[发明专利]一种用于制备收口筒形内腔陶瓷层的工装设备及方法

说明书

本发明提供了一种用于制备收口筒形内腔陶瓷层的工装设备及其方法，该工装设备由阴极杆（1）、支撑杆（2）、阴极固定板（4）、阳极接电螺钉（5）、支撑板（6）、导电柱（7）、阴极接电螺钉（8）组成；其中，支撑板（6）与阴极固定板（4）之间通过两根支撑杆（2）固定连接，支撑板（6）上表面、位于两根支撑杆（2）之间的区域内均匀设置若干导电柱（7），阴极固定板（4）上对应导电柱（7）设置阴极杆（1）。本发明实现了对收口筒形工件外壁电场的弱化以及收口筒形工件内壁电场的强化，进而形成了收口筒形工件内厚外薄的陶瓷层，从而在满足铝合金弹壳、铝合金药筒使用需求的同时高效、快速的完成陶瓷层的制备。

技术领域

本发明涉及表面处理技术领域，具体涉及一种用于制备收口筒形内腔陶瓷层的工装设备及方法。

背景技术

铝合金具有轻质高强的特性，其在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业等领域中已经越来越多的取代钢、铜等传统材料，成为工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料。一些特殊工况下，铝合金收口筒形内腔需要接触高温燃气，例如铝合金弹壳、铝合金药筒等；但由于铝合金化学性质活泼、熔点低（660℃左右），使其一旦接触高温燃气必定会出现烧蚀问题，因此必须在铝合金收口筒形内腔采用涂层进行抗烧蚀防护。

微弧氧化是一种利用电化学方法，通过微区等离子烧结原位生成陶瓷层的技术，将其应用在铝合金表面生成的Al₂O₃陶瓷层具有熔点高、热导率低、耐磨耐蚀等优异性能，其十分适合用于在铝合金收口筒形内腔制备陶瓷涂层，用于抗烧蚀防护。

但是，由于铝合金弹壳、铝合金药筒等收口筒形为深内孔、大长径比的筒体结构，若直接进行微弧氧化，会出现陶瓷层在铝合金收口筒形外壁生长快、内壁生长慢的问题；为了保证铝合金收口筒形内腔陶瓷层的厚度能够达到铝合金抗烧蚀防护的需要，传统的方法是采用热缩管或者绝缘工装包覆铝合金收口筒形外壁后、再进行微弧氧化，仅让内壁参与反应，但此方法存在工艺流程复杂、成本偏高、漏液影响外观等缺点。

发明内容

针对以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于制备收口筒形内腔陶瓷层的工装设备，该设备解决了铝合金收口筒形在微弧氧化过程中外壁陶瓷层生长速度快、内腔陶瓷层生长速度慢的问题，利用此工装设备进行铝合金收口筒形的微弧氧化生产效率高，操作简单，表面质量好、涂层均匀性高。

本发明的另一个目的在于提供一种用于制备收口筒形内腔陶瓷层的方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种用于制备收口筒形内腔陶瓷层的工装设备，其特征在于：包括支撑板和阴极固定板，所述支撑板与所述阴极固定板之间通过两根支撑杆固定连接，所述支撑板与阴极固定板之间相互平行且所述阴极固定板位于所述支撑板上方；所述支撑板上表面、位于两根所述支撑杆之间的区域内均匀设置若干导电柱，所述导电柱为凸台形结构、包括上端凸出部分以及下端承接部分，收口筒形工件位于所述导电柱上方，且所述导电柱上端凸出部分与所述收口筒形工件下端中部的孔相匹配、所述导电柱下端承接部分的上表面与所述收口筒形工件底面共面，通过导电柱对收口筒形工件进行固定以及限位；所述支撑板位于所述支撑杆远离所述导电柱的一侧设置阳极接电螺钉；所述阴极固定板上对应所述导电柱设置若干阴极杆且所述阴极杆与所述阴极固定板相互垂直，所述阴极杆伸入所述收口筒形工件内且所述阴极杆、所述收口筒形工件、所述导电柱的中轴线在一条直线上；所述阴极杆为上小下大的棒状结构且所述阴极杆圆周外壁与其对应的收口筒形工件圆周内壁的最短距离均一致，即阴极杆上端小直径对应收口筒形工件收口处、阴极杆下端大直径对应收口筒形工件下端非收口处且阴极杆上端小直径的外壁距收口筒形工件收口处内壁的距离与阴极杆下端大直径的外壁距收口筒形工件下端非收口处内壁的距离相等，所述阴极杆最下端端面距所述收口筒形工件底面内壁上端面的距离与所述阴极杆外壁距所述收口筒形工件内壁的最短距离相等；所述阴极固定板位于所述支撑杆远离所述阴极杆的一侧设置阴极接电螺钉。