CN113913892A - 一种可变阴极面积的微弧氧化装置及表面处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可变阴极面积的微弧氧化装置及表面处理方法，属于表面处理技术领域。该微弧氧化装置包括微弧氧化槽、循环槽、升降机构、冷却循环机构和电源机构，微弧氧化槽侧部设有注入口和流出口，流出口端设有液位控制件，微弧氧化槽的底部设有工件通道；微弧氧化槽内的阴极构件与电源机构负极连接；微弧氧化槽的上方设有升降机构，升降机构上设有连接电源机构正极的阳极构件；微弧氧化槽的下方设有循环槽，微弧氧化槽与循环槽相互连接并能够冷却流向注入口的电解液。该可变阴极面积的微弧氧化装置不仅提高了微弧氧化膜层的生长速率，缩短了加工周期，实现了微弧氧化膜层生产效率的提高，而且电解液能够循环利用，实现了生产能耗的降低。
Description
技术领域
本申请实施例涉及表面处理技术领域，尤其涉及一种可变阴极面积的微弧氧化装置及表面处理方法。
背景技术
微弧氧化(MAO)是通过电解液与相应电参数的组合，在铝、镁、钛等金属及其合金表面依靠弧光放电产生的瞬时高温高压作用，原位生长出以基体金属氧化物为主的功能性陶瓷质氧化膜的金属表面处理技术。微弧氧化相比于其它表面处理技术的优点包括：一是能够在保持材料固有特性的条件下实现基体金属表面强化，使其具有优良的耐候性；二是生产设备简单，工艺稳定，生产效率高，能够实现各种复杂结构件及批量化生产；三是能够通过优化工艺参数实现对膜层组成、结构和性能的调制，特别是通过严格控制电解液组成配比实现“环境友好型”清洁生产；四是能够结合原位氧化陶瓷层原位生长和膜层多孔结构的特性，其MAO+X型复合膜层具有良好的发展趋势。
目前，微弧氧化表面处理一般是浸入式，具体是将工件完全浸入盛有电解液的微弧氧化槽体中之后，并对工件、电极和电源正极进行导电连接，以及与均布于微弧氧化槽中的不锈钢阴极板和电源负极进行导电连接形成回路，然后控制电参数以及其它工艺参数进行表面陶瓷化处理，比较适合体积小、几何形状简单且批量化集中处理的微弧氧化表面处理，而且生产效率很高。
但是，大型工件或尺寸超宽、超长工件通过浸入式微弧氧化表面处理会遇到如下诸多难题：一是大表面积工件完全浸入后，由于峰值电流的限制导致起弧时间长，从而延长相同表面积下工件的处理时间，造成生产效率和产能明显降低；二是起弧所需的时间较长，微弧氧化的电能转变成热能导致电解液温度快速升高，从而需要冷却设备进行降温及保温以保证电解液在合适的温度范围内，而且电解液温度过高会破坏电解液组分以及使用周期，从而造成了能源浪费；三是大表面积工件所需的电源容量较高，而且随着膜层厚度的增加单位面积分布电流逐渐增高，从而导致需要的电源容量及辅助设备功率增大，同时相关的生产操作复杂、生产效率低下。另外，浸入式微弧氧化表面处理生成的膜层厚度均匀性差，而且很容易在边缘处出现烧蚀。
发明内容
本申请实施例的目的是：提供一种可变阴极面积的微弧氧化装置及表面处理方法，解决了传统浸入式微弧氧化表面处理方法存在的生产设备要求高、操作复杂、生产效率低、能源浪费高以及膜层品质差的技术问题。
为了实现上述目的，本申请实施例的技术方案是：
第一方面，本申请实施例提供一种可变阴极面积的微弧氧化装置，其包括微弧氧化槽、循环槽、升降机构、冷却循环机构和电源机构；
所述微弧氧化槽上开设有注入口、流出口和工件通道，所述流出口端设有液位控制件；所述工件通道位于所述微弧氧化槽的底部，且所述工件通道的宽度大于工件的宽度；
所述微弧氧化槽内设有阴极构件，所述阴极构件分别位于所述工件通道宽度方向的两侧，且所述阴极构件与所述电源机构的负极连接；
所述微弧氧化槽的上方设有所述升降机构，所述升降机构上设有阳极构件，所述阳极构件与所述电源机构的正极连接；所述升降机构能够带动工件在所述微弧氧化槽内向下运动并穿过所述工件通道；
所述微弧氧化槽的下方设有所述循环槽，所述循环槽上设有循环入口和循环出口，所述冷却循环机构连通所述流出口与所述循环入口，以及连通所述循环出口与所述注入口，并能够冷却所述循环出口流向注入口之间的电解液。
