CN114059130B - 一种钛合金异形筒件微弧氧化装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钛合金异形筒件微弧氧化装置及方法，属于热防护涂层技术领域，解决了大尺寸筒形件外表面的环形扫描氧化问题。一种钛合金异形筒件微弧氧化装置，包括电源单元、阳极单元和阴极单元；电源单元正极和阳极单元相连接，电源单元负极和阴极单元相连接；阳极单元包括圆盘式工作台、第一控制系统和旋转导电滑环；工作台用于承载固定钛合金异形筒件，第一控制系统用于调控工作台的旋转，旋转导电滑环用于连接电源单元正极和工作台上的钛合金异形筒件。本发明的装置改变了传统浸入式微弧氧化生产过程中无法实现膜层局部分布的需求，使得异形筒件外表面氧化膜层全覆盖，同时满足高辐射散热特性并保证内表面无膜层无辐射散射。

Description

一种钛合金异形筒件微弧氧化装置及方法

技术领域

本发明属于热防护涂层技术领域，具体涉及一种钛合金异形筒件微弧氧化装置及方法。

背景技术

航天飞行器在高速飞行过程中，一方面由于金属壳体外表面与空气摩擦生成大量气动热，随着金属热传导效应导致飞行器外表面温度大幅度升高，另一方面内部高集成度电子器件使用中生成大量辐射热，因此整个飞行器壳体内外飞行过程中会形成高温环境，如果产生的热量不能有效散出，将导致内部芯片温度升高，负载增大，传感系统稳定性降低，飞行精度和使用寿命出现指数级衰减。有研究表明传感芯片温度每升高5℃，使用寿命缩短约50％。而通过传导和对流的散热方式无法满足实际壳体的散热需求，因此针对飞行器壳体采用膜层辐射散热的方式对于稳定整体温度范围显得尤为重要。

微弧氧化技术是基于阳极氧化基础上发展起来的一种新型环保型表面处理技术，在航空航天领域得到大量的应用。为了保证壳体内部仪器的正常运转，微弧氧化膜层仅在外表面制备，内部仍保持金属原始表面，防止内部存在微弧氧化膜时热量向内部扩散导致仪器仪表环境温度进一步升高，影响电子元器件的正常使用。

但是由于飞行器主体结构一般为大尺寸异形筒件，采用常规的微弧氧化装置和工艺存在诸多问题，如由于内表面结构复杂，通过内部遮盖防护工作量巨大，实现筒体单侧氧化较为困难。

发明内容

鉴于以上分析，本发明提出一种钛合金异形筒件微弧氧化装置及方法，以解决异形筒件由于尺寸大、表面结构复杂难以进行微弧氧化的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种钛合金异形筒件微弧氧化装置，包括电源单元1、阳极单元2和阴极单元3；

所述电源单元1正极和所述阳极单元2相连接，所述电源单元1负极和所述阴极单元3相连接；

所述阳极单元2包括工作台21和第一控制系统22；所述工作台21用于承载固定钛合金异形筒件4，所述第一控制系统22用于调控所述工作台21的旋转。

进一步的，第一控制系统包括控制箱，控制箱内设置有无级变速电机220，工作台21与无级变速电机220输出轴转动连接。

进一步的，所述阳极单元2还包括有与无级变速电机220输出轴同轴安装的旋转导电滑环23；

所述旋转导电滑环23设置在所述工作台21与无级变速电机220之间的控制箱外表面，所述旋转导电滑环23的一端连接微弧氧化电源阳极线，另一端与钛合金异形筒件电连接。

进一步的，所述工作台21表面设有排液槽210。

进一步的，所述工作台21材质为耐腐蚀的绝缘材料。

进一步的，所述阴极单元3包括阴极喷头31及驱动并控制阴极喷头31的第二控制系统32。

另外，本发明还提供了一种钛合金异形筒件微弧氧化方法，包括如下步骤：

步骤1：钛合金异形筒件表面清理；；

步骤2：对非氧化区进行密封保护；

步骤3：将密封保护后的钛合金异形筒件4固定于工作台21上，通过旋转导电滑环23与电源单元1阳极连接，将阴极喷头31与电源单元1阴极连接；

步骤4、通过第一控制系统22设定工作台4的转速，通过第二控制系统32调整阴极喷头31与钛合金异形筒件4的间距，使阴极喷头31垂直于钛合金异形筒件4外表面且沿钛合金异形筒件4母线方向往复移动喷淋氧化电解液；

