专利名称：气体流量计上涂覆纳米陶瓷复合涂层的方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明是一种在气体流量计表面上制备纳米陶瓷涂层的方法和 装置。(二) 背景技术气体流量计主要用于天然气的商业贸易计量，由于其具有可靠 性、范围度宽，始动流量小等优点，被广大用户广泛选用。气体流量计的主要部件为铝合金(6063或者2024铝合金)，但由于表面处理 技术未能达到国外同类产品的技术水平，使得该产品的主要部件依赖 于进口，所以迫切需要一种适合该产品的表面处理技术及装置。微弧氧化技术能在铝及其合金表面沉积一层厚而致密的超硬陶 瓷膜，通过微弧氧化生成的陶瓷膜在机械性能方面远远优于阳极氧化 膜，而在与基体的结合力强度等方面远高于等离子体喷镀的陶瓷膜。 微弧氧化技术的另一优点是，它所处理过的工件尺寸变化小，且能极 大地改善铝合金的耐磨损、耐腐蚀及绝缘性能，达到了第二代工程材 料(金属)和第三代工程材料(陶瓷)的完美结合，因而该技术已被成功 的用于有色金属及其合金上。微弧氧化系统主要由电源柜、操作台、工作槽、换热器等部件组 成。其中工作槽又包括大、小两个工作槽，用来制备不同尺寸的工件。 气体流量计作阳极浸在处理液中，带冷却系统的不锈钢容器作为阴 极，并使电源工作在恒流方式。试验开始时，在直流低电压和工作液的作用下，阳极铝合金表面发生电化学氧化产生有一定电阻率的阳极 氧化薄膜。随着时间的进行，电压逐步升高，直至升高到300v以上， 此时氧化膜绝缘能力更强，在工件的表面形成一层电晕，当电压提高到370v左右时，将对铝合金表面产生的绝缘膜击穿产生微电弧(电火 花)放电，此时可以看到表面上有很多白色的细小火花亮点，此起彼伏， 连续、交替、转移放电。当电压升高到500v或更高时，微电弧火花放 电的亮点成为蓝白色，更大更粗，而且伴有连续的噼啪放电声。此时微 电弧火花放电通道3000°C以上的高温将铝合金表面中熔融铝原子与 工作液中的氧原子发生电、物理、化学反应结合而成AU)3陶瓷层。气体流量计圆盘状的整体构造造成涂覆工艺的不便，输电的铝条 必须同时起支撑作用，将流量计悬挂并保持站立状，以保证涂覆效果。 现有涂覆方法和装置中，气体流量计通过铝条攻丝与电源相连接，两 者不但接触面积较小，而且，两者接触处无法进行密封，导致工作槽 液进入，产生强大的放电振爆现象，并伴随有巨响，导致电流失稳， 在涂层表面留下较粗气孔。而且，由于流量计与铝条连接不牢固，在 强电流的作用下，流量计易晃动，影响涂层的质量。
发明内容本发明要解决现有气体流量计的涂覆纳米陶瓷复合涂层的方法 及其装置所存在的容易振爆、涂层质量差的缺点，提供一种工作过程 平稳、涂层细致、均匀的涂覆纳米陶瓷复合涂层的方法及其装置。本发明所述的气体流量计的涂覆纳米陶瓷复合涂层的方法，包括 如下步骤(1) 以带冷却装置的不锈钢容器作为阴极；(2) 以浓度为15g/l的歸A 10H20水溶液，调配处理液；(3) 对铝条进行砂纸打磨到合适的尺寸，铝条的前端车螺纹；(4) 将铝条直接嵌入流量计的通孔中，使铝条的凸肩顶住所述 通孔的后端面，用已经氧化的螺帽拧紧在所述铝条的前部， 对所述通孔的前端面进行固定密封；(5) 在铝条浸入槽液的部分套上绝缘橡胶套，防止其发生放电 现象；(6) 将流量计浸入处理液，以恒流方式对所述的铝条供电，电 流密度为10A/dm2，微弧氧化时间为60min。