结合第一方面，作为该可变阴极面积的微弧氧化装置的进一步改进，所述微弧氧化槽底部设有两个限位板，两个所述限位板分别位于所述工件通道宽度方向的两侧，且每个所述限位板在长度方向设有多个键槽。
结合第一方面，作为该可变阴极面积的微弧氧化装置的进一步改进，每个所述限位板包括自上向下依次叠合的压板、密封板和支撑板，且所述密封板的宽度大于所述支撑板的宽度大于所述压板的宽度。
结合第一方面，作为该可变阴极面积的微弧氧化装置的进一步改进，所述阴极构件包括多个不锈钢阴极板和阴极铜排；
多个所述不锈钢阴极板均匀设于所述微弧氧化槽的内壁，并位于所述工件通道的宽度方向的两侧，所述阴极铜排串联多个所述不锈钢阴极板。
结合第一方面，作为该可变阴极面积的微弧氧化装置的进一步改进，每个所述不锈钢阴极板的背离所述微弧氧化槽内壁的端部设有绝缘板，所述绝缘板内开设有容纳空腔以及多个连通所述容纳空腔的布气通孔，所述容纳孔腔连接空气压缩机构，多个所述布气通孔位于所述绝缘板的背离所述不锈钢阴极板的端部。
结合第一方面，作为该可变阴极面积的微弧氧化装置的进一步改进，所述微弧氧化槽上还开设有溢流口，所述溢流口位于所述微弧氧化槽的槽口处。
第二方面，本申请实施例还提供了一种可变阴极面积的微弧氧化表面处理系统，其包括上述的可变阴极面积的微弧氧化装置以及第一清洗单元、第二清洗单元和烘干单元；
所述第一清洗单元、所述可变阴极面积的微弧氧化装置、所述第二清洗单元和所述烘干单元依次连接。
第三方面，本申请实施例还提供了一种可变阴极面积的微弧氧化表面处理方法，包括以下步骤：
清洗工件；
利用所述可变阴极面积的微弧氧化装置对清洗后的工件进行微弧氧化；
清洗微弧氧化后的工件；
烘干工件。
结合第三方面，作为该可变阴极面积的微弧氧化表面处理方法的进一步改进，所述微弧氧化的电解液包括硅酸钠10g/L、氟化钠或氟化钾10g/L、氢氧化钠或氢氧化钾10g/L以及余量水。
第四方面，本申请实施例还提供了一种可变阴极面积的微弧氧化表面处理方法在制造板材陶瓷氧化膜层和合金板材中的应用。
与现有技术相比，本申请实施例的优点或有益效果至少包括：
本申请实施例提供的可变阴极面积的微弧氧化装置，在微弧氧化槽的下方设置能够使电解液循环的循环槽，并在微弧氧化槽的流出口端设置液位控制件和冷却循环机构，同时在微弧氧化槽的上方设置可带动工件向下匀速运动的升降机构，并在微弧氧化槽底部设置工件通道，以及在升降机构上设置与电源机构的正极连接的阳极构件和在微弧氧化槽内工件通道宽度方向的两侧设置与电源机构的负极连接的阴极构件。鉴于此，开启升降机构带动工件匀速浸入电解液后穿过工件通道，实现了对工件表面的分区式微弧氧化，一方面可用于大型工件的微弧氧化表面处理，不需要工件一次性完全浸入电解液，提高了微弧氧化膜层的生长速率，缩短了加工周期，从而提高了微弧氧化膜层的生产效率，而且实现了电解液的循环利用，降低了生产能耗；另一方面可以通过控制升降机构的动态参数以及微弧氧化槽的静态参数实现对陶瓷膜层品质的控制，使制成的陶瓷膜层具有硬度高、厚度均匀、表面颜色均匀、无烧蚀、无裂纹、无氧化过渡区以及良好的耐蚀、耐磨性等特点。除此之外，通过该可变阴极面积的微弧氧化装置进行微弧氧化表面处理能够简化工艺，而且生产速率可控、生产成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请中记载的一些实施例，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。
图1为本申请实施例提供的可变阴极面积的微弧氧化装置的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的可变阴极面积的微弧氧化槽的俯视图；
图3为本申请实施例提供的可变阴极面积的微弧氧化槽的剖视图；
图4为本申请实施例提供的可变阴极面积的微弧氧化表面处理系统的示意图。