步骤5：微弧氧化完成后，对钛合金异形筒件进行后处理。

进一步的，所述步骤1中，采用有机溶剂进行表面清理。

进一步的，所述步骤3中，阴极喷头(31)与钛合金异形筒件(4)外表面的间距为0.5cm～2.0cm，工作台(21)转速为5r/min～200r/min，喷头沿钛合金异形筒件(4)沿母线方向移速为5cm/min～15cm/min。

进一步的，所述步骤3中，所述氧化电解液主要成分包括磷酸钠、氢氧化钾、铝酸钠、硅酸钠和铁氰化钾，pH控制在8～13；所述氧化电解液工作温度不超过30℃。

与现有技术相比，本发明至少能实现以下技术效果之一：

(1)本发明提供的一种钛合金异形筒件微弧氧化装置，改变了传统浸入式微弧氧化生产过程中无法实现膜层局部分布的需求，使得异形筒件外表面氧化膜层全覆盖，同时满足高辐射散热特性并保证内表面无膜层无辐射散射。

(2)通过本发明的装置和工艺，在钛合金异形筒件外表面制备的膜层厚度在10μm～20μm之间，可满足室温环境下发射率大于0.90，600℃下发射率大于0.85，同时与基体结合力优异，附着力大于30MPa，具有优异的耐蚀性和高的发射率，在保证环境腐蚀防护前提下，满足飞行器高速飞行过程中气动热通过红外辐射实现快速降温。

(3)利用本发明的装置和工艺制备的氧化膜，基于微弧氧化膜由内层致密的晶态陶瓷层和外层疏松的非晶态氧化层组成特点，均匀电流分布下使得内层的晶态陶瓷层占比增大，膜层结构具有硬度高，致密等特性，可以有效增强壳体的耐磨特性，对于钛合金异形筒件形成了多重功能性保护，提升了整体防护性能。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的附图标记表示相同的部件。

图1为旋转圆盘工装台俯视图；

图2为阳极单元装配示意图；

图3为螺孔卡座固定钛合金异形筒件筒壁示意图；

图4为图3中A部位箭头所示方向螺孔卡座夹持件放大图；

图5为扫描式微弧氧化系统连接示意图。

图中，1-电源单元，2-阳极单元，21-工作台，210-排液槽，211-螺孔卡座，22-第一控制系统，220-无级变速电机，23-旋转导电滑环，3-阴极单元，31-阴极喷头，32-第二控制系统，4-钛合金异形筒件。

具体实施方式

以下结合具体实施例对一种钛合金异形筒件微弧氧化装置及方法作进一步的详细描述，这些实施例只用于比较和解释的目的，本发明不限定于这些实施例中。

图1、图2和图5为本发明提供的一种钛合金异形筒件微弧氧化装置，包括电源单元1、阳极单元2、阴极单元3，电源单元1正极和阳极单元2相连接，电源单元1负极和阴极单元3相连接。

阳极单元2包括圆盘式工作台21、第一控制系统22和旋转导电滑环23；工作台21用于承载固定钛合金异形筒件4，第一控制系统22用于调控所述工作台21的旋转，旋转导电滑环23用于连接电源单元1正极和工作台21上的钛合金异形筒件4。

第一控制系统22包括可移动的控制箱，控制箱内设置有无级变速电机220，工作台21与无级变速电机220输出轴转动连接。工作台21与无级变速电机220之间的控制箱外表面设置有旋转导电滑环23，旋转导电滑环23与无级变速电机220输出轴同轴安装，旋转导电滑环23的一端连接微弧氧化电源阳极线，另一端与异形筒件电连接，可避免电源与筒件直接连接造成的电线缠绕，也提高微弧氧化的安全性和便捷性。

