輕金屬或其合金表面氧化鈦基陶瓷膜層的制造設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種輕金屬或其合金表面氧化鈦基陶瓷膜層的制造設(shè)備，包括電解液循環(huán)系統(tǒng)，所述電解液循環(huán)系統(tǒng)包括電解槽以及位于所述電解槽外部的外部熱交換系統(tǒng)，所述外部熱交換系統(tǒng)包括外部循環(huán)管道和換熱器，所述外部循環(huán)管道至少一部分位于所述換熱器內(nèi)且至少所述一部分具有導(dǎo)熱性，所述外部循環(huán)管道的入口和出口均連通所述電解槽，所述外部循環(huán)管道上設(shè)置有電解液循環(huán)泵。利用本實(shí)用新型，能夠在輕金屬或者其合金表面制作出高品質(zhì)的氧化鈦基陶瓷膜層，顯著提高產(chǎn)品性能和良率，并提高制作效率。
【專利說明】輕金屬或其合金表面氧化鈦基陶瓷膜層的制造設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及金屬表面處理設(shè)備，特別是涉及一種輕金屬或其合金表面氧化鈦基陶瓷膜層的制造設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]輕金屬如鋁、鎂、鈦等及其合金，由于具有密度小，比強(qiáng)度高，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性優(yōu)良，耐蝕，塑性和成型性好，容易加工，無低溫脆性等優(yōu)良的性能，所以，在適用性上已成為僅次于鋼鐵的第二大類金屬材料。它們可以通過擠出、鍛壓和壓鑄等多種工藝加工成各種結(jié)構(gòu)件，廣泛地應(yīng)用于汽車、航空、航天、船舶、醫(yī)療、建筑、軍事、通訊、電子、電器、LED照明等幾乎遍及所有的工業(yè)領(lǐng)域中。
[0003]輕金屬或者其合金傳統(tǒng)的表面處理技術(shù)包括電鍍硬鉻、陽(yáng)極氧化、熱噴涂均不同程度存在一定的缺陷，后來發(fā)展了微弧氧化(屬于等離子電解沉積)技術(shù)、等離子氣相沉積陶瓷化技術(shù)等比較新的表面處理技術(shù)，微弧氧化技術(shù)可以在鋁合金表面形成硬質(zhì)氧化鋁多孔陶瓷層，其表面均勻分布的微孔有利于在摩擦過程中形成連續(xù)油膜，從而改善摩擦條件。而且該工藝處理效率高、操作工藝簡(jiǎn)單、環(huán)境污染小、性價(jià)比高、適用于自動(dòng)化生產(chǎn)，在許多領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。然而作為陶瓷涂層其也存在孔隙率高、韌性差，且鈦合金微弧氧化涂層過渡層尺寸大，存在明顯的界面，結(jié)合力較差?，F(xiàn)有技術(shù)存在著提供一種新的輕金屬或者其合金表面處理設(shè)備，以制作具有高性能的陶瓷層產(chǎn)品、提高制作效率的需要。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的主要目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種輕金屬或者其合金表面高性能氧化鈦基陶瓷膜層的制造設(shè)備，提高產(chǎn)品性能和良率，并提高制作效率。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種輕金屬或其合金表面氧化鈦基陶瓷膜層的制造設(shè)備，包括電解液循環(huán)系統(tǒng)，所述電解液循環(huán)系統(tǒng)包括電解槽以及位于所述電解槽外部的外部熱交換系統(tǒng)，所述外部熱交換系統(tǒng)包括外部循環(huán)管道和換熱器，所述外部循環(huán)管道至少一部分位于所述換熱器內(nèi)且至少所述一部分具有導(dǎo)熱性，所述外部循環(huán)管道的入口和出口均連通所述電解槽，所述外部循環(huán)管道上設(shè)置有電解液循環(huán)泵。
[0007]進(jìn)一步地，所述換熱器為冷卻液換熱器，所述冷卻液換熱器包括用于流通冷卻液的冷卻液通道，所述外部循環(huán)管道的所述部分設(shè)置于所述冷卻液通道中。
[0008]進(jìn)一步地，外部循環(huán)管道設(shè)置于冷卻液通道中的部分為螺旋式管道結(jié)構(gòu)。
[0009]進(jìn)一步地，所述外部循環(huán)管道上還設(shè)置有控制電解液通斷的閥門。
[0010]進(jìn)一步地，所述電解液循環(huán)系統(tǒng)還包括位于所述電解槽中的分散器，所述分散器為管狀結(jié)構(gòu)且管體上均勻分布有多個(gè)微孔，所述分散器的入口與所述外部循環(huán)管道的出口連通，所述分散器通過所述微孔與所述電解槽連通。
