果：
除了改变电解液与弧放电参数的组合外，在氧化过程中引入超声波作为辅助利用超声波产生的超声空化作用，使电解液能够通过孔隙充满材料内部；减少金属与电解质溶液相界面处的浓度梯度，使电流分布更加均匀，防止局部氧化膜的过快生长，进而提高微弧氧化涂层的厚度均一性及结合强度。
附图说明
图1为本发明一种等离子体仿生材料微弧氧化方法流程图；
图2为本发明一种等离子体仿生材料微弧氧化装置结构示意图。
图2中：1、电解槽；2、电源；3、微弧氧化电解液；4、阴极棒；5、循环导管；6、循环泵；7、冷却系统；8、超声波振动器；9、待镀工件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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，而不是指示或暗示所指的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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面参考图1和图2描述根据本发明实施例一种等离子体仿生材料微弧氧化方法及装置。
一种等离子体仿生材料微弧氧化方法，包括以下步骤：
步骤一，配制微弧氧化电解液：将一定量原料组分按一定比例分别加入到去离子水中，搅拌均匀，得到微弧氧化电解液，微弧氧化过程中，改变电解液的成分比例和浓度，可以得到不同的微弧氧化涂层；
步骤二，微弧氧化表面预处理：将待镀工件打磨并抛光至表面无划痕，再进行除油、碱洗，自然烘干后备用；
步骤三，调节电源弧放电参数：弧放电参数会直接影响微弧氧化涂层成分和效果；
步骤四，微弧氧化处理：将待镀工件浸入盛有步骤一所述的微弧氧化电解液的电解槽中，待镀工件作为阳极，不锈钢板作为阴极，在微弧氧化条件下使待镀件表面形成致密厚度的微弧氧化膜；
步骤五，加载超声波空化作用：液体中的微小气泡核在超声波作用下产生振动，当声压达到一定值时，气泡将迅速膨胀，然后突然闭合，在气泡闭合时产生冲击波，可以使电解液能够通过孔隙充满材料内部；
步骤六，添加涂覆成分剂：氧化处理过程中在待镀工件内部添加涂覆成分剂，能够制备出在微观结构、力学性能以及化学组分符合预期的材料。
进一步的，在上述技术方案中，待镀工件的材料为镁合金、铝或铝合金、钛或钛合金。
进一步的，在上述技术方案中，电解液的原料组分为醋酸钙、碳酸钙、磷酸二氢钙、氢氧化钙、甘油磷酸钙中的一种或几种物质按任意比例混合得到。
进一步的，在上述技术方案中，微弧氧化条件为反应时间8-20min，电解液温度为20-30℃，电流密度为5-10A/dm2，电压范围为150-550V。
在上述技术方案中，一种等离子体仿生材料微弧氧化装置，包括电解槽1、电源2、微弧氧化电解液3、阴极棒4、待镀工件9，还包括循环导管5、循环泵6、冷却系统7、超声波振动器8，电解槽1通过微弧氧化电解液3与电源2电连接，冷却系统7通过循环导管5与电解槽1连通，电解槽1与冷却系统7之间设置有循环泵6；电解槽1四周为空心层，内部设置有超声波振动器8。
进一步的，在上述技术方案中，电解槽1内部超声波振动器8数量为1个或以上，与电解槽,1通过螺钉铆接。
进一步的，在上述技术方案中，电解槽1长方体形状。
进一步的，在上述技术方案中，循环导管5一端连通电解槽1底部，另一端连通于电解槽1外侧，使得电解槽1内部微弧氧化电解液3形成回路。
下面将钛合金微弧氧化制备人体骨组织的仿生钛合金材料作为具体实施方式对本发明做进一步的描述。
随着超声波技术的发展,超声波技术越来越多地被应用于材料制备及材料性能改善方面。利用超声波能加速和控制化学反应、提高其反应产率、改变反应历程和改善反应条件,以及引发新的化学反应等。
在超声波和微弧氧化组合后的钛合金的氧化过程中，超声波可以起到搅拌溶液的作用，减少金属与电解质溶液相界面处的浓度梯度，使电流分布更加均匀，抑制过大电火花的出现，防止局部氧化膜的过快生长；与不加超声波相比，可以减小铝氧化膜厚度，并提高氧化膜抗交流电压击穿值，从而使氧化膜在干燥环境中的交流电击穿强度提高约15％～32％，在潮湿环境中的交流电击穿强度提高约10％～17％。
在多孔钛合金材料内部涂覆具有促成骨作用的活性羟基磷灰石成分，以期能够制备出在微观结构、力学性能以及化学组分都接近于人体骨组织的仿生钛合金材料。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种等离子体仿生材料微弧氧化方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，配制微弧氧化电解液：将一定量原料组分按一定比例分别加入到去离子水中，搅拌均匀，得到微弧氧化电解液，微弧氧化过程中，改变电解液的成分比例和浓度，可以得到不同的微弧氧化涂层；
步骤二，微弧氧化表面预处理：将待镀工件打磨并抛光至表面无划痕，再进行除油、碱洗，自然烘干后备用；
步骤三，调节电源弧放电参数：弧放电参数会直接影响微弧氧化涂层成分和效果；
步骤四，微弧氧化处理：将待镀工件浸入盛有步骤一所述的微弧氧化电解液的电解槽中，待镀工件作为阳极，不锈钢板作为阴极，在微弧氧化条件下使待镀件表面形成致密厚度的微弧氧化膜；
步骤五，加载超声波空化作用：液体中的微小气泡核在超声波作用下产生振动，当声压达到一定值时，气泡将迅速膨胀，然后突然闭合，在气泡闭合时产生冲击波，可以使电解液能够通过孔隙充满材料内部；
步骤六，添加涂覆成分剂：氧化处理过程中在待镀工件内部添加涂覆成分剂，能够制备出在微观结构、力学性能以及化学组分符合预期的材料。
2.根据权利要求1所述的等离子体仿生材料微弧氧化方法，其特征在于：所述的待镀工件的材料为镁合金、铝或铝合金、钛或钛合金。
3.根据权利要求1所述的等离子体仿生材料微弧氧化方法，其特征在于：所述电解液的原料组分为醋酸钙、碳酸钙、磷酸二氢钙、氢氧化钙、甘油磷酸钙中的一种或几种物质按任意比例混合得到。
4.根据权利要求1所述的等离子体仿生材料微弧氧化方法，其特征在于：所述步骤四微弧氧化处理条件为反应时间8-20min，电解液温度为20-30℃，电流密度为5-10A/dm 2，电压范围为150-550V。
