轻金属或其合金表面氧化钛基陶瓷膜层的制造设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种轻金属或其合金表面氧化钛基陶瓷膜层的制造设备，包括电解液循环系统，所述电解液循环系统包括电解槽以及位于所述电解槽外部的外部热交换系统，所述外部热交换系统包括外部循环管道和换热器，所述外部循环管道至少一部分位于所述换热器内且至少所述一部分具有导热性，所述外部循环管道的入口和出口均连通所述电解槽，所述外部循环管道上设置有电解液循环泵。利用本实用新型，能够在轻金属或者其合金表面制作出高品质的氧化钛基陶瓷膜层，显著提高产品性能和良率，并提高制作效率。
【专利说明】轻金属或其合金表面氧化钛基陶瓷膜层的制造设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及金属表面处理设备，特别是涉及一种轻金属或其合金表面氧化钛基陶瓷膜层的制造设备。
【背景技术】
[0002]轻金属如铝、镁、钛等及其合金，由于具有密度小，比强度高，导电、导热性优良，耐蚀，塑性和成型性好，容易加工，无低温脆性等优良的性能，所以，在适用性上已成为仅次于钢铁的第二大类金属材料。它们可以通过挤出、锻压和压铸等多种工艺加工成各种结构件，广泛地应用于汽车、航空、航天、船舶、医疗、建筑、军事、通讯、电子、电器、LED照明等几乎遍及所有的工业领域中。
[0003]轻金属或者其合金传统的表面处理技术包括电镀硬铬、阳极氧化、热喷涂均不同程度存在一定的缺陷，后来发展了微弧氧化(属于等离子电解沉积)技术、等离子气相沉积陶瓷化技术等比较新的表面处理技术，微弧氧化技术可以在铝合金表面形成硬质氧化铝多孔陶瓷层，其表面均匀分布的微孔有利于在摩擦过程中形成连续油膜，从而改善摩擦条件。而且该工艺处理效率高、操作工艺简单、环境污染小、性价比高、适用于自动化生产，在许多领域具有应用前景。然而作为陶瓷涂层其也存在孔隙率高、韧性差，且钛合金微弧氧化涂层过渡层尺寸大，存在明显的界面，结合力较差。现有技术存在着提供一种新的轻金属或者其合金表面处理设备，以制作具有高性能的陶瓷层产品、提高制作效率的需要。
实用新型内容
[0004]本实用新型的主要目的在于针对现有技术的不足，提供一种轻金属或者其合金表面高性能氧化钛基陶瓷膜层的制造设备，提高产品性能和良率，并提高制作效率。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0006]一种轻金属或其合金表面氧化钛基陶瓷膜层的制造设备，包括电解液循环系统，所述电解液循环系统包括电解槽以及位于所述电解槽外部的外部热交换系统，所述外部热交换系统包括外部循环管道和换热器，所述外部循环管道至少一部分位于所述换热器内且至少所述一部分具有导热性，所述外部循环管道的入口和出口均连通所述电解槽，所述外部循环管道上设置有电解液循环泵。
[0007]进一步地，所述换热器为冷却液换热器，所述冷却液换热器包括用于流通冷却液的冷却液通道，所述外部循环管道的所述部分设置于所述冷却液通道中。
[0008]进一步地，外部循环管道设置于冷却液通道中的部分为螺旋式管道结构。
[0009]进一步地，所述外部循环管道上还设置有控制电解液通断的阀门。
[0010]进一步地，所述电解液循环系统还包括位于所述电解槽中的分散器，所述分散器为管状结构且管体上均匀分布有多个微孔，所述分散器的入口与所述外部循环管道的出口连通，所述分散器通过所述微孔与所述电解槽连通。
[0011]进一步地，所述分散器至少包括水平平行设置的第一层流环和第二层流环，所述第一层流环和第二层流环通过中间管路分别与所述外部循环管道的出口连通，所述第二层流环相对于所述第一层流环靠近所述电解槽的底部，所述第一层流环相对于所述第二层流环靠近所述电解槽的口部。
[0012]进一步地，所述第一层流环和第二层流环的横截面为水平方向比竖直方向扁的椭圆形。
[0013]进一步地，所述电解槽的槽体为塑料槽体或内衬塑料的金属槽体。
[0014]进一步地，所述电解槽中的阴极为钛板或者不锈钢板或者石墨。
[0015]本实用新型的有益效果:
[0016]通过本实用新型的制造设备，可进行阳极等离子放电氧化与电化学沉积组合工艺表面处理，在轻金属或其合金表面制造氧化钛基陶瓷膜层，通过采用具有外部热交换系统的电解液循环系统，可对电解液的温度进行有效控制，通过电解液循环，还有利于改善电解液浓度均匀性，并防止颗粒沉淀，从而提高产品性能和良率，并大大提高制作效率，降低生产成本。
[0017]在较佳实施方案中，采用分散器和热交换系统相结合的设计，可进一步改善电解液浓度和温度均匀性，有效防止电解液温度不均匀和电解质不均匀，防止电解液中固体微小颗粒沉淀，进一步提高制作效率，改善产品品质。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为轻金属或其合金表面氧化钛基陶瓷膜层的制造设备的实施例示意图。
【具体实施方式】
[0019]以下结合附图对本实用新型的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。
[0020]如图1所示，在一种实施例中，氧化钛基陶瓷膜层的制造设备包括电解液循环系统，该电解液循环系统包括电解槽I以及位于电解槽I外部的外部热交换系统。电解槽I至少包括容纳电解液2的槽体、阴极3、阳极4和电源5。电解槽I的槽体可为塑料材料或内衬塑料等材料的金属槽体。阴极3可采用钛板或者