附图标记：1-微弧氧化槽；2-循环槽；3-升降机构；4-冷却循环机构；5-电源机构；6-工件；7-龙门式行车；8-限位板；9-绝缘板；11-注入口；12-流出口；13-工件通道；14-阴极构件；15-溢流口；31-卷曲带；32-导电柱；33-阳极构件；34-减速电机；81-压板；82-密封板；83-支撑板；91-布气通孔；120-液位控制件；141-阴极铜排；142-不锈钢阴极板；10-第一清洗单元；20-可变阴极面积的微弧氧化装置；30-第二清洗单元；40-烘干单元；A-第一清洗槽；B-第二清洗槽；D-第三清洗槽；E-第四清洗槽；S-上挂区；X-下挂区。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本发明作进一步详细阐述，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
本领域技术人员应当理解的是，本实施例中述及的术语“中心”、“上”、“下”、“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的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须特定的方位、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。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，而且在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，既可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；既可以是机械连接，也可以是电连接；既可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，或者是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
本实施例提供了一种可变阴极面积的微弧氧化装置，请一并参照图1至图3。其中，图1为本实施例提供的可变阴极面积的微弧氧化装置的结构示意图；图2为本实施例提供的可变阴极面积的微弧氧化微弧氧化槽的俯视图；图3为本实施例提供的可变阴极面积的微弧氧化微弧氧化槽的剖视图；图4为本实施例提供的可变阴极面积的微弧氧化表面处理系统的示意图。
请同时参阅图1至图3，该可变阴极面积的微弧氧化装置包括微弧氧化槽1、循环槽2、升降机构3、冷却循环机构4和电源机构5。微弧氧化槽1上开设有注入口11、流出口12和工件通道13，流出口12端设有液位控制件120。工件通道13位于微弧氧化槽1的底部，且工件通道13的宽度大于工件6的宽度。微弧氧化槽1内设有阴极构件14，阴极构件14分别位于工件通道13宽度方向的两侧，且阴极构件14与电源机构5的负极连接。微弧氧化槽1的上方设有升降机构3，升降机构3上设有阳极构件33，阳极构件33与电源机构5的正极连接。升降机构3能够带动工件6在微弧氧化槽1内向下运动并穿过工件通道13。微弧氧化槽1的下方设有循环槽2，循环槽2上设有循环入口和循环出口。冷却循环机构4连通流出口11与循环入口，以及连通循环出口与注入口12，并能够冷却循环出口流向注入口12之间的电解液。
本实施例提供的可变阴极面积的微弧氧化装置，在微弧氧化槽1的下方设置能够使电解液循环的循环槽2，并在微弧氧化槽1的流出口端设置液位控制件120和冷却循环机构4，同时在微弧氧化槽1的上方设置可带动工件6向下匀速运动的升降机构3，并在微弧氧化槽1底部设置工件通道13，以及在升降机构3上设置与电源机构5的正极连接的阳极构件33和在微弧氧化槽1内工件通道13宽度方向的两侧设置与电源机构5的负极连接的阴极构件14。开启升降机构3带动工件6匀速浸入电解液后穿过工件通道13，实现了对工件6表面的分区式微弧氧化，一方面可用于大型工件的微弧氧化表面处理，不需要工件一次性完全浸入电解液，提高了微弧氧化膜层的生长速率，缩短了加工周期，从而提高了微弧氧化膜层的生产效率，而且实现了电解液的循环利用，降低了生产能耗；另一方面可以通过控制升降机构3的动态参数以及微弧氧化槽1的静态参数实现对陶瓷膜层品质的控制，使制成的陶瓷膜层具有硬度高、厚度均匀、表面颜色均匀、无烧蚀、无裂纹、无氧化过渡区以及良好的耐蚀、耐磨性等特点。除此之外，通过该可变阴极面积的微弧氧化装置进行微弧氧化表面处理能够简化工艺，而且生产速率可控、生产成本低。其中，液位控制件120是能够控制液面高度的部件，例如浮球阀、各种形式的液位控制器等。
