[实用新型]铝合金表面氧化处理装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种表面氧化处理技术，特别是一种铝合金表面氧化处理装置。

背景技术

铝和铝合金因重量轻、比强度高、易成型等优点，在汽车和航空工业中得到大量应用，但其耐磨性和抗点蚀性能较差。尽管铝及其合金本身熔点和硬度都很低，但铝的氧化物却有很高的熔点、硬度和化学、热学稳定性，可以用作多种材料的保护层，并已得到广泛的研究。为克服铝合金耐磨性和抗点蚀性能较差的缺点，扩大应用范围，延长使用寿命，通常对铝合金表面进行氧化以改善铝合金性能。氧化膜层具有较高的硬度和耐磨性、极强的附着能力、较强的吸附能力、良好的抗蚀性和电绝缘性及高的热绝缘性。由于这些特异的性能，使之在各方面都获得了广泛的应用。

传统的铝合金表面氧化工艺存在诸多缺点：如化学氧化和直流阳极氧化处理后的氧化膜存在质软、硬度低、耐磨性差、抗蚀性差和绝缘绝热性差等缺陷；微弧氧化表面存在大量的孔洞，氧化层表面有裂纹存在；传统等离子体氧化技术一般把工件作为阴极，氧化和溅射同时存在、同时进行的，造成表面打弧、体积效应等不利因素。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型要一种铝合金表面氧化处理装置，增强氧化效果、避免工件作为阴极所产生打弧和体积效应问题。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种铝合金表面氧化处理装置包括真空炉、进气系统、抽真空系统、供电系统、测温系统、冷却系统，所述的进气系统包括气瓶、稳压阀和进气口，进气口安装在真空炉顶部，通过稳压阀与气瓶相连；所述的供电系统采用脉冲直流高压电源或直流溅射高压电源；所述的测温系统为常用KS型-热电偶；所述的抽真空系统包括真空泵及其管路，所述的真空泵通过管路与真空炉相连；所述的真空炉为离子扩渗设备，包括冷却观察室窗、炉壁、底座和炉门，所述的炉壁与阳极电源相连；所述的真空炉内安装有工件平台和空心阴极辅助装置；所述的工件平台包括支座、载物台、绝缘体，所述的绝缘体由中心平台和绝缘环组成、位于支座上，所述的支座位于真空炉底座上，所述的载物台位于绝缘体的中心平台上，用于放置工件，所述的载物台与阳极电源连接；所述的空心阴极辅助装置由两个直径不同且带有孔洞的大圆筒和小圆筒组成，所述的大圆筒和小圆筒构成同轴双层圆筒，位于绝缘体的绝缘环上，并通过绝缘环隔离，所述的小圆筒和大圆筒分别与阴极电源连接。

本实用新型所述的大圆筒和小圆筒由不锈钢制成，小圆筒的直径为300～350mm，大圆筒的直径为320～370mm，并保持大圆筒与小圆筒的间距为8～10mm，小圆筒的筒壁上平均分布直径为7～10mm的孔洞，孔洞边缘最小间距为8～10mm。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、由于本实用新型将等离子体渗扩与真空气体渗扩的优点相结合，在铝试样基体与炉壁相连接，即把工件作为阳极进行表面改性处理。通过空心阴极辅助装置的放置，当真空炉内产生辉光放电后，电子在两圆筒阴极之间震荡并交替从两阴极鞘层获得能量，产生弧光放电即空心阴极放电产生高浓度、高活性的渗扩物质，通过小圆筒上分布的孔洞，在工件表面快速饱和并反应扩散，使工件得到高品质的强化层。工件加热通过空心阴极放电辅助完成，从而避免在表面放电而损伤工件，另外加热是通过辐射完成的，可在最大程度上保证温度的均匀性。

2、由于本实用新型的空心阴极放电产生大量的活性物质，其中O-起着重要的作用。O-既可以直接来自等离子体放电，也可以是吸附在金属表面的氧与电子反应生成。O-与工件表面带正电的Al3+相互反应，产生有金属和氧两者组成的“铝-氧”层，当初始“铝-氧”层形成以后，随着氧化时间的延长，铝表面继续氧化，表面氧化膜层变厚，形成致密的氧化层。

3、由于本实用新型利用双层圆筒来实现空心阴极放电，提高了氧化加工效率。

4、由于本实用新型将工件作为阳极，避免了传统工艺中以工件作为阴极所引起的表面打弧和体积效应等缺点，氧化膜层的完整保护性好。

5、由于本实用新型的工件作为阳极与O-离子反应更加迅速，氧化膜层的致密性，氧化膜的组织结构致密，可有效地阻碍腐蚀环境对金属的腐蚀。

附图说明

本实用新型共有附图1张，其中：

图1是铝合金表面氧化处理装置的结构示意图。

图中：1、大圆筒，2、小圆筒，3、载物台，4、阴极电源，5、绝缘体，6、工件，7、真空泵，8、进水口，9、阳极电源，10、进气口，11、冷却观察窗，12、出水口，13、炉壁，14、底座，15、炉门，16、支座，17、KS型-热电偶

具体实施方式