微弧氧化设备

本技术涉及实验设备，具体涉及一种微弧氧化设备。

背景技术：

1、微弧氧化（即micro-arc oxidation，mao）技术具体原理如下：将铝合金浸没于特定电解液中作为阳极，将钢制氧化槽或其他导电材料作为阴极与电解液充分接触，当施加高电压时，阳极金属表面会迅速出现一层新生的氧化物绝缘薄膜。阳极金属表面的绝缘薄膜会使电源输出的电压持续上升，当上升到某个临界值时（击穿电压），绝缘薄膜上某些薄弱区域会率先被击穿，并伴随出现弧光放电的现象。灼热的弧光使局部区域形成超高温区域，区域内的氧化物及金属被熔融，当这些熔融物和电解液接触后，因激冷作用在金属表面形成陶瓷相氧化膜。由于电击穿总发生在薄膜相对薄弱处，便不断重复“击穿放电-熔融烧结-激冷固化-膜生长”的过程，最终在阳极金属表面形成了均匀的微弧氧化膜（即mao膜）。

2、在制备铝合金试样的微弧氧化膜时，需要使电解液温度保持在60℃以下，才能保证铝合金试样表面形成的微弧氧化膜具有较好的质量，并且电解液温度越低（但不得低于电解液凝固点），所获得的微弧氧化膜的质量越好，微弧氧化膜越致密，膜层耐腐蚀性和耐磨性均会提升。工业上通常是将设置容积较大的氧化槽，同时通过搅拌装置促进电解液流动，从而使弧光放电产生的热量及时被分散至氧化槽，以保证电解液的温度符合要求。但是，在实验室环境中，由于空间限制无法配备容积较大的氧化槽，只能通过冷水机组提供温度为5℃左右的冷却水对氧化槽进行水浴降温，但是这种方式对于电解液的降温作用有限，在铝合金试样弧光放电的过程中经常会由于局部电解液温度过高，影响制备微弧氧化膜的质量，导致试件良品率低。

3、在论文《基于6061铝合金的mao-ldhs复合膜的制备及改性研究》中公开了一种微弧氧化设备，主要包括微弧氧化专用电源和配套设备，微弧氧化电源为自主搭建的电源，配套设备包括氧化槽、循环冷却部分以及搅拌部分，其中，微弧氧化电源的正极通过铜线连接试样，负极通过铜线连接一块规格为60mm×20mm×2mm的304不锈钢板；循环冷却系统使用成都润璟电子科技有限公司生产的sa-02 工业冷水机组，冷却水为去离子水；氧化槽使用垒固牌 2000ml夹套烧杯；搅拌系统使用奥突斯公司生产的 750w-30l 型空压机通过向电解液中通入空气到达搅拌的效果。在该论文中，通过工业冷水机组以及夹套烧杯为电解液提供水浴降温，通过空压机向电解液中通入空气进行空气搅拌以提高电解液的流动性，能够使电解液温度保持在35℃以下，毋庸置疑，该论文公开的技术方案是所属技术领域的一种有益的尝试，但是对于降低电解液温度的技术方案仍有改进的空间。

技术实现思路

1、有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种微弧氧化设备，在进行微弧氧化之前，能够更快的使电解液的温度降低至20℃，减少实验准备时长；在进行微弧氧化时，能够有效降低电解液的温度，抑制弧光放电导致的电解液升温，保证电解液的温度保持在25℃以下，从而保证制备微弧氧化膜的质量，提升试件的良品率。

2、本实用新型中的一种微弧氧化设备，包括微弧氧化电源、氧化槽、循环冷却系统以及冷气搅拌系统；所述微弧氧化电源的正极用于与试样连接，所述微弧氧化电源的负极用于与钢板连接；所述氧化槽设置有第一腔室和第二腔室，所述第一腔室的开口向上，所述第一腔室内设置有电解液，所述第二腔室内设置有用于为电解液降温的冷却水；所述循环冷却系统的出水管与所述第二腔室的进水口连接，所述循环冷却系统的进水管与所述第二腔室的出水口连接；所述冷气搅拌系统包括冷却槽、冷却管以及气泵，所述冷却槽内设置有冷却介质，所述冷却管置于所述冷却介质内，并且所述冷却管的进气口和出气口均向上伸出于所述冷却介质，所述气泵的进气管与所述出气口连接，所述气泵的出气管伸入所述电解液中。