5.一种等离子体仿生材料微弧氧化装置，包括电解槽(1)、电源(2)、微弧氧化电解液(3)、阴极棒(4)、待镀工件(9)，其特征在于：还包括循环导管(5)、循环泵(6)、冷却系统(7)、超声波振动器(8)，所述电解槽(1)通过微弧氧化电解液(3)与电源(2)电连接，所述冷却系统(7)通过循环导管(5)与电解槽(1)连通，电解槽(1)与冷却系统(7)之间设置有循环泵(6)；所述电解槽(1)四周为空心层，内部设置有超声波振动器(8)。
6.根据权利要求5所述的等离子体仿生材料微弧氧化装置，其特征在于：电解槽(1)内部超声波振动器(8)数量为1个或以上，与电解槽(1)通过螺钉铆接。
7.根据权利要求5所述的等离子体仿生材料微弧氧化装置，其特征在于：电解槽(1)为长方体形状。
8.根据权利要求5所述的等离子体仿生材料微弧氧化装置，其特征在于：循环导管(5)一端连通电解槽(1)底部，另一端连通于电解槽(1)外侧，使得电解槽(1)内部微弧氧化电解液(3)形成回路。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114012109A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-02-08 | 中国科学技术大学 | 一种具有多孔结构的抗菌合金制备工艺及设备 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2441817Y (zh) * | 2000-08-31 | 2001-08-08 | 湖南省郴州市山河电子设备有限公司 | 超声波电镀装置 |
| CN101956211A (zh) * | 2010-10-08 | 2011-01-26 | 褚礼政 | 超声除气泡电解槽 |
| CN102230204A (zh) * | 2011-06-24 | 2011-11-02 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种超声波和微弧氧化组合制备铝氧化膜的方法 |
| CN102560591A (zh) * | 2011-12-01 | 2012-07-11 | 浙江吉利汽车研究院有限公司 | 一种微弧氧化电解液及微弧氧化方法 |
| CN202610367U (zh) * | 2012-05-09 | 2012-12-19 | 博罗县精汇电子科技有限公司 | 超声波振动电镀装置 |
| CN202808974U (zh) * | 2012-10-09 | 2013-03-20 | 长春大学 | 合金表面微弧氧化制备含羟基磷灰石涂层的装置 |
| CN104233453A (zh) * | 2013-06-21 | 2014-12-24 | 昆山雅鑫化工有限公司 | 镀铜线剥挂回收槽的改良结构 |
| CN105040075A (zh) * | 2015-07-07 | 2015-11-11 | 苏州华日金菱机械有限公司 | 电镀设备 |
| CN107142511A (zh) * | 2017-04-11 | 2017-09-08 | 昆明理工大学 | 一种微弧氧化制备多孔生物陶瓷膜的方法 |
| CN111286747A (zh) * | 2018-12-10 | 2020-06-16 | 彭志军 | 一种内置超声波的电解制氢氧装置 |
-
2020
- 2020-06-17 CN CN202010555659.9A patent/CN111910237A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2441817Y (zh) * | 2000-08-31 | 2001-08-08 | 湖南省郴州市山河电子设备有限公司 | 超声波电镀装置 |
| CN101956211A (zh) * | 2010-10-08 | 2011-01-26 | 褚礼政 | 超声除气泡电解槽 |
| CN102230204A (zh) * | 2011-06-24 | 2011-11-02 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种超声波和微弧氧化组合制备铝氧化膜的方法 |
| CN102560591A (zh) * | 2011-12-01 | 2012-07-11 | 浙江吉利汽车研究院有限公司 | 一种微弧氧化电解液及微弧氧化方法 |
| CN202610367U (zh) * | 2012-05-09 | 2012-12-19 | 博罗县精汇电子科技有限公司 | 超声波振动电镀装置 |
| CN202808974U (zh) * | 2012-10-09 | 2013-03-20 | 长春大学 | 合金表面微弧氧化制备含羟基磷灰石涂层的装置 |
| CN104233453A (zh) * | 2013-06-21 | 2014-12-24 | 昆山雅鑫化工有限公司 | 镀铜线剥挂回收槽的改良结构 |
| CN105040075A (zh) * | 2015-07-07 | 2015-11-11 | 苏州华日金菱机械有限公司 | 电镀设备 |
| CN107142511A (zh) * | 2017-04-11 | 2017-09-08 | 昆明理工大学 | 一种微弧氧化制备多孔生物陶瓷膜的方法 |
| CN111286747A (zh) * | 2018-12-10 | 2020-06-16 | 彭志军 | 一种内置超声波的电解制氢氧装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114012109A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-02-08 | 中国科学技术大学 | 一种具有多孔结构的抗菌合金制备工艺及设备 |
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