需要说明的是，本发明的钛合金异形筒件的轮廓为中心轴对称的回转体，其内、外表面需要安装固定设备，内、外表面具有不规则的凹、凸面，所以称之为异形筒件。

圆盘式工作台21为钛合金异形筒件的支撑固定平台，考虑到微弧氧化过程中需要在钛合金异形筒件表面喷淋氧化电解液，圆盘式工作台21为一端封闭的筒状结构，且圆盘式工作台直径大于钛合金异形筒体外径。实际加工中，需要在钛合金异形筒件表面喷淋氧化电解液，便于微弧氧化过程中喷淋在筒件表面的氧化电解液回收和循环利用，同时将钛合金异形筒件固定在合适的位置，圆盘式工作台21支撑面包括中心区域和周边区域，中心区域设有至少一个排液槽210。

不同的钛合金异形筒件具有尺寸差异，为了提高微弧氧化装置的适用性，本发明通过可拆卸安装在圆盘式工作台21的中心区域的螺孔卡座211固定支撑钛合金异形筒件。可根据钛合金异形筒件尺寸选择螺孔卡座的安装位置和安装数量。

具体的，圆盘式工作台21中心区域为网格状，网格孔形成密布的螺孔卡座211安装孔，便于匹配安装不同位置的螺孔卡座211，同时可根据筒体尺寸和重量选择螺孔卡座固定点位置和数量。微弧氧化过程中，钛合金异形筒件需要旋转，为了平稳运行，钛合金异形筒件与无级变速电机220输出轴同轴放置。

为了便于安装固定筒体，圆盘式工作台21的中心区域安装有螺孔卡座211。螺孔卡座211包括开设有螺纹孔的第一夹持件和开设有螺纹孔的第二夹持件，第一夹持件和第二夹持件的螺纹孔分别与圆盘式工作台21中心区域的网格孔对齐，通过螺钉连接将螺孔卡座211固定在圆盘式工作台21的中心区域，从而将筒体壁夹持在第一夹持件和第二夹持件之间，实现钛合金异形筒件在圆盘式工作台21上的固定安装。图3为螺孔卡座固定钛合金异形筒件筒壁示意图，图4为图3中A部位箭头所示方向螺孔卡座夹持件放大图。

螺孔卡座211的数量至少为2个，可根据钛合金异形筒件的尺寸和重量确定。优选地，沿钛合金异形筒件底面圆周方向，均匀且对称设置多个螺孔卡座211，相邻螺孔卡座211的圆心角为15℃～120℃，采用多点螺孔卡座211夹固钛合金异形筒件。

可以理解的是，圆盘式工作台21中心区域为密布网格槽，在提供不同尺寸、不同位置、不同数量的定位点之外，密布网格槽的设置还可以在保证强度的同时减轻圆盘式工作台的重量。

需要说明的是，微弧氧化过程中需要在筒件表面喷淋氧化电解液，为了便于氧化电解液的回收和循环利用，需要保证氧化电解液从排液槽210定向排出而不会从圆盘式工作台底部渗出。

在一种可能的实施方式中，圆盘式工作台21中心区域的网格孔非通孔。在喷淋过程中，需要保证氧化电解液及时排出，以免部分筒件浸没在氧化电解液中，因此，优选地，周边区域的高度等于或低于中心区域，且中心区域的至少部分网格槽底面和/或侧面开有与排液槽连通的径向通孔，使得排液槽能够及时、实时地排出。

在一种可能的实施方式中，圆盘式工作台21为一端封闭的筒状结构，筒底为一体成型的双层结构，包括自下而上同轴设置的实心板状层和网格层，所述网格层的直径小于实心板状层，实心板状层上表面稀疏均匀设置有多个同心设置的溢流槽，实心板状层中开设有与溢流槽相通的径向通孔，径向通孔的另一端与排液槽连通，使得氧化电解液能够利用实心板状层和网格层的高度差直接透过网格层流入排液槽，还能够透过网格层流入实心板状层的排液通道进入排液槽，进行辅助排液。