冷却循环机构4由依次连接微弧氧化槽1与循环槽2的管道、阀门以及冷冻机构组成。其中，管道包括连接流出口11与循环入口的第一管道，以及连接循环出口与注入口12的第二管道，冷冻机构设置在第二管道以冷却流向注入口12的电解液，实现电解液的循环制冷。
升降机构3包括卷曲带31和减速电机34，通过减速电机34带动卷曲带31进行升降运动，卷曲带31上横向设置导电柱32，导电柱32上纵向设置阳极构件33；卷曲带31的一端设有U型夹，工件6通过U型夹固定在卷曲带31上。其中，阳极构件33优选阳极铜排。当开启减速电机34后，减速电机34带动卷曲带31向下匀速运动，工件6则在卷曲带31的带动下匀速升降分段浸入电解液中，实现大表面积工件的分段连续扫描式氧化。同时，在工件6进行分段连续扫描式氧化时，通过调整工件通道13的宽度以及利用液位控制件120调整微弧氧化槽1内的电解液液位，实现对扫描式氧化区域面积的大小调节。
需要说明的是，本实施例在实现微弧氧化槽1与循环槽2安装连接时，选择的循环槽2的长度、宽度和高度均大于微弧氧化槽1，且循环槽2的各个侧端设有槽钢，从而可以将微弧氧化槽1设置在循环槽2的槽口处，使其结构更加紧凑。
请参阅图3所示，微弧氧化槽1底部设有两个限位板8，两个限位板8分别位于工件通道13宽度方向的两侧，且每个限位板8在长度方向设有多个键槽，从而可以通过调整两个限位板8的间距实现对工件通道13宽度的控制，不仅能够保证工件6在下降过程中具有足够的空间，防止工件6被划伤并有定位作用，而且能够调控电解液的流速并调节液位高度，提高槽液使用寿命及利用率。
请继续参阅图3，每个限位板8包括自上向下依次叠合的压板81、密封板82和支撑板83，且密封板82的宽度大于支撑板83的宽度大于压板81的宽度，不仅能够防止工件6穿过工件通道13时被限位板8划伤，而且能够定位工件6以使其安全通过工件通道13。其中，密封板82可以是硅胶板。
需要说明的是，每个限位板8的键槽可以设置在其长度方向的1/4、3/4处，且每个限位板8可以采用螺栓穿过键槽固定在微弧氧化槽1底部板体上。
在本实施例中，阴极构件14包括阴极铜排141和多个不锈钢阴极板142，多个不锈钢阴极板142均匀设于微弧氧化槽1的内壁，并位于工件通道13的宽度方向的两侧，阴极铜排141串联多个不锈钢阴极板142，从而在保证微弧氧化过程平稳、充分进行的同时减少不锈钢阴极板142用量，并且便于阴极构件14与电源机构5的导电连接。
需要说明的是，本实施例中不锈钢阴极板142的数量为8、10、12等偶数，而且各不锈钢阴极板142在微弧氧化槽1的内壁纵向排列设置，阴极铜排141设于微弧氧化槽1的槽口处并横向串联各个不锈钢阴极板142。当然，为了防止阴极铜排141腐蚀，阴极铜排141应当始终高于电解液的液面。
请参阅图2，每个不锈钢阴极板142的背离微弧氧化槽1内壁的端部设有绝缘板9，绝缘板9内开设有容纳空腔以及多个连通容纳空腔的布气通孔91，容纳孔腔连接空气压缩机构，多个布气通孔91位于绝缘板9的背离不锈钢阴极板142的端部，从而微弧氧化过程中可以使电解液表面处于排浪状态，能够保证微弧氧化过渡区不间断的分散，消除过渡色差。
请参阅图2至图3，微弧氧化槽1上还开设有溢流口15，溢流口15位于微弧氧化槽1的槽口处，当微弧氧化槽1内电解液液面过高时，电解液可以通过溢流口15排入循环槽2内，从而实现对电解液液面高度的调节。
请参阅图4，本实施例在上述研究基础上还提供了一种可变阴极面积的微弧氧化表面处理系统，包括所述可变阴极面积的微弧氧化装置20以及第一清洗单元10、第二清洗单元30和烘干单元40。第一清洗单元10、可变阴极面积的微弧氧化装置20、第二清洗单元30和所述烘干单元40依次连接。其中，第一清洗单元10包括第一清洗槽A和第二清洗槽B；第一清洗单元30包括第三清洗槽D和第四清洗槽E。
