一種鋁硅合金表面陶瓷化處理設備的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及鋁硅合金表面陶瓷化處理設備，處理設備包括電解槽、冷卻系統、電控系統，利用電容充放電原理，通過電控系統形成400V—600V的高壓電源，將該電壓施加在與陽極電聯通的鋁硅合金工件上，所述鋁硅合金工件表面浸于電解液中，所述冷卻系統控制電解溶液溫度在10-50℃，在電壓作用下所述鋁硅合金工件表面發生電化學反應，形成陶瓷層。本實用新型優點是：占地少，節約了電解液，便于清理、清洗，有可靠的電壓、電流控制系統，提高了功效，保證了工件表面電氧化質量的可靠性。
【專利說明】一種鋁硅合金表面陶瓷化處理設備
[0001]【技術領域】:
[0002]本實用新型涉及金屬表面處理設備，具體為一種新型的鋁硅合金表面微弧氧化處理設備，尤其指鋁硅合金工件置于電解溶液中，通過電化學方法在工件表面形成Q-Al2O3陶瓷膜的設備。
[0003]【背景技術】:
[0004]微弧氧化是一種直接在鋁鎂等輕合金表面原位生長陶瓷層的新技術。微弧氧化是將產品置于電解質水溶液中，利用電化學方法在該材料的表面微孔中產生火花放電的斑點，在熱化學下、等離子體化學和電化學的共同作用下生成陶瓷膜的方法。產品放入電解質水溶液中，通電后，表面立即生成很薄的一層氧化膜，當工件上施加的電壓超過某一臨界值時，這層絕緣膜上的某些薄弱環節被擊穿，發生微弧放電現象，浸在溶液里的工件表面上可以看到無數個游動的弧點和火花。因為擊穿總是在氧化膜相對薄弱的部位發生，當氧化物絕緣膜被擊穿后，在該部位生成新的氧化膜，擊穿點轉移到其它相對薄弱的區域，最終形成的氧化膜是均勻的。這種氧化膜是由a-Al203、P-Al2O3組成，可以獲得較高的耐磨性、耐腐蝕性、耐沖擊性。微弧氧化裝置主要有電源及調壓控制系統、電解槽、攪拌系統、冷卻系統四部分組成。電源及調壓系統提供了微弧氧化所需的高壓電，電解槽體通常由不銹鋼制成，兼做陰極，內盛微弧氧化電解質水溶液；攪拌系統可以提高溶液中電解質的均勻性；循環系統可以保證電解液的相對穩定。早期，俄羅斯在研究規模和水平上占優勢，我國在引進吸收俄羅斯技術的基礎上，開展了大量研究，成果比較明顯的有北京師范大學低能核物理研究所、哈工大、西安理工大等，還有個別企業引進以上科研機構的技術和設備并進行升級，也達到了小范圍生產應用。從應用范圍和應用效果上看，目前該技術可以應用于防腐件和改善產品外觀，適用于變形鋁合金和鎂合金等。但也存在生產成本較高的問題。曲阜金皇活塞股份有限公司若干年前也開始著手該技術的研究，主要想在活塞上面進行應用起到隔熱、耐高溫、耐磨等作用，經過近幾年的開發，已成功應用于活塞頂部進行陶瓷化處理，解決了普通微弧氧化在共晶鋁硅合金上面成膜較薄的難題。現有設備在鋁硅合金特別是共晶鋁硅合金上應用，自動化控制程度低，出現成膜速度慢、膜層薄等不足，達不到耐熱、隔熱、耐磨等功能性應用。
[0005]實用新型內容:
[0006]本實用新型的目的是提供一種鋁硅合金表面陶瓷化處理設備，利用電容充放電原理，改進電解槽結構，提高自動化控制能力，提供可靠的電壓電流，使鋁硅合金工件表面形成穩定的電化學氧化陶瓷層。
[0007]本實用新型的目的是通過以下技術手段實現的:
[0008]一種鋁硅合金表面陶瓷化處理設備，包括電解槽、冷卻系統、電控系統，所述電控系統提供400V — 600V的高壓電源，所述電解槽包括銅板陽極、陰極槽、儲液槽、攪拌系統，陰極槽體置于絕緣儲液槽中央，形成槽體夾層，電解液可在陰極槽和槽體夾層中循環；其中，攪拌系統由塑料管制作而成，固定在不銹鋼陰極槽底部，管體上鉆有若干出氣孔，通過空壓站轉化的壓縮空氣對不銹鋼陰極槽中的電解液進行攪拌。[0009]所述的儲液槽體為絕緣板材焊接的雙層加固槽體，儲液槽體有對銅板陽極防護的結構。
[0010]所述的電解液在陰極槽和槽體夾層中循環實現方式為:在電解槽外側設置管道泵，電解液循環管道入口設到陰極槽內，回流出口設在槽體夾層的底部，陰極槽頂部設置溢流口。
[0011]所述冷卻系統包括板式熱交換器、不銹鋼磁力泵和PVC通水泵，通過不銹鋼磁力泵分別把冷卻水和電解槽中的電解溶液通過板式熱交換器。
[0012]所述電控系統包括控制柜和高壓轉換柜，控制柜采用PLC加觸摸屏控制，顯示工作電壓、電流，工作電流任意設定，工作時間可設定，具有電流反饋補償功能，使輸出電流平穩，具有手動、自動控制功能，具有槽液溫度顯示，控制柜、高壓轉換柜強制降溫風機自動啟動功能，具有電容投放時間設定功能，具有開機密碼設置保護功能，具有工作完成提醒及自停功能。
[0013]所述高壓轉換柜，為二相三線制，功率200KVA，最大電流400A，最大電壓600V。
[0014]所述的鋁硅合金表面陶瓷化處理設備，其所述簡易行吊，用于搬運工件。
[0015]本實用新型是一種新型的鋁硅合金表面微弧氧化處理方法及設備，其優點是:1，大大減少了占地面積，節約了電解液，使得生產車間布局更加整齊，便于規范化生產和管理。2，槽體內腔與殼體分離，便于吊起清理、清洗。3，增加對陽極板的防護結構，陽極導線隱藏于儲液槽中，保證了用電人身安全。4，增加了電解液攪拌系統，使電解液更加均勻，保證工件膜層均勻。5，有可靠的電壓、電流控制系統，提高了功效，保證了工件表面電氧化質量的可靠性。
[0016]【專利附圖】
【附圖說明】:
[0017]圖1為本實用新型實施例的一種鋁硅合金表面陶瓷化處理設備結構配置示意圖；
[0018]圖2為本實用新型實施例的電解槽俯視結構簡圖；
[0019]圖3為圖2中的A-A剖視簡圖；
[0020]圖4為圖2中的B-B剖視簡圖。
[0021]圖中，1.高壓控制柜，2.高壓轉化柜，3.板式熱交換器，4.不銹鋼磁力泵，5.不銹鋼陰極槽，6.雙層PVC儲液槽，7.攪拌系統，8.工件，9.銅板陽極，10.行吊，11.電解液循環管，12.冷卻水循環管，13.陰極導線，14.陽極導線，15.配電盤，16.儲液槽壁，17.陰極槽壁，18.吊鉤，19.溢流口。
[0022]【具體實施方式】:
[0023]以下將結合附圖對本實用新型進行詳細說明，如圖所示:本實用新型的一種鋁硅合金表面陶瓷化處理設備，包括不銹鋼陰極槽5、雙層PVC儲液槽6，此儲液槽6內表面一周設有銅板陽極9，其中不銹鋼陰極槽5和儲液槽6組合在一起，且可以分離，不銹鋼陰極槽5便于用簡易行吊10吊起清理、清洗，大大減少了占地面積，節約了電解液，使得生產車間布局更加整齊，便于規范化生產和管理。陰極槽壁17為不銹鋼材料制作，兼作陰極；不銹鋼陰極槽5 —端較低，設有溢流口 19，其高度與工件表面陶瓷化處理時的水位線持平，通過水泵從儲液槽6中向不銹鋼陰極槽5內補充冷卻后的電解液時，電解液超出水位線后自動從溢流口 19溢出流入儲液槽6中，保證電解液循環利用。