另外，工作台需要和钛合金异形筒件绝缘，所以制作材料选用耐腐蚀、绝缘性好的材料，示例性地，工作台直径尺寸约为φ800，材料选用PVC板制作。

具体的，阴极单元3包括阴极喷头31和第二控制系统32。阴极喷头31通过活动机械臂与第二控制系统32连接。第二控制系统32用于调整阴极喷头31与钛合金异形筒件4的间距，使喷头沿筒体外表面母线方向往复移动进行扫描喷淋氧化电解液。

实施时，在无级变速电机220与圆盘式工作台21通过输出轴进行连接传导，第一控制系统22通过无级变速电机220控制固定在圆盘式工作台21上的筒体的旋转，根据筒体尺寸、形状、膜层氧化需求，第二控制系统32通过机械波控制阴极喷头的位置，并控制喷头扫描速率和电解液喷淋量，使得微弧氧化过程中的阴极喷头扫描速率和电解液喷淋量与圆盘式工作台旋转速率匹配。

本发明还提供了一种钛合金异形筒件微弧氧化方法，采用上述的装置，包括如下步骤：

步骤1：钛合金异形筒件表面清理；

先使用有机溶剂对钛合金异形筒件表面进行清洗，去除氧化部位因机加工残留的油渍及胶类物质；

步骤2：对非氧化区进行密封保护；

将清洗后的钛合金异形筒件上、下端面，即内外表面结合处，以及内、外表面仪器装配所需的非氧化区等采用防水密封胶布及免钉胶进行密封保护；

步骤3：通过螺孔卡座将钛合金异形筒件固定于工作台，连接微弧氧化系统；

将密封保护后的钛合金异形筒件通过工作台表面的螺孔卡座固定于工作台上，并与电源阳极线连接作为氧化体系阳极，将阴极喷头与电源阴极线连接作为氧化体系阴极，调整氧化系统阴极喷头与钛合金异形筒件的间距，设定旋转圆盘工装转速，使喷头沿筒体外表面母线方向往复移动进行扫描氧化；

步骤4：微弧氧化完成后，对钛合金异形筒件进行后处理；

扫描结束后，切断氧化系统电源，采用去离子水对钛合金异形筒件外表面进行反复冲洗，对盲孔，焊缝等结构部位使用压缩空气进行氧化电解液清除，之后清除壳体上所有密封保护胶布及免钉胶并进行干燥。

需要说明的是，在步骤1中，所用有机溶剂为丙酮，酒精或汽油，清洗的目的在于去除表面因机加造成的油脂，粉尘等多余物。

在步骤2中，密封保护的目的在于，防止氧化过程中氧化电解液渗透导致局部出现非必要氧化变色及氧化膜覆盖。

在步骤3中，扫描式微弧氧化系统的阴极喷头包含不锈钢阴极板与氧化电解液喷射装置，与电源阴极线连接作为氧化体系阴极。微弧氧化工艺参数设置电压范围300V～360V，氧化电流范围5A～8A，脉冲频率400Hz-500Hz，占空比3％-15％，氧化电解液通过冷水机循环控制保证工作时温度不超过30℃，扫描氧化时间根据实际工件尺寸而定。微弧氧化电源可采用哈工大研制CCHEM-350型专用微弧氧化脉冲电源。

微弧氧化所需的氧化电解液为碱性溶液体系，主要成分包括磷酸钠，氢氧化钾，铝酸钠，硅酸钠和铁氰化钾，pH控制在8～13，过大或过小均会导致溶解速率增大，不利于膜层生长。

具体的，阴极喷头与钛合金异形筒件的间距为0.5cm～2.0cm，工作台转速为5r/min～200r/min，喷头沿钛合金异形筒件外表面母线方向移速为5cm/min～15cm/min，通过调整阴极、阳极距离，工作台转速及喷头移动速率等参数，保证氧化系统工作时喷射的氧化电解液均匀覆盖壳体外表面，待氧化区在一定电流密度下具有足够离子交换浓度发生氧化反应。