[0011]進(jìn)一步地，所述分散器至少包括水平平行設(shè)置的第一層流環(huán)和第二層流環(huán)，所述第一層流環(huán)和第二層流環(huán)通過中間管路分別與所述外部循環(huán)管道的出口連通，所述第二層流環(huán)相對(duì)于所述第一層流環(huán)靠近所述電解槽的底部，所述第一層流環(huán)相對(duì)于所述第二層流環(huán)靠近所述電解槽的口部。
[0012]進(jìn)一步地，所述第一層流環(huán)和第二層流環(huán)的橫截面為水平方向比豎直方向扁的橢圓形。
[0013]進(jìn)一步地，所述電解槽的槽體為塑料槽體或內(nèi)襯塑料的金屬槽體。
[0014]進(jìn)一步地，所述電解槽中的陰極為鈦板或者不銹鋼板或者石墨。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果:
[0016]通過本實(shí)用新型的制造設(shè)備，可進(jìn)行陽(yáng)極等離子放電氧化與電化學(xué)沉積組合工藝表面處理，在輕金屬或其合金表面制造氧化鈦基陶瓷膜層，通過采用具有外部熱交換系統(tǒng)的電解液循環(huán)系統(tǒng)，可對(duì)電解液的溫度進(jìn)行有效控制，通過電解液循環(huán)，還有利于改善電解液濃度均勻性，并防止顆粒沉淀，從而提高產(chǎn)品性能和良率，并大大提高制作效率，降低生產(chǎn)成本。
[0017]在較佳實(shí)施方案中，采用分散器和熱交換系統(tǒng)相結(jié)合的設(shè)計(jì)，可進(jìn)一步改善電解液濃度和溫度均勻性，有效防止電解液溫度不均勻和電解質(zhì)不均勻，防止電解液中固體微小顆粒沉淀，進(jìn)一步提高制作效率，改善產(chǎn)品品質(zhì)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為輕金屬或其合金表面氧化鈦基陶瓷膜層的制造設(shè)備的實(shí)施例示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式作詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本實(shí)用新型的范圍及其應(yīng)用。
[0020]如圖1所示，在一種實(shí)施例中，氧化鈦基陶瓷膜層的制造設(shè)備包括電解液循環(huán)系統(tǒng)，該電解液循環(huán)系統(tǒng)包括電解槽I以及位于電解槽I外部的外部熱交換系統(tǒng)。電解槽I至少包括容納電解液2的槽體、陰極3、陽(yáng)極4和電源5。電解槽I的槽體可為塑料材料或內(nèi)襯塑料等材料的金屬槽體。陰極3可采用鈦板或者不銹鋼板或者石墨。外部熱交換系統(tǒng)包括外部循環(huán)管道和換熱器，外部循環(huán)管道至少一部分位于換熱器內(nèi)，外部循環(huán)管道的入口和出口均連通電解槽I，外部循環(huán)管道上設(shè)置有電解液循環(huán)泵6和控制電解液循環(huán)的閥門11。換熱器可以是冷卻液換熱器，該冷卻液換熱器包括用于流通冷卻液的冷卻液通道，該冷卻液通道包括冷卻水進(jìn)口 9和冷卻水出口 10，外部循環(huán)管道至少一部分設(shè)置于冷卻液通道中。優(yōu)選地，外部循環(huán)管道設(shè)置于冷卻液通道中的部分為螺旋式管道結(jié)構(gòu)。外部循環(huán)管道至少在設(shè)置于冷卻液通道中的部分上具有導(dǎo)熱性，優(yōu)選采用高導(dǎo)熱性的材料如導(dǎo)熱金屬制作該部分管道。
[0021]在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，電解液循環(huán)系統(tǒng)還包括位于電解槽I中的分散器，分散器為管狀結(jié)構(gòu)且管體上均勻分布有多個(gè)微孔，分散器的入口與外部循環(huán)管道的出口連通，分散器通過微孔與電解槽I連通。
[0022]優(yōu)選的實(shí)施例中，分散器至少包括水平平行設(shè)置的第一層流環(huán)7和第二層流環(huán)8，第一層流環(huán)7和第二層流環(huán)8通過中間管路分別與外部循環(huán)管道的出口連通，第二層流環(huán)8相對(duì)于第一層流環(huán)7靠近電解槽I的底部，第一層流環(huán)7相對(duì)于第二層流環(huán)8靠近電解槽I的口部。更優(yōu)選地，第一層流環(huán)7和第二層流環(huán)8的橫截面為在水平方向扁平的扁橢圓形。
[0023]在典型應(yīng)用里，可將壓鑄鋁或者鎂或者鈦或其合金工件等先經(jīng)過脫脂除油處理，然后經(jīng)水洗和超聲波清洗，再將經(jīng)過前面預(yù)處理的工件放入電解槽中進(jìn)行陽(yáng)極等離子放電氧化與電化學(xué)沉積組合工藝處理，最終得到氧化鈦基陶瓷膜層。在電解槽中進(jìn)行陽(yáng)極等離子放電氧化和電化學(xué)沉積組合工藝的過程中，電解液2溫度會(huì)逐步上升，這時(shí)打開電解液循環(huán)閥門11，啟動(dòng)電解液循環(huán)泵6，將電解液打到通有冷卻水的換熱器中進(jìn)行熱交換，將溫度降下來，通過此方式可以較好地控制適宜的工藝溫度，通過電解液循環(huán)，還有利于改善電解液濃度均勻性，并防止顆粒沉淀。進(jìn)一步地，通過電解液循環(huán)系統(tǒng)的分散器，通過分散器上的多個(gè)微孔將冷卻后的電解液分散送回到電解槽I內(nèi)，可以將電解液均勻分布在電解槽中，使得電解液的溫度分布均勻，同時(shí)使得電解液中各種成分濃度分布均勻。通過上下兩個(gè)層流環(huán)7、8的優(yōu)化設(shè)計(jì)，有利于更好地將電解液中微小固體顆粒均勻地分散在電解液中，呈懸浮狀態(tài)，有利于多孔的金屬氧化物膜層和非晶態(tài)氧化鈦陶瓷膜層的快速形成，并改善非晶態(tài)氧化鈦陶瓷膜層的品質(zhì)。
[0024]可加工氧化鈦基陶瓷膜層的輕金屬或者其合金工件包括但不限于擠出鋁、鎂、鈦或其合金，鍛壓鋁、鎂、鈦或其合金，壓鑄鋁、鎂、鈦或其合金，以及鋁覆鋼、鋁覆銅等。
[0025]本實(shí)用新型可用于處理輕金屬或者其合金工件/結(jié)構(gòu)件包括但不限于汽車結(jié)構(gòu)件(如輪轂、內(nèi)燃機(jī)活塞等)、航空航天結(jié)構(gòu)件、船舶結(jié)構(gòu)件(如螺旋槳等)、消費(fèi)電子(手機(jī)、平板電腦、電腦、電視、照相機(jī)等)結(jié)構(gòu)件、醫(yī)療器械結(jié)構(gòu)件、建筑結(jié)構(gòu)件、家具結(jié)構(gòu)件、檢測(cè)儀器結(jié)構(gòu)件、模具的模仁等。
[0026]以上內(nèi)容是結(jié)合具體/優(yōu)選的實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，其還可以對(duì)這些已描述的實(shí)施方式做出若干替代或變型，而這些替代或變型方式都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種輕金屬或其合金表面氧化鈦基陶瓷膜層的制造設(shè)備，其特征在于，包括電解液循環(huán)系統(tǒng)，所述電解液循環(huán)系統(tǒng)包括電解槽以及位于所述電解槽外部的外部熱交換系統(tǒng)，所述外部熱交換系統(tǒng)包括外部循環(huán)管道和換熱器，所述外部循環(huán)管道至少一部分位于所述換熱器內(nèi)且至少所述一部分具有導(dǎo)熱性，所述外部循環(huán)管道的入口和出口均連通所述電解槽，所述外部循環(huán)管道上設(shè)置有電解液循環(huán)泵。
2.如權(quán)利要求1所述的制造設(shè)備，其特征在于，所述換熱器為冷卻液換熱器，所述冷卻液換熱器包括用于流通冷卻液的冷卻液通道，所述外部循環(huán)管道的所述部分設(shè)置于所述冷卻液通道中。
3.如權(quán)利要求2所述的制造設(shè)備，其特征在于，外部循環(huán)管道設(shè)置于冷卻液通道中的部分為螺旋式管道結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的制造設(shè)備，其特征在于，所述外部循環(huán)管道上還設(shè)置有控制電解液通斷的閥門。
5.如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的制造設(shè)備，其特征在于，所述電解液循環(huán)系統(tǒng)還包括位于所述電解槽中的分散器，所述分散器為管狀結(jié)構(gòu)且管體上均勻分布有多個(gè)微孔，所述分散器的入口與所述外部循環(huán)管道的出口連通，所述分散器通過所述微孔與所述電解槽連通。
6.如權(quán)利要求5所述的制造設(shè)備，其特征在于，所述分散器至少包括水平平行設(shè)置的第一層流環(huán)和第二層流環(huán)，所述第一層流環(huán)和第二層流環(huán)通過中間管路分別與所述外部循環(huán)管道的出口連通，所述第二層流環(huán)相對(duì)于所述第一層流環(huán)靠近所述電解槽的底部，所述第一層流環(huán)相對(duì)于所述第二層流環(huán)靠近所述電解槽的口部。
7.如權(quán)利要求6所述的制造設(shè)備，其特征在于，所述第一層流環(huán)和第二層流環(huán)的橫截面為水平方向比豎直方向扁的橢圓形。
8.如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的制造設(shè)備，其特征在于，所述電解槽的槽體為塑料槽體或內(nèi)襯塑料的金屬槽體。
9.如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的制造設(shè)備，其特征在于，所述電解槽中的陰極為鈦板或者不銹鋼板或者石墨。
【文檔編號(hào)】C25D9/06GK204125547SQ201420479736
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】劉曉瑩 申請(qǐng)人:劉曉瑩