需要说明的是，该可变阴极面积的微弧氧化表面处理系统可以通过龙门式行车7控制和定位。具体的工作过程为：将工件6悬挂在龙门式行车7的飞巴上，通过龙门式行车定位及控制，依次将工件6经第一清洗槽A和第二清洗槽B进行清洗，除去工件6表面的污物杂质后，进入可变阴极面积的微弧氧化装置20进行分段扫描式氧化，氧化完成后再依次进入第三清洗槽D和第四清洗槽E进行清洗除杂，并在清洗后进入烘干单元40进行干燥，直至下挂区，得到工业用或建筑用板材陶瓷氧化膜层。另外，各个清洗槽均配置超声清洗机组，烘干单元40配置加热机组。
该可变阴极面积的微弧氧化表面处理系统的工作过程是：电解液通过冷冻机构从循环槽2泵入微弧氧化槽1中，并从氧化槽1的流出口12和工件通道13流入循环槽2中，形成溶液循环制冷及利用。启动电源机构5、各个清洗槽的超声清洗机组、烘干单元40的加热机组以及可变阴极面积的微弧氧化装置等生产设备，将龙门式行车7开至装有板式工件的导电柱的上挂区，经一次清洗、二次清洗后停靠在微弧氧化槽1上方，启动直流减速机34带动板式工件6穿过工件通道13做匀速下降运动，同时设置电源机构5的参数并开启电源机构5进行匀速微弧氧化表面处理，在微弧氧化表面处理时根据需求调整工件通道13的宽度尺寸以及流出口12处的浮球阀高度，实现对板式工件6的分段扫描式微弧氧化，微弧氧化完成后依次进入第三清洗槽D和第四清洗槽E进行清洗除杂，并在清洗后进入烘干单元40进行干燥，直至下挂区，得到工业用或建筑用板材陶瓷氧化膜层。
基于以上描述可知，该可变阴极面积的微弧氧化表面处理系统通过龙门式行车7控制和定位工件6，不仅使微弧氧化过程实现自动化控制，而且设备要求低，工艺简单易实施。
本实施例还提供了一种可变阴极面积的微弧氧化表面处理方法，通过所述可变阴极面积的微弧氧化表面处理系统实现，该表面处理方法具体包括：
清洗工件；
利用所述可变阴极面积的微弧氧化装置对清洗后的工件进行微弧氧化；
清洗微弧氧化后的工件；
烘干工件。
本实施例提供的可变阴极面积的微弧氧化表面处理方法，一方面提高了微弧氧化膜层的生长速率，延长了工件的使用寿命，缩短了加工周期，从而提高了微弧氧化膜层的生产效率；另一方面工艺简单、生产速率可控、生产成本低，而且制成的陶瓷膜层具有硬度高、厚度均匀、表面颜色均匀、无烧蚀、无裂纹、无氧化过渡区，且具有良好的耐蚀、耐磨性等特点。
本实施例中，所述微弧氧化的电解液包括硅酸钠10g/L、氟化钠或氟化钾10g/L、氢氧化钠或氢氧化钾10g/L以及余量水。
本实施例还提供了所述可变阴极面积的微弧氧化表面处理方法在制造板材陶瓷氧化膜层和合金板材中的应用。
下面结合具体实施例对本申请的实施方案作进一步详细阐述。
实施例1
本实施例1提供一种工业用或建筑用板材陶瓷氧化膜层的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1-准备原料：选择尺寸规格为2000mm×2000mm×1mm的工业用或建筑用铝合金板材；
步骤2-制备清洗混合液：采用金属表面清洗剂CY-10，5％的质量比添加进清洗槽1中，开启气体搅拌及超声波清洗(20-130KHZ)；
步骤3-制备微弧氧化电解液：将硅酸钠10g/L、氟化钠10g/L、氢氧化钠10g/L和水充分搅拌得到电解液，将电解液加入微弧氧化槽1内；
步骤4-设置电源参数：电压600V，频率500HZ，占空比20％；空气压缩机的输出压力为1-1.2Mpa；制冷温度设置25-35℃；
步骤5-微弧氧化：将工件6悬挂至龙门式行车7的飞巴上，通过行车定位及控制，依次将工件经第一清洗槽A、第二清洗槽B、可变阴极面积的微弧氧化装置，第三清洗槽D、第四清洗槽E、烘干单元40，直至下挂区X，得到工业用或建筑用板材陶瓷氧化膜层，通过调整工件通道13的宽度大小以及流出口12处的浮球阀的液位高度，保证微弧氧化槽中电解液的高度在20cm。
本实施例1制成的微弧氧化膜层颜色均匀、无过渡层、且氧化膜层的厚度平均值在12.3um，表面粗糙度为1.17um。
实施例2
