CN114232044A - 热电化学氧化夹具 - Google Patents

Abstract

热电化学氧化夹具，包括夹具一、夹具二和圆筒形电极，夹具一和夹具二具有中空管路，圆筒形电极两端开口，两端开口工件夹在夹具一和夹具二之间，夹具一和夹具二的中空管路分别与电解液流通管路相接，圆筒形电极内置于两端开口工件内，圆筒形电极的端部固定在夹具一和/或夹具二之中。本发明的装置，中空圆筒电极与水流方向同向设置，水流直接穿电极而过，避免了水流冲击电极，并且电极完全内置在镀腔内不伸出镀腔，从而避免了内置电极对镀腔流场的影响，有利于镀腔保持均匀的流场形成高质量的热电化学氧化涂层。

Description

热电化学氧化夹具

技术领域

本发明涉及热电化学氧化领域，具体涉及一种对两端开口工件如内燃机缸体内壁进行热电化学氧化处理的装置。

背景技术

典型的内燃机缸体近似为两端开口的环形件，目前已有一些专门对此类环形件内壁进行电镀或微弧氧化的装置。现有的方法是将两端开口工件两端密封形成镀腔，一端伸入电极，另一端通入电解液，然后在电极和工件上接电源两极，从而实现对两端开口工件内壁的电镀或微弧氧化处理。例如申请号为2020111886026的公开了一种可以提高环形件内表面电镀层均匀性的镀腔，并通过一端为球形的电极来改善镀腔内的水流流场均匀性以提高镀膜均匀性；申请号为2017104689337的中国发明专利公开了一种全铝发动机缸体内壁陶瓷化夹具，并通过电极一端内凹的缓冲坑来缓冲水流对电极的冲击，以维持镀腔内的电场的稳定性实现缸体内壁的所镀陶瓷膜的均匀性。这些内置电极虽然对伸入镀腔的端部都进行了处理但仍不可避免的会受流动的电解液的冲击，导致电场、流场的均匀性和稳定性受到破坏。此外，电极伸出镀腔时，电极与镀腔内的电解液流向总会形成一定的夹角，也会对电解液流场造成很大的扰动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可极大改善内燃机缸体内壁镀膜均匀性的热电化学氧化装置。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案具体如下：

热电化学氧化夹具，包括夹具一、夹具二和圆筒形电极，夹具一和夹具二具有中空管路，圆筒形电极两端开口，两端开口工件夹在夹具一和夹具二之间，两端开口工件中腔与夹具一和夹具二的中空管路互通构成内径相同的电解液流通通道。夹具一和夹具二的中空管路再参照现有技术常用的方式分别与电解液流通管路相接，将电解液存储、循环、过滤、散热等部件连接起来。圆筒形电极内置于两端开口工件内，最好将圆筒形电极与两端开口工件的轴线重合，这样在圆筒形电极和两端开口工件上加载电流后，圆筒形电极外壁与两端开口工件内壁之间就可以形成均匀的电场。圆筒形电极的端部固定在夹具一和/或夹具二之中，圆筒形电极的端部伸出两端开口工件伸入夹具可以使电极、夹具共同形成一个缓冲部以避开端部不规则电场和流场对反应界面的影响，为了消减这种影响可以尽可能多的增加缓冲部的长度。

进一步的，圆筒形电极的端部通过若干连接件固定在夹具一和/或夹具二之中，连接件可以视圆筒形电极的重量、放置方式等因素而使用片状、杆状、管状等形状的连接件，其中一个连接件是导电部件，这个导电部件的两端分别固定在圆筒形电极和夹具上，并且有一部分伸出夹具之外以便接导线。优选的，连接件和导电部件都为片状，片状的导电片平行于圆形电极的轴线，这种设置的目的是使片状的连接件与电解液的流通方向平行，以减少连接件对水流流场的干扰，必要时，还可以将片状连接件的侧边做成流线型以进一步降低这种干扰。

进一步的，圆筒形电极的端部通过导流组件固定在夹具一和夹具二中，导流组件具有若干导流翅片，其中一个导流翅片是导电翅片，导电翅片与其他翅片外形相同是导流组件的一部分，导电翅片的一端与圆筒形电极电连接，导电翅片的另一端伸出夹具之外并与导线连接。优选的，导流翅片沿圆筒形电极径向分布均匀，相邻导流翅片的夹角相等。

