[发明专利]一种可变阴极面积的微弧氧化装置及表面处理方法

说明书

本发明公开了一种可变阴极面积的微弧氧化装置及表面处理方法，属于表面处理技术领域。该微弧氧化装置包括微弧氧化槽、循环槽、升降机构、冷却循环机构和电源机构，微弧氧化槽侧部设有注入口和流出口，流出口端设有液位控制件，微弧氧化槽的底部设有工件通道；微弧氧化槽内的阴极构件与电源机构负极连接；微弧氧化槽的上方设有升降机构，升降机构上设有连接电源机构正极的阳极构件；微弧氧化槽的下方设有循环槽，微弧氧化槽与循环槽相互连接并能够冷却流向注入口的电解液。该可变阴极面积的微弧氧化装置不仅提高了微弧氧化膜层的生长速率，缩短了加工周期，实现了微弧氧化膜层生产效率的提高，而且电解液能够循环利用，实现了生产能耗的降低。

技术领域

本申请实施例涉及表面处理技术领域，尤其涉及一种可变阴极面积的微弧氧化装置及表面处理方法。

背景技术

微弧氧化(MAO)是通过电解液与相应电参数的组合，在铝、镁、钛等金属及其合金表面依靠弧光放电产生的瞬时高温高压作用，原位生长出以基体金属氧化物为主的功能性陶瓷质氧化膜的金属表面处理技术。微弧氧化相比于其它表面处理技术的优点包括：一是能够在保持材料固有特性的条件下实现基体金属表面强化，使其具有优良的耐候性；二是生产设备简单，工艺稳定，生产效率高，能够实现各种复杂结构件及批量化生产；三是能够通过优化工艺参数实现对膜层组成、结构和性能的调制，特别是通过严格控制电解液组成配比实现“环境友好型”清洁生产；四是能够结合原位氧化陶瓷层原位生长和膜层多孔结构的特性，其MAO+X型复合膜层具有良好的发展趋势。

目前，微弧氧化表面处理一般是浸入式，具体是将工件完全浸入盛有电解液的微弧氧化槽体中之后，并对工件、电极和电源正极进行导电连接，以及与均布于微弧氧化槽中的不锈钢阴极板和电源负极进行导电连接形成回路，然后控制电参数以及其它工艺参数进行表面陶瓷化处理，比较适合体积小、几何形状简单且批量化集中处理的微弧氧化表面处理，而且生产效率很高。

但是，大型工件或尺寸超宽、超长工件通过浸入式微弧氧化表面处理会遇到如下诸多难题：一是大表面积工件完全浸入后，由于峰值电流的限制导致起弧时间长，从而延长相同表面积下工件的处理时间，造成生产效率和产能明显降低；二是起弧所需的时间较长，微弧氧化的电能转变成热能导致电解液温度快速升高，从而需要冷却设备进行降温及保温以保证电解液在合适的温度范围内，而且电解液温度过高会破坏电解液组分以及使用周期，从而造成了能源浪费；三是大表面积工件所需的电源容量较高，而且随着膜层厚度的增加单位面积分布电流逐渐增高，从而导致需要的电源容量及辅助设备功率增大，同时相关的生产操作复杂、生产效率低下。另外，浸入式微弧氧化表面处理生成的膜层厚度均匀性差，而且很容易在边缘处出现烧蚀。

发明内容

本申请实施例的目的是：提供一种可变阴极面积的微弧氧化装置及表面处理方法，解决了传统浸入式微弧氧化表面处理方法存在的生产设备要求高、操作复杂、生产效率低、能源浪费高以及膜层品质差的技术问题。

为了实现上述目的，本申请实施例的技术方案是：

第一方面，本申请实施例提供一种可变阴极面积的微弧氧化装置，其包括微弧氧化槽、循环槽、升降机构、冷却循环机构和电源机构；

所述微弧氧化槽上开设有注入口、流出口和工件通道，所述流出口端设有液位控制件；所述工件通道位于所述微弧氧化槽的底部，且所述工件通道的宽度大于工件的宽度；

所述微弧氧化槽内设有阴极构件，所述阴极构件分别位于所述工件通道宽度方向的两侧，且所述阴极构件与所述电源机构的负极连接；

所述微弧氧化槽的上方设有所述升降机构，所述升降机构上设有阳极构件，所述阳极构件与所述电源机构的正极连接；所述升降机构能够带动工件在所述微弧氧化槽内向下运动并穿过所述工件通道；

所述微弧氧化槽的下方设有所述循环槽，所述循环槽上设有循环入口和循环出口，所述冷却循环机构连通所述流出口与所述循环入口，以及连通所述循环出口与所述注入口，并能够冷却所述循环出口流向注入口之间的电解液。