不銹鋼陰極槽5兩端設有吊鉤18，便于用行吊10吊起進行清理、清洗。攪拌系統7由PPR管制作而成，固定在不銹鋼陰極槽5底部，朝上的一端鉆有若干出氣孔，通過空壓站轉化的壓縮空氣對不銹鋼陰極槽5中的電解液進行攪拌，提高溶液中電解質的均勻性。銅板陽極9材質為銅板，固定在儲液槽6上面，并繞一圈，便于與工件連接。用簡易行吊10吊起工件8放置于不銹鋼陰極槽5中，工件連結銅板陽極9，根據工件8表面積大小調節控制柜I，設定工作電流、電壓、時間等參數，打開運行開關，對工件8表面進行陶瓷化處理。板式熱交換器3、不銹鋼磁力泵4組成冷卻系統，和不銹鋼陰極槽5、儲液槽6之間由電解液循環管11和冷卻水循環12管連接，通過不銹鋼磁力泵4分別把冷卻水和不銹鋼陰極槽5中的電解溶液通過板式熱交換器3，達到用冷卻水降低電解溶液的目的，電解溶液溫度控制在10-50°C。
[0024]作為上述技術方案的進一步改進，所述儲液槽壁16由PP板焊接而成，并有加固支撐，防止槽體變形脹裂，同時起到絕緣作用。銅板陽極9處有防護板，并用塑料螺絲固定，保證操作者操作安全。
【權利要求】
1.一種鋁硅合金表面陶瓷化處理設備，包括電解槽、冷卻系統、電控系統，其特征在于:所述電控系統提供400V — 600V的高壓電源，所述電解槽包括銅板陽極、陰極槽、儲液槽、攪拌系統，陰極槽體置于絕緣儲液槽中央，形成槽體夾層，電解液可在陰極槽和槽體夾層中循環；其中，攪拌系統由塑料管制作而成，固定在不銹鋼陰極槽底部，管體上鉆有若干出氣孔，通過空壓站轉化的壓縮空氣對不銹鋼陰極槽中的電解液進行攪拌。
2.根據權利要求1所述的鋁硅合金表面陶瓷化處理設備，其特征在于所述的儲液槽體為絕緣板材焊接的雙層加固槽體，儲液槽體有對銅板陽極防護的結構。
3.根據權利要求1所述的鋁硅合金表面陶瓷化處理設備，其特征在于所述的電解液在陰極槽和槽體夾層中循環實現方式為:在電解槽外側設置管道泵，電解液循環管道入口設到陰極槽內，回流出口設在槽體夾層的底部，陰極槽頂部設置溢流口。
4.如權利要求書I所述的鋁硅合金表面陶瓷化處理設備，其特征在于:所述冷卻系統包括板式熱交換器、不銹鋼磁力泵和PVC通水泵，通過不銹鋼磁力泵分別把冷卻水和電解槽中的電解溶液通過板式熱交換器。
5.如權利要求書I所述的鋁硅合金表面陶瓷化處理設備，其特征在于:所述電控系統包括控制柜和高壓轉換柜，控制柜采用PLC加觸摸屏控制，顯示工作電壓、電流，工作電流任意設定，工作時間可設定，具有電流反饋補償功能，使輸出電流平穩，具有手動、自動控制功能，具有槽液溫度顯示，控制柜、高壓轉換柜強制降溫風機自動啟動功能，具有電容投放時間設定功能，具有開機密碼設置保護功能，具有工作完成提醒及自停功能。
6.如權利要求書5所述的鋁硅合金表面陶瓷化處理設備，其特征在于:所述高壓轉換柜，為二相三線制，功率200KVA，最大電流400A，最大電壓600V。
【文檔編號】C25D11/04GK203429271SQ201320489412
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年8月12日 優先權日:2013年8月12日
【發明者】顏君衡, 孔維和, 魏運財, 張魯京 申請人:曲阜金皇活塞股份有限公司