需要说明的是，在步骤4中，采用去离子水对钛合金异形筒件外表面进行反复冲洗，目的在于不存在氧化电解液残留。

本发明在钛合金异形筒件外表面制备的微弧氧化膜层为灰色或灰褐色，膜层厚度在10μm～20μm之间，根据工艺特点制备出的氧化膜由内层致密的晶态陶瓷层和外层疏松的非晶态氧化层组成，主要成分为TiO₂。

本发明在钛合金异形筒件外表面制备的高发射率微弧氧化膜层可满足室温环境下发射率大于0.90，600℃下发射率大于0.85，内表面机加状态室温发射率约为0.27。同时膜层与基体结合力优异，附着力大于30MPa。

采用本发明方法在钛合金异形筒件外表面制备的膜层具有优异的耐蚀性和高的发射率，在保证环境腐蚀防护前提下，满足飞行器高速飞行过程中气动热通过红外辐射实现快速降温，同时由于微弧氧化膜特有的晶体陶瓷层结构具有硬度高的特性，硬度可达450-600HV，可以有效增强壳体的耐磨特性，对于钛合金异形筒件形成了多重功能性保护，整体性能提升明显。

实施例1

制作如图1-5所示一种钛合金异形筒件微弧氧化装置，包括电源单元1、阳极单元2、阴极单元3，电源单元1正极和阳极单元2相连接，电源单元1负极和阴极单元3相连接，阳极单元2包括圆盘式工作台21、第一控制系统22和旋转导电滑环23；工作台21用于承载固定钛合金异形筒件4，第一控制系统22用于调控所述工作台21的旋转，旋转导电滑环23用于连接电源单元1正极和工作台21上的钛合金异形筒件4。

实施例2

要进行微弧氧化的钛合金异形筒件工件1大致为上、下无底面的圆直筒，高度400mm，外径650mm。

利用实施例1的装置，采取如下步骤对工件1进行微弧氧化：

步骤1：先使用有丙酮对钛合金异形筒件表面进行清洗，去除氧化部位因机加工残留的油渍及胶类物质；

步骤2：将清洗后的钛合金异形筒件上、下端面即内外表面结合处，以及内、外表面仪器装配所需的非氧化区采用防水密封胶布及免钉胶进行密封保护；

步骤3：将密封保护后的钛合金异形筒件固定于工作台上，并与电源阳极线连接作为氧化体系阳极，将阴极喷头与电源阴极线连接作为氧化体系阴极，调整氧化系统阴极喷头与钛合金异形筒件的间距为2cm，设定工作台转速200r/min，与喷头沿壳体外表面母线方向移速5cm/min，氧化工艺参数设置电压范围300V-320V，氧化电流范围5A-6A，频率400Hz，占空比3％，氧化电解液通过冷水机循环控制保证工作时温度不超过30℃，扫描氧化时间需要120min；

步骤4：扫描结束后，切断氧化系统电源，采用去离子水对钛合金异形筒件外表面进行反复冲洗，对盲孔，焊缝等结构部位使用压缩空气进行氧化电解液清除，之后拆除钛合金异形筒件上所有密封保护胶布并进行干燥。