本发明所述的气体流量计的涂覆纳米陶瓷复合涂层的装置，包括 电源柜、操作台、工作槽、换热器，带冷却装置的不锈钢容器作为阴 极，阳极包括圆盘状的流量计、与所述的流量计连接的铝条，阴极和 阳极都连接直流恒流电源，其特征在于所述的铝条插入所述流量计 的通孔内，所述的通孔的前端面被已经氧化的螺帽密封，所述的螺帽 通过所述铝条前部的螺纹与铝条连接，所述的通孔的后端面被所述铝 条上的凸肩密封。更进一步，所述的铝条浸入槽液的部分套上绝缘橡胶套，防止其 发生放电现象。本发明对铝条进行砂纸打磨到合适的尺寸，将铝条直接嵌入流量 计的通孔中，并在端面上用已经氧化的螺帽进行固定密封，在铝条浸 入槽液的部分套上绝缘橡胶套，防止其发生放电现象。通过此种连接方式，可以将铝条和流量计连接处完全密封，避免制备过程中产生强 大的电流放电现象，同时，两者连接非常牢固，无晃动，从而使整个 制备过程得以顺利进行。本发明成功地将微弧氧化技术应用到气体流量计上，并通过特殊 的设计，将待加工的气体流量计工件与微弧氧化电源达到良好的连 接，以克服加工过程中槽液进入工件内部而引起的放电振爆和晃动现 象，使涂层更加致密均匀，质量提高。本发明的优点是对气体流量计的涂覆纳米陶瓷复合涂层过程平 稳，无放电振爆和晃动现象，涂层更加致密均匀，质量提高。(四)
图1是本发明的阳极结构示意图具体实施方式
实施例一本实施例具体说明气体流量计的涂覆纳米陶瓷复合涂层的方法 包括如下步骤(1) 以带冷却装置的不锈钢容器作为阴极；(2) 以浓度为15g/l的Na2B407 10仏0水溶液，调配处理液；(3) 对铝条1进行砂纸打磨到合适的尺寸，铝条1的前端车螺 纹；(4) 将铝条1直接嵌入流量计4的通孔中，使铝条1的凸肩11 顶住所述通孔的后端面，用已经氧化的螺帽2拧紧在所述 铝条1的前部，对所述通孔的前端面进行固定密封；(5) 在铝条1浸入槽液的部分套上绝缘橡胶套3，防止其发生放电现象；(6) 将流量计4浸入处理液，以恒流方式对所述的铝条1供电， 电流密度为10A/dm2，微弧氧化时间为60min。采用20kW直流脉冲微弧氧化装置对气体流量计表面进行微弧氧 化，该设备由微弧氧化电源、电解槽、搅拌系统和冷却系统组成。电 解液为八1203纳米粉2g，分析纯的Na2B407 10H20水溶液，浓度为 15g/l。试样作阳极浸在处理液中，带冷却系统的不锈钢容器作为阴 极，并使电源工作在恒流方式，电流密度为10A/dm2，微弧氧化时间 为60min。所制备的样品主要采用X射线衍射仪(XRD)测定试样的相结构。 用Hitachi S-4700型扫描电镜(SEM)测定试样的表面形貌、并对其 进行能谱分析。用HMV-IT显微硬度计测试试样的显微硬度。采用中 科院兰州物理所研制的WTM-2E型球-盘摩擦磨损机考察试样在干摩 擦下的磨损性能。采用中科院兰州物理所研制的划痕仪测定涂层与基 体的结合力。实施例二参照附图本发明所述的气体流量计的涂覆纳米陶瓷复合涂层的装置，包括 电源柜、操作台、工作槽、换热器，带冷却装置的不锈钢容器作为阴 极，阳极包括圆盘状的流量计、与所述的流量计连接的铝条l，阴极 和阳极都连接直流恒流电源。所述的铝条1插入所述流量计4的通孔内，所述的通孔的前端面被己经氧化的螺帽2密封，所述的螺帽2通过所述铝条1前部的螺纹与铝条1连接，所述的通孔的后端面被所述铝条1上的凸肩11密封。所述的铝条1浸入槽液的部分套上绝缘橡胶套3，防止其发生放电现象。