3、进一步，所述冷却管为u形铜管。

4、进一步，所述冷却介质为冰块或者冰水混合物。

5、进一步，所述气泵的出气管的尾端间隔设置有多个出气孔，多个所述出气孔均位于所述电解液的液面之下。

6、进一步，所述气泵的进气管与所述冷却管的连接处设置有密封胶圈。

7、进一步，所述氧化槽包括外槽体以及设置在所述外槽体的内部的内槽体，所述内槽体的内部形成所述第一腔室，所述内槽体与外槽体之间形成所述第二腔室。

8、进一步，所述氧化槽为夹层烧杯。

9、进一步，所述循环冷却系统为工业冷水机组。

10、本实用新型的有益效果是：

11、（1）本实用新型的循环冷却系统能够提供冷却水对第一腔室内的电解液进行水浴降温，同时冷气搅拌系统能够向电解液通入经过冷却的冷空气，一方面，冷空气能够对电解液进行搅拌促进电解液流动，能够使第一腔室内各个位置的电解液的温度分布更加均匀，能够提升冷却水的水浴降温效果，另一方面，通入电解液的冷空气能够降低电解液的温度，起冷气降温作用；

12、（2）本实用新型在进行微弧氧化之前，能够更快的使电解液的温度降低至20℃左右，减少实验准备时长；在进行微弧氧化时，能够有效降低电解液的温度，抑制弧光放电导致的电解液升温，保证电解液的温度保持在25℃以下，从而保证制备微弧氧化膜的质量，提升试件的良品率；

13、（3）本实用新型的冷却管为u形铜管，具有良好的导热性，能够保证冷却管内的空气能够被充分冷却；

14、（4）本实用新型的冷却介质为冰块或者冰水混合物，冰块或者冰水混合物的制备简便，制备成本低，并且便于更换；

15、（5）本实用新型的气泵的出气管的尾端的多个出气孔，能够从不同的位置排出冷空气，能够提升搅拌的效果，并且出气孔沿上下方向设置有多排，能够将冷空气导入不同高度的电解液中，有利于使电解液的温度分布更加均匀。

技术特征：

1.一种微弧氧化设备，其特征在于：包括微弧氧化电源（1）、氧化槽（2）、循环冷却系统（3）以及冷气搅拌系统（4）；所述微弧氧化电源（1）的正极用于与试样连接，所述微弧氧化电源（1）的负极用于与钢板连接；所述氧化槽（2）设置有第一腔室（21）和第二腔室（22），所述第一腔室（21）的开口向上，所述第一腔室（21）内设置有电解液（25），所述第二腔室（22）内设置有用于为电解液（25）降温的冷却水（26）；所述循环冷却系统（3）的出水管（31）与所述第二腔室（22）的进水口（23）连接，所述循环冷却系统（3）的进水管（32）与所述第二腔室（22）的出水口（24）连接；所述冷气搅拌系统（4）包括冷却槽（41）、冷却管（42）以及气泵（43），所述冷却槽（41）内设置有冷却介质（411），所述冷却管（42）置于所述冷却介质（411）内，并且所述冷却管（42）的进气口（421）和出气口（422）均向上伸出于所述冷却介质（411），所述气泵（43）的进气管（431）与所述出气口（422）连接，所述气泵（43）的出气管（432）伸入所述电解液（25）中。

2.根据权利要求1所述的微弧氧化设备，其特征在于：所述冷却管（42）为u形铜管。

3.根据权利要求1所述的微弧氧化设备，其特征在于：所述冷却介质（411）为冰块或者冰水混合物。

4.根据权利要求1所述的微弧氧化设备，其特征在于：所述气泵（43）的出气管（432）的尾端间隔设置有多个出气孔（433），多个所述出气孔（433）均位于所述电解液（25）的液面之下。

5.根据权利要求4所述的微弧氧化设备，其特征在于：所述气泵（43）的进气管（431）与所述冷却管（42）的连接处设置有密封胶圈（44）。

6.根据权利要求1所述的微弧氧化设备，其特征在于：所述氧化槽（2）包括外槽体以及设置在所述外槽体的内部的内槽体，所述内槽体的内部形成所述第一腔室（21），所述内槽体与外槽体之间形成所述第二腔室（22）。

7.根据权利要求6所述的微弧氧化设备，其特征在于：所述氧化槽（2）为夹层烧杯。

8.根据权利要求1所述的微弧氧化设备，其特征在于：所述循环冷却系统（3）为工业冷水机组。

技术总结本技术公开了一种微弧氧化设备，包括微弧氧化电源、氧化槽、循环冷却系统以及冷气搅拌系统；所述微弧氧化电源的正极用于与试样连接，所述微弧氧化电源的负极用于与钢板连接；所述氧化槽设置有第一腔室和第二腔室，所述第一腔室的开口向上，所述第一腔室内设置有电解液，所述第二腔室内设置有用于为电解液降温的冷却水；所述循环冷却系统的出水管与所述第二腔室的进水口连接，所述循环冷却系统的进水管与所述第二腔室的出水口连接；所述冷气搅拌系统包括冷却槽、冷却管以及气泵。本技术能够减少实验准备时长，并且在进行微弧氧化时，能够保证电解液的温度保持在25℃以下，从而保证制备微弧氧化膜的质量，提升试件的良品率。技术研发人员：魏子伟,苏慧需,贾冬义受保护的技术使用者：河套学院技术研发日：20231221技术公布日：2024/7/23