本实施例2提供一种工业用或建筑用板材陶瓷氧化膜层的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1-准备原料：选择尺寸规格为2000mm×2000mm×1mm的工业用或建筑用铝合金板材；
步骤2-制备清洗混合液：采用金属表面清洗剂CY-10，5％的质量比添加进清洗槽1中，开启气体搅拌及超声波清洗(20-130KHZ)；
步骤3-制备微弧氧化电解液：将硅酸钠10g/L、氟化钠10g/L、氢氧化钠10g/L和水充分搅拌得到电解液，将电解液加入微弧氧化槽1内；
步骤4-设置电源参数：电压620V，频率500HZ，占空比22％；空气压缩机的输出压力为1-1.2Mpa；制冷温度设置25-35℃；
步骤5-微弧氧化：将工件6悬挂至龙门式行车7的飞巴上，通过行车定位及控制，依次将工件经第一清洗槽A、第二清洗槽B、可变阴极面积的微弧氧化装置，第三清洗槽D、第四清洗槽E、烘干单元40，直至下挂区X，得到工业用或建筑用板材陶瓷氧化膜层，通过调整工件通道13的宽度大小以及流出口12处的浮球阀的液位高度，保证微弧氧化槽中电解液的高度在20cm。
本实施例2制成的微弧氧化膜层颜色均匀、无过渡层、且氧化膜层的厚度平均值在14.5um，表面粗糙度为1.32um。
实施例3
本实施例3提供一种工业用或建筑用板材陶瓷氧化膜层的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1-准备原料：选择尺寸规格为2500mm×2500mm×4mm的工业用或建筑用铝合金板材；
步骤2-制备清洗混合液：采用金属表面清洗剂CY-10，5％的质量比添加进清洗槽1中，开启气体搅拌及超声波清洗(20-130KHZ)；
步骤3-制备微弧氧化电解液：将硅酸钠10g/L、氟化钠10g/L、氢氧化钠10g/L和水充分搅拌得到电解液，将电解液加入微弧氧化槽1内；
步骤4-设置电源参数：电压630V，频率600HZ，占空比22％；空气压缩机的输出压力为1-1.2Mpa；制冷温度设置25-35℃；
步骤5-微弧氧化：将工件6悬挂至龙门式行车7的飞巴上，通过行车定位及控制，依次将工件经第一清洗槽A、第二清洗槽B、可变阴极面积的微弧氧化装置，第三清洗槽D、第四清洗槽E、烘干单元40，直至下挂区X，得到工业用或建筑用板材陶瓷氧化膜层，通过调整工件通道13的宽度大小以及流出口12处的浮球阀的液位高度，保证微弧氧化槽中电解液的高度在16cm。
本实施例3制成的微弧氧化膜层颜色均匀、无过渡层、且氧化膜层的厚度平均值在21.9um，表面粗糙度为1.83um。
实施例4
本实施例4提供一种工业用或建筑用板材陶瓷氧化膜层的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1-准备原料：选择尺寸规格为2500mm×2500mm×4mm的工业用或建筑用铝合金板材；
步骤2-制备清洗混合液：采用金属表面清洗剂CY-10，5％的质量比添加进清洗槽1中，开启气体搅拌及超声波清洗(20-130KHZ)；
步骤3-制备微弧氧化电解液：将硅酸钠10g/L、氟化钠10g/L、氢氧化钠10g/L和水充分搅拌得到电解液，将电解液加入微弧氧化槽1内；
步骤4-设置电源参数：电压630V，频率600HZ，占空比25％；空气压缩机的输出压力为1-1.2Mpa；制冷温度设置25-35℃；
步骤5-微弧氧化：将工件6悬挂至龙门式行车7的飞巴上，通过行车定位及控制，依次将工件经第一清洗槽A、第二清洗槽B、可变阴极面积的微弧氧化装置，第三清洗槽D、第四清洗槽E、烘干单元40，直至下挂区X，得到工业用或建筑用板材陶瓷氧化膜层，通过调整工件通道13的宽度大小以及流出口12处的浮球阀的液位高度，保证微弧氧化槽中电解液的高度在16cm。
本实施例2制成的微弧氧化膜层颜色均匀、无过渡层、且氧化膜层的厚度平均值在23.3um，表面粗糙度为1.89um。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
Claims (10)