进一步的，导流翅片为矩形片，圆筒形电极两端的导流翅片对称分布，且对称分布的两个导流翅片位于同一平面上。

进一步的，导流组件包括外环和内环，导流翅片位于外环和内环之间，外环粘在或嵌在夹具内壁上，导流组件为两个，其中一个导流组件的内环内壁嵌有导电圆环，所述圆筒形电极的一端固定在导电圆环中，导电圆环以紧固、焊接等方式与圆筒形电极形成良好的接触，导电翅片则与导电圆环以焊接、一体成型等方式形成电连接。圆筒形电极的另一端可活动的插在另一个导流组件的内环中以便于圆筒形电极、工件、夹具的拆卸和更换。

进一步的，夹具包括夹板和接头，夹板和接头的形状、材质可以是现有技术中的常用形式，夹板和接头内具有与两端开口工件内径相同的中空管路，以便于与两端开口工件的空腔组成内径相同的电解液流通通道，保持电解液流场的均匀性和稳定性。

进一步的，夹板上还具有与所述两端开口工件外径相同的环形凹槽，两端开口工件外径的两端卡在环形凹槽内，夹板凹槽的底面或侧面还可以增加放置O型圈的浅槽以增加密封性。

进一步的，夹具一、两端开口工件、圆筒形电极和夹具二为竖直放置或水平放置，其中的电解液流通方向可以是向上、下、左或右。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

本发明的装置，中空圆筒电极与水流方向同向设置，水流直接穿电极而过，避免了水流冲击电极，并且电极完全内置在镀腔内不伸出镀腔，从而最大程度上避免内置电极对镀腔流场的影响，有利于镀腔保持均匀的流场以形成高质量的热电化学氧化涂层；本发明电极两端的导流翅片一方面将电极固定在镀腔中部从而在电极与缸体内壁之间形成均匀电场，另一方面将外部电流引入电极，同时导流翅片本身还能起到稳定流场均匀性的作用。

附图说明

图1是本发明实施例1中的缸体简化结构示意图；

图2是本发明实施例1中的缸体内壁热电化学氧化装置主视图；

图3是本发明实施例1中的缸体内壁热电化学氧化装置俯视图；

图4是本发明实施例1中的缸体内壁热电化学氧化装置仰视图；

图5是图3中的A-A剖面图；

图6是图3中的B-B剖面图；

图7是接头一内的导流组件结构示意图；

图8是接头二内的导流组件结构示意图；

图9是本发明实施例2中装置的结构示意图；

图10是本发明实施例3中装置的结构示意图；

以上图1-9中，1夹板一；2接头一；3夹板二；4接头二；5缸体；6导流翅片；7导电圆环；8导电翅片；9圆筒形电极；10内环；11外环。

具体实施方式：

下面将结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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。

实施例1：

如图1-8所示，一种对内燃机缸体内壁进行热电化学氧化处理的装置，包括夹具一、夹具二、圆筒形电极9和导流组件。圆筒形电极9的是镀铱钛电极或者不锈钢电极，夹具一、夹具二可以使用金属、PVC、PE等制作。夹具一包括夹板一1和接头一2，夹具二包括夹板二3和接头二4，夹板一1、接头一2、夹板二3和接头二4中具有与缸体内径相同的中空管路。夹板一1、夹板二3可参照现有技术使用通用的辅助工具实现固定、移动、对齐、加紧等操作，比如螺杆、自动升降机构、机械臂等等。接头二4与电解液进水管相接，接头一2与电解液出水管相接，电解液进、出水管则与电解液储存容器、循环泵等组成循环回路。缸体5夹在夹板一1和夹板2之间，接头二4、夹板二3、缸体5、夹板一1、接头一2的中空腔依次相连组成同内径的电解液流通管路。

接头一2和接头二4中各有一个导流组件。导流组件包括导流翅片6、外环11和内环10，导流翅片6的两端固定在外环11和内环10上或与外环11、内环10一体成型，外环11粘在或嵌在接头(2、4)内壁上。接头一2内的导流组件的导流翅片中的一个为导电翅片8，导电翅片8外形与导流翅片6的外形相同，导电翅片8的一端伸出接头一2用于接导线。接头一2内的导流组件的内环10内壁上嵌有导电圆环7(图3、图7)，圆筒形电极9的一端固定在导电圆环7中，导电圆环7以紧固、焊接等方式与圆筒形电极9形成良好的接触，导电翅片8则与导电圆环7以焊接、一体成型等方式形成连接，实际上圆筒形电极9与夹具一固定为一体。需要说明的是，导电翅片8也可以直接焊接在圆筒形电极9上，导电翅片8外表也可以包覆一层绝缘材料，同样的包覆了绝缘材料的导电翅片8与其他导流翅片6的外形也是一致的。圆筒形电极9的另一端可活动的插在接头二4中导流组件的内环10中。