本实施方式在钛合金异形筒件外表面制备出的微弧氧化膜为灰色，厚度约12～18μm，常温发射率0.91，600℃发射率0.85，膜层与基体结合力31.2MPa。

实施例3

要进行微弧氧化的钛合金异形筒件工件2大致为上、下无底面的圆直筒，高度800mm，外径400mm。

利用实施例1的装置，采取如下步骤对工件2进行微弧氧化：

步骤1：先使用有丙酮对钛合金异形筒件表面进行清洗，去除氧化部位因机加工残留的油渍及胶类物质；

步骤2：将清洗后的钛合金异形筒件上、下端面即内外表面结合处，以及内、外表面仪器装配所需的非氧化区采用防水密封胶布及免钉胶进行密封保护；

步骤3：将密封保护后的钛合金异形筒件固定于工作台上，并与电源阳极线连接作为氧化体系阳极，将阴极喷头与电源阴极线连接作为氧化体系阴极，调整氧化系统阴极喷头与钛合金异形筒件的间距为2cm，设定工作台转速200r/min，与喷头沿壳体外表面母线方向移速15cm/min，氧化工艺参数设置电压范围350V-360V，氧化电流范围5A-7A，频率500Hz，占空比15％，氧化电解液通过冷水机循环控制保证工作时温度不超过30℃，扫描氧化时间需要180min；

步骤4：扫描结束后，切断氧化系统电源，采用去离子水对钛合金异形筒件外表面进行反复冲洗，对盲孔，焊缝等结构部位使用压缩空气进行氧化电解液清除，之后拆除钛合金异形筒件上所有密封保护胶布并进行干燥。

本实施方式在钛合金异形筒件外表面制备出的微弧氧化膜为灰色，厚度约16～20μm，常温发射率0.96，600℃发射率0.89，膜层与基体结合力30.7MPa。

实施例4

要进行微弧氧化的钛合金异形筒件工件3大致为圆锥筒，高度560mm，底面外径350mm。

利用实施例1的装置，采取如下步骤对工件3进行微弧氧化：

步骤1：先使用有丙酮对钛合金异形筒件表面进行清洗，去除氧化部位因机加工残留的油渍及胶类物质；

步骤2：将清洗后的钛合金异形筒件上、下端面即内外表面结合处，以及内、外表面仪器装配所需的非氧化区采用防水密封胶布及免钉胶进行密封保护；

步骤3：将密封保护后的钛合金异形筒件固定于工作台上，并与电源阳极线连接作为氧化体系阳极，将阴极喷头与电源阴极线连接作为氧化体系阴极，调整氧化系统阴极喷头与钛合金异形筒件的间距为1cm，设定工作台转速120r/min，与喷头沿壳体外表面母线方向移速8cm/min，氧化工艺参数设置电压范围320V-350V，氧化电流范围6A-8A，频率500Hz，占空比10％，氧化电解液通过冷水机循环控制保证工作时温度不超过30℃，扫描氧化时间需要150min；

步骤4：扫描结束后，切断氧化系统电源，采用去离子水对钛合金异形筒件外表面进行反复冲洗，对盲孔，焊缝等结构部位使用压缩空气进行氧化电解液清除，之后拆除钛合金异形筒件上所有密封保护胶布并进行干燥。

本实施方式在钛合金异形筒件外表面制备出的微弧氧化膜为灰色，厚度约14～19μm，常温发射率0.94，600℃发射率0.86，膜层与基体结合力31.3MPa。

实施例5

要进行微弧氧化的钛合金异形筒件工件4为葫芦状异形筒件，高度640mm，有部分内凹空腔下陷面，最大外径为550mm，最小外径为300mm。

利用实施例1的装置，采取如下步骤对工件4进行微弧氧化：

步骤1：先使用有丙酮对钛合金异形筒件表面进行清洗，去除氧化部位因机加工残留的油渍及胶类物质；

步骤2：将清洗后的钛合金异形筒件上、下端面即内外表面结合处，以及内、外表面仪器装配所需的非氧化区采用防水密封胶布及免钉胶进行密封保护；

步骤3：将密封保护后的钛合金异形筒件固定于工作台上，并与电源阳极线连接作为氧化体系阳极，将阴极喷头与电源阴极线连接作为氧化体系阴极，调整氧化系统阴极喷头与钛合金异形筒件的间距为1.2cm，设定工作台转速140r/min，与喷头沿壳体外表面母线方向移速10cm/min，氧化工艺参数设置电压范围320V-350V，氧化电流范围6A-8A，频率500Hz，占空比10％，氧化电解液通过冷水机循环控制保证工作时温度不超过30℃，扫描氧化时间需要150min；