1.一种可变阴极面积的微弧氧化装置，其特征在于，包括微弧氧化槽、循环槽、升降机构、冷却循环机构和电源机构；
所述微弧氧化槽上开设有注入口、流出口和工件通道，所述流出口端设有液位控制件；所述工件通道位于所述微弧氧化槽的底部，且所述工件通道的宽度大于工件的宽度；
所述微弧氧化槽内设有阴极构件，所述阴极构件分别位于所述工件通道宽度方向的两侧，且所述阴极构件与所述电源机构的负极连接；
所述微弧氧化槽的上方设有所述升降机构，所述升降机构上设有阳极构件，所述阳极构件与所述电源机构的正极连接；所述升降机构能够带动工件在所述微弧氧化槽内向下运动并穿过所述工件通道；
所述微弧氧化槽的下方设有所述循环槽，所述循环槽上设有循环入口和循环出口，所述冷却循环机构连通所述流出口与所述循环入口，以及连通所述循环出口与所述注入口，并能够冷却所述循环出口流向注入口之间的电解液。
2.根据权利要求1所述的可变阴极面积的微弧氧化装置，其特征在于，所述微弧氧化槽底部设有两个限位板，两个所述限位板分别位于所述工件通道宽度方向的两侧，且每个所述限位板在长度方向设有多个键槽。
3.根据权利要求2所述的可变阴极面积的微弧氧化装置，其特征在于，每个所述限位板包括自上向下依次叠合的压板、密封板和支撑板，且所述密封板的宽度大于所述支撑板的宽度大于所述压板的宽度。
4.根据权利要求1所述的可变阴极面积的微弧氧化装置，其特征在于，所述阴极构件包括多个不锈钢阴极板和阴极铜排；
多个所述不锈钢阴极板均匀设于所述微弧氧化槽的内壁，并位于所述工件通道的宽度方向的两侧，所述阴极铜排串联多个所述不锈钢阴极板。
5.根据权利要求4所述的可变阴极面积的微弧氧化装置，其特征在于，每个所述不锈钢阴极板的背离所述微弧氧化槽内壁的端部设有绝缘板，所述绝缘板内开设有容纳空腔以及多个连通所述容纳空腔的布气通孔，所述容纳孔腔连接空气压缩机构，多个所述布气通孔位于所述绝缘板的背离所述不锈钢阴极板的端部。
6.根据权利要求1所述的可变阴极面积的微弧氧化装置，其特征在于，所述微弧氧化槽上还开设有溢流口，所述溢流口位于所述微弧氧化槽的槽口处。
7.一种可变阴极面积的微弧氧化表面处理系统，其特征在于，包括权利要求1-6任一所述的可变阴极面积的微弧氧化装置以及第一清洗单元、第二清洗单元和烘干单元；
所述第一清洗单元、所述可变阴极面积的微弧氧化装置、所述第二清洗单元和所述烘干单元依次连接。
8.一种可变阴极面积的微弧氧化表面处理方法，其特征在于，包括：
清洗工件；
利用所述可变阴极面积的微弧氧化装置对清洗后的工件进行微弧氧化；
清洗微弧氧化后的工件；
烘干工件。
9.根据权利要求8所述的可变阴极面积的微弧氧化表面处理方法，其特征在于，所述微弧氧化的电解液包括硅酸钠10g/L、氟化钠或氟化钾10g/L、氢氧化钠或氢氧化钾10g/L以及余量水。
10.一种根据权利要求9所述的可变阴极面积的微弧氧化表面处理方法在制造板材陶瓷氧化膜层和合金板材中的应用。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115094494A (zh) * | 2022-06-18 | 2022-09-23 | 哈尔滨规格科技有限公司 | 一种基于微弧氧化技术的镀膜层系统 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2008115739A (ru) * | 2008-04-21 | 2009-10-27 | Алексей Александрович Никифоров (RU) | Способ микродугового оксидирования |
| CN101798697A (zh) * | 2010-01-27 | 2010-08-11 | 陈跃良 | 带有移动阴极的局部电场控制微弧氧化设备 |
| CN101845655A (zh) * | 2010-06-01 | 2010-09-29 | 西安理工大学 | 一种低能耗阳极渐入式微弧氧化处理方法及装置 |
