一种非浸入式微弧氧化工艺及装置的制作方法

本发明涉及表面处理，具体涉及一种非浸入式微弧氧化工艺及装置。

背景技术：

1、微弧氧化是一种在铝、镁、钛及合金表面原位生长出比传统阳极氧化膜更致密、更坚硬的陶瓷质氧化膜(也称为涂层)的表面处理技术。该涂层不仅防腐、抗磨性能优异，而且具有高阻抗特性(氧化膜的表面电阻可达1010-12ω)；该涂层还具有有机防护涂层不可比拟的抗老化等优点，且加工制备过程无环境污染。在微弧氧化过程中，向电解液中加入不同的离子，可生产特殊用途的功能膜。因此，微弧氧化技术为轻金属表面强化及功能膜的制备提供了新的途径。

2、对小型工件(表面积3m2以下)的微弧氧化技术工艺日趋完善，但对于表面积超过3m2的大型工件的微弧氧化处理工艺尚不成熟。大型工件需要大功率电源供电，按目前技术水平，氧化处理表面积5m2的工件需要输入1000a/600v的能量。如此大的功率，不仅对电源制造技术要求高，微弧氧化工艺控制也较困难。若采用分段氧化，在电解液液面处的工件表面会产生明显的印痕，且印痕出有明显的烧蚀痕迹，会降低工件的机械强度，进而引起疲劳损伤。

3、现有技术中，有一种用于大体积大面积工件表面的微弧氧化装备，由导液管、对电极和功能罩构成。该装置以快速固化粘接剂对功能罩的功能口与工件表面接界处的空隙进行密封、固定处理，密封、固定比较麻烦，使用粘接剂和清除试剂不仅增加了处理成本，还有可能损坏工件表面。该装置可以对工件局部进行微弧氧化处理，属于分区氧化，也会在工件表面产生印痕。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种非浸入式微弧氧化工艺及装置，在不增加电源功率、不配备大量电解液的情况下，实现非浸入式、无印痕、大尺寸轻金属工件的微弧氧化处理。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明第一方面提供一种非浸入式微弧氧化装置，包括微弧氧化电源、阴极导线和阳极导线，所述阴极导线的第一端与所述微弧氧化电源的输出阴极连接，所述阳极导线的第一端与所述微弧氧化电源的输出阳极连接；所述非浸入式微弧氧化装置还包括支撑托辊组、电机、储液槽、循环泵、液管和组合阴极，所述支撑托辊组用于放置回转体工件，所述电机与所述支撑托辊组传动连接，所述循环泵的进水口连通所述储液槽，所述循环泵的出水口与所述液管的第一端连接，所述组合阴极间隔设置在所述工件的周侧且所述组合阴极与所述工件之间的缝隙可调节，所述组合阴极内部设置有液腔，所述组合阴极的朝向所述工件的一端面设置有均匀分布的喷孔，所述液管的第二端与所述液腔连通，所述阴极导线的第二端与所述组合阴极连接，所述阳极导线的第二端用于与所述工件滑动连接。

4、进一步地，所述支撑托辊组包括至少两组，两组所述支撑托辊组沿所述工件的轴线方向间隔设置；每组所述支撑托辊组包括至少两根支撑辊，所述支撑辊的长度方向沿与所述工件的轴线方向相平行的方向设置，两根所述支撑辊分别位于所述工件的底部两侧；每个所述支撑辊的表面都进行了绝缘处理。

5、进一步地，所述电机为调速电机，所述调速电机通过减速器与至少一根所述支撑辊传动连接。

6、进一步地，所述储液槽设置在所述支撑托辊组和所述组合阴极的下方。

7、进一步地，所述循环泵设置在所述储液槽的槽内底部。

8、进一步地，所述组合阴极与所述工件之间的调节后的间距为23-27mm。

9、进一步地，所述非浸入式微弧氧化装置还包括制冷系统，所述制冷系统与所述储液槽连接，用于对微弧氧化回流至储液槽中的电解液进行降温。

10、本发明第二方面提供一种非浸入式微弧氧化工艺，其采用本发明第一方面所述的装置，包括如下步骤：

11、吊装工件到支撑托辊组上；

12、将阳极导线的第二端与工件滑动连接；

13、调整组合阴极与工件的间距至23-27mm；

14、启动循环泵，调节流量，电解液从喷孔喷出，在组合阴极和工件之间形成水幕；

15、启动电机，通过支撑托辊组带动工件按一定速度转动；

16、启动微弧氧化电源，设定电参数，为工件和组合阴极供电，工件和组合阴极之间形成电场，水幕中的离子在电场作用下移动，工件与水幕的接触界面的电解液被电离，在工件表面生成熔融态的氧化物，熔融态的氧化物在电解液的冷却作用下凝固、烧结成陶瓷质氧化膜；