步骤4：扫描结束后，切断氧化系统电源，采用去离子水对钛合金异形筒件外表面进行反复冲洗，对盲孔，焊缝等结构部位使用压缩空气进行氧化电解液清除，之后拆除钛合金异形筒件上所有密封保护胶布并进行干燥。

本实施方式在钛合金异形筒件外表面制备出的微弧氧化膜为灰色，厚度约11～16μm，常温发射率0.96，600℃发射率0.88，膜层与基体结合力32.5MPa。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种钛合金异形筒件微弧氧化方法，其特征在于，所述方法采用的装置包括电源单元（1）、阳极单元（2）和阴极单元（3）；

所述电源单元（1）正极和所述阳极单元（2）相连接，所述电源单元（1）负极和所述阴极单元（3）相连接；

所述阳极单元（2）包括工作台（21）和第一控制系统（22）；所述工作台（21）用于承载固定钛合金异形筒件（4），所述第一控制系统（22）用于调控所述工作台（21）的旋转；

所述第一控制系统（22）包括控制箱，控制箱内设置有无级变速电机（220），工作台（21）与无级变速电机（220）输出轴转动连接；

所述阳极单元（2）还包括有与无级变速电机（220）输出轴同轴安装的旋转导电滑环（23）；

所述旋转导电滑环（23）设置在所述工作台（21）与无级变速电机（220）之间的控制箱外表面，所述旋转导电滑环（23）的一端连接微弧氧化电源阳极线，另一端与钛合金异形筒件电连接；

所述阴极单元（3）包括阴极喷头（31）及驱动并控制阴极喷头（31）的第二控制系统（32）；

所述钛合金异形筒件微弧氧化方法，包括如下步骤：

步骤1：钛合金异形筒件表面清理；

步骤2：对非氧化区进行密封保护；

步骤3：将密封保护后的钛合金异形筒件（4）固定于工作台（21）上，通过旋转导电滑环（23）与电源单元（1）阳极连接，将阴极喷头（31）与电源单元（1）阴极连接；阴极喷头（31）与钛合金异形筒件（4）外表面的间距为0.5cm~2.0cm，工作台（21）转速为5r/min~200r/min，喷头沿钛合金异形筒件（4）沿母线方向移速为5cm/min~15cm/min；

步骤4、通过第一控制系统（22）设定工作台（4）的转速，通过第二控制系统（32）调整阴极喷头（31）与钛合金异形筒件（4）的间距，使阴极喷头（31）垂直于钛合金异形筒件（4）外表面且沿钛合金异形筒件（4）母线方向往复移动喷淋氧化电解液；所述氧化电解液主要成分包括磷酸钠、氢氧化钾、铝酸钠、硅酸钠和铁氰化钾，pH控制在8~13；

步骤5：微弧氧化完成后，对钛合金异形筒件进行后处理；

所述钛合金异形筒件微弧氧化制备的膜层为灰色或灰褐色，厚度在10μm~20μm之间，由内层致密的晶态陶瓷层和外层疏松的非晶态氧化层组成，主要成分为TiO₂，室温环境下发射率大于0.90，600℃下发射率大于0.85，膜层与基体附着力大于30MPa。

2.根据权利要求1所述的钛合金异形筒件微弧氧化方法，其特征在于，所述工作台（21）表面设有排液槽（210）。

3.根据权利要求1所述的钛合金异形筒件微弧氧化方法，其特征在于，所述工作台（21）材质为耐腐蚀的绝缘材料。

4.根据权利要求1所述的钛合金异形筒件微弧氧化方法，其特征在于，所述步骤1中，采用有机溶剂进行表面清理。

5.根据权利要求1所述的钛合金异形筒件微弧氧化方法，其特征在于，所述步骤3中，阴极喷头（31）与钛合金异形筒件（4）外表面的间距为1.0cm，工作台（21）转速为120r/min，喷头沿钛合金异形筒件（4）沿母线方向移速为8cm/min。

6.根据权利要求1所述的钛合金异形筒件微弧氧化方法，其特征在于，所述步骤4中，所述氧化电解液工作温度不超过30℃。

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