| JP2013060613A (ja) * | 2011-09-12 | 2013-04-04 | Ulvac Japan Ltd | 酸化皮膜の形成方法 |
| CN203754837U (zh) * | 2013-12-18 | 2014-08-06 | 西安理工大学 | 一种工件表面微弧氧化处理装置 |
| CN108977866A (zh) * | 2018-08-21 | 2018-12-11 | 烟台大学 | 一种激光辅助喷雾微弧氧化装置 |
| CN109609990A (zh) * | 2019-02-18 | 2019-04-12 | 西南交通大学 | 用于大尺寸工件表面的自动微弧氧化处理设备及方法 |
| CN209368371U (zh) * | 2018-11-13 | 2019-09-10 | 北京艾路浦科技发展有限公司 | 一种用于合金表面改性的微弧氧化装置 |
| CN110565147A (zh) * | 2019-09-27 | 2019-12-13 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种钛合金工件局部微弧氧化装置和方法 |
| CN111893540A (zh) * | 2020-07-15 | 2020-11-06 | 东莞理工学院 | 一种铝硅合金微弧氧化膜层的制备方法 |
-
2021
- 2021-10-29 CN CN202111269197.5A patent/CN113913892A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2008115739A (ru) * | 2008-04-21 | 2009-10-27 | Алексей Александрович Никифоров (RU) | Способ микродугового оксидирования |
| CN101798697A (zh) * | 2010-01-27 | 2010-08-11 | 陈跃良 | 带有移动阴极的局部电场控制微弧氧化设备 |
| CN101845655A (zh) * | 2010-06-01 | 2010-09-29 | 西安理工大学 | 一种低能耗阳极渐入式微弧氧化处理方法及装置 |
| JP2013060613A (ja) * | 2011-09-12 | 2013-04-04 | Ulvac Japan Ltd | 酸化皮膜の形成方法 |
| CN203754837U (zh) * | 2013-12-18 | 2014-08-06 | 西安理工大学 | 一种工件表面微弧氧化处理装置 |
| CN108977866A (zh) * | 2018-08-21 | 2018-12-11 | 烟台大学 | 一种激光辅助喷雾微弧氧化装置 |
| CN209368371U (zh) * | 2018-11-13 | 2019-09-10 | 北京艾路浦科技发展有限公司 | 一种用于合金表面改性的微弧氧化装置 |
| CN109609990A (zh) * | 2019-02-18 | 2019-04-12 | 西南交通大学 | 用于大尺寸工件表面的自动微弧氧化处理设备及方法 |
| CN110565147A (zh) * | 2019-09-27 | 2019-12-13 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种钛合金工件局部微弧氧化装置和方法 |
| CN111893540A (zh) * | 2020-07-15 | 2020-11-06 | 东莞理工学院 | 一种铝硅合金微弧氧化膜层的制备方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115094494A (zh) * | 2022-06-18 | 2022-09-23 | 哈尔滨规格科技有限公司 | 一种基于微弧氧化技术的镀膜层系统 |
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