本实施例的装置在使用时，先将圆筒形电极9穿过缸体5，圆筒形电极9的下端插入下部导流组件的内环中，然后将缸体放置在夹板二3上，加紧夹板一1和夹板二3将缸体5夹住，电源正极接在缸体5上，电源负极接导电翅片8，开启循环泵后，电解液依次流过接头二4、夹板二3、缸体5、夹板一1、接头一2，再开启电源，缸体5内壁上发生微弧氧化或热电化学氧化以生成复合陶瓷涂层。由于圆筒形电极9内部中空，电解液在流过圆筒形电极9时，圆筒形电极9内外的电解液的流场是一致的，从而避免了内置电极对镀腔流场的扰动，使镀腔内保持均匀的电场和流场，从而在缸体5内壁上生成均匀的高质量涂层。之后，关掉电源和循环泵，移开夹具一，取出加工好的缸体5。

实施例2

如图9所示，本实施例与实施例1不同之处在于，接头一2、接头二4上具有与缸体5端部结构相适应的凹槽。凹槽侧壁或顶壁上还可以参照现有技术设置用于放置O型密封圈或垫圈的环形槽，以增加密封效果。

实施例3

图10所示是本发明的装置整体上水平放置的情形，圆筒形电极的两端通过两个片状的连接件固定在接头内，其中一个片状连接件是导电部件。

Claims (10)

1.热电化学氧化夹具，其特征在于，包括夹具一、夹具二和圆筒形电极，夹具一和夹具二具有中空管路，圆筒形电极两端开口，两端开口工件夹在夹具一和夹具二之间，夹具一和夹具二的中空管路分别与电解液流通管路相接，圆筒形电极内置于两端开口工件内，圆筒形电极的端部固定在夹具一和/或夹具二之中。

2.根据权利要求1所述的热电化学氧化夹具，其特征在于，所述圆筒形电极的端部通过若干连接件固定在夹具一和/或夹具二之中，若干连接件中的其中一个是导电部件，导电部件的一个部分与所述圆筒形电极电连接，导电部件的另一部分伸出夹具之外并与导线连接。

3.根据权利要求2所述的热电化学氧化夹具，其特征在于，所述连接件为片状，所述导电部件为导电片，且所述连接件平行于所述圆筒形电极的轴线。

4.根据权利要求1所述的热电化学氧化夹具，其特征在于，所述圆筒形电极的端部通过导流组件固定在夹具一和夹具二中，导流组件具有若干导流翅片，其中一个导流翅片是导电翅片，导电翅片的一端与所述圆筒形电极电连接，导电翅片的另一端伸出夹具之外并与导线连接。

5.根据权利要求4所述的热电化学氧化夹具，其特征在于，所述导流翅片沿所述圆筒形电极径向分布，相邻导流翅片的夹角相等。

6.根据权利要求5所述的热电化学氧化夹具，其特征在于，所述导流翅片为矩形片，所述圆筒形电极两端的导流翅片对称分布，且对称分布的两个导流翅片位于同一平面上。

7.根据权利要求4所述的热电化学氧化夹具，其特征在于，所述导流组件包括外环和内环，导流翅片位于外环和内环之间，导流组件为两个，其中一个导流组件的内环内壁具有导电圆环，所述圆筒形电极的一端固定在导电圆环中，所述导电翅片与导电圆环电连接，所述圆筒形电极的另一端可活动的插在另一个导流组件的内环中。

8.根据权利要求1所述的热电化学氧化夹具，其特征在于，所述夹具包括夹板和接头，夹板和接头内具有与两端开口工件内径相同的中空管路。

9.根据权利要求8所述的热电化学氧化夹具，其特征在于，所述夹板上还具有与所述两端开口工件外径相同的环形凹槽，所述两端开口工件外径的两端卡在环形凹槽内。

10.根据权利要求1-9任一所述的热电化学氧化夹具，其特征在于，所述夹具一、两端开口工件、圆筒形电极和夹具二为竖直放置或水平放置。

Images