17、工件转动一周后，顺序关闭微弧氧化电源，关闭循环泵，关闭电机。

18、进一步地，吊装工件到支撑托辊组上之前，对工件表面进行除尘、除油，去除工件上的与工件不同材质的连接件或镶嵌件。

19、进一步地，启动微弧氧化电源前，启动制冷系统；关闭微弧氧化电源后，关闭制冷系统。

20、本发明具有如下优点：

21、本发明提供了一种铝合金、镁合金、钛合金等轻金属的大型回转体工件的非侵入式微弧氧化装置和工艺，无需将工件浸入在氧化槽的电解液中，即可实现该类工件的微弧氧化处理，无需增加微弧氧化电源的功率，无需配制大量电解液，电场能量损失小，电耗低，属于连续式微弧氧化，不会形成印痕。

22、上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本申请进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。

技术特征：

1.一种非浸入式微弧氧化装置，包括微弧氧化电源、阴极导线和阳极导线，所述阴极导线的第一端与所述微弧氧化电源的输出阴极连接，所述阳极导线的第一端与所述微弧氧化电源的输出阳极连接，其特征在于，所述非浸入式微弧氧化装置还包括支撑托辊组、电机、储液槽、循环泵、液管和组合阴极，所述支撑托辊组用于放置回转体工件，所述电机与所述支撑托辊组传动连接，所述循环泵的进水口连通所述储液槽，所述循环泵的出水口与所述液管的第一端连接，所述组合阴极间隔设置在所述工件的周侧且所述组合阴极与所述工件之间的缝隙可调节，所述组合阴极内部设置有液腔，所述组合阴极的朝向所述工件的一端面设置有均匀分布的喷孔，所述液管的第二端与所述液腔连通，所述阴极导线的第二端与所述组合阴极连接，所述阳极导线的第二端用于与所述工件滑动连接。

2.根据权利要求1所述的非浸入式微弧氧化装置，其特征在于，所述支撑托辊组包括至少两组，两组所述支撑托辊组沿所述工件的轴线方向间隔设置；每组所述支撑托辊组包括至少两根支撑辊，所述支撑辊的长度方向沿与所述工件的轴线方向相平行的方向设置，两根所述支撑辊分别位于所述工件的底部两侧。

3.根据权利要求2所述的非浸入式微弧氧化装置，其特征在于，所述电机为调速电机，所述调速电机通过减速器与至少一根所述支撑辊传动连接。

4.根据权利要求1所述的非浸入式微弧氧化装置，其特征在于，所述储液槽设置在所述支撑托辊组和所述组合阴极的下方。

5.根据权利要求1所述的非浸入式微弧氧化装置，其特征在于，所述循环泵设置在所述储液槽的槽内底部。

6.根据权利要求1所述的非浸入式微弧氧化装置，其特征在于，所述组合阴极与所述工件之间的调节后的间距为23-27mm。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的非浸入式微弧氧化装置，其特征在于，所述非浸入式微弧氧化装置还包括制冷系统，所述制冷系统与所述储液槽连接，用于对微弧氧化回流至储液槽中的电解液进行降温。

8.一种非浸入式微弧氧化工艺，其特征在于，采用如权利要求1-7任意一项所述的装置，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的非浸入式微弧氧化工艺，其特征在于，吊装工件到支撑托辊组上之前，对工件表面进行除尘、除油，去除工件上的与工件不同材质的连接件或镶嵌件。

10.根据权利要求8所述的非浸入式微弧氧化工艺，其特征在于，启动微弧氧化电源前，启动制冷系统；关闭微弧氧化电源后，关闭制冷系统。

技术总结本发明公开了一种非浸入式微弧氧化工艺及装置，该装置包括微弧氧化电源、支撑托辊组、电机、储液槽、循环泵、液管和组合阴极，所述支撑托辊组用于放置回转体工件，所述电机与所述支撑托辊组传动连接，所述循环泵设置在所述储液槽内，所述循环泵通过液管与组合阴极连接，所述组合阴极间隔设置在所述工件的周侧，组合阴极朝向工件的一端设有喷孔，微弧氧化电源为组合阴极和工件供电。使用该装置、工艺，无需将工件浸入在氧化槽的电解液中，即可实现该类工件的微弧氧化处理，无需增加微弧氧化电源的功率，无需配制大量电解液，电场能量损失小，电耗低，属于连续式微弧氧化，不会形成印痕。技术研发人员：房昊炜,赵忠,赵树辉,房爱存受保护的技术使用者：日照微弧技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14