本发明对铝条1进行砂纸打磨到合适的尺寸，将铝条1直接嵌入流量计4的通孔中，并在端面上用已经氧化的螺帽2进行固定密封， 在铝条1浸入槽液的部分套上绝缘橡胶套3，防止其发生放电现象。 通过此种连接方式，可以将铝条1和流量计4连接处完全密封，避免 制备过程中产生强大的电流放电现象，同时，两者连接非常牢固，无 晃动，从而使整个制备过程得以顺利进行。本发明成功地将微弧氧化技术应用到气体流量计上，并通过特殊 的设计，将待加工的气体流量计工件与微弧氧化电源达到良好的连 接，以克服加工过程中槽液进入工件内部而引起的放电振爆和晃动现 象，使涂层更加致密均匀，质量提高。本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举， 本发明的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本 发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的 等同技术手段。
权利要求
1、气体流量计的涂覆纳米陶瓷复合涂层的方法，包括如下步骤(1)以带冷却装置的不锈钢容器作为阴极；(2)以浓度为15g/l的Na2B4O7·10H2O水溶液，调配处理液；(3)对铝条进行砂纸打磨到合适的尺寸，铝条的前端车螺纹；(4)将铝条直接嵌入流量计的通孔中，使铝条的凸肩顶住所述通孔的后端面，用已经氧化的螺帽拧紧在所述铝条的前部，对所述通孔的前端面进行固定密封；(5)在铝条浸入槽液的部分套上绝缘橡胶套，防止其发生放电现象；(6)将流量计浸入处理液，以恒流方式对所述的铝条供电，电流密度为10A/dm2，微弧氧化时间为60min。
2、 使用如权利要求1所述的气体流量计的涂覆纳米陶瓷复合涂层 的方法的装置，包括电源柜、操作台、工作槽、换热器，带冷却装置的 不锈钢容器作为阴极，阳极包括圆盘状的流量计、与所述的流量计连 接的铝条，阴极和阳极都连接直流恒流电源，其特征在于所述的铝 条插入所述流量计的通孔内，所述的通孔的前端面被已经氧化的螺帽 密封，所述的螺帽通过所述铝条前部的螺纹与铝条连接，所述的通孔 的后端面被所述铝条上的凸肩密封。
3、 如权利要求2所述的气体流量计的涂覆纳米陶瓷复合涂层的装 置，其特征在于所述的铝条浸入槽液的部分套有绝缘橡胶套。
全文摘要
气体流量计上涂覆纳米陶瓷复合涂层的方法，包括以带冷却装置的不锈钢容器作为阴极；以浓度为15g/l的Na<sub>2</sub>B<sub>4</sub>O<sub>7</sub>·10H<sub>2</sub>O水溶液，调配处理液；对铝条进行砂纸打磨到合适的尺寸，连接在气体流量计上；在铝条浸入槽液的部分套上绝缘橡胶套；将工件浸入处理液，以恒流方式对所述的铝条供电，电流密度为10A/dm<sup>2</sup>，微弧氧化时间为60min等步骤。气体流量计上涂覆纳米陶瓷复合涂层的装置，包括带冷却装置的不锈钢容器、直流恒流电源、圆盘状的流量计、与所述的流量计连接的铝条，所述的铝条插入所述流量计的通孔内，所述的通孔的前端面被已经氧化的螺帽密封，所述的螺帽通过所述铝条前部的螺纹与铝条连接，所述的通孔的后端面被所述铝条上的凸肩密封。本发明可以使涂层更加致密均匀，质量提高。
文档编号C25D11/06GK101328601SQ200810120059
公开日2008年12月24日 申请日期2008年7月23日 优先权日2008年7月23日
发明者朋 叶, 宋仁国, 李红霞, 坚 赵, 郑晓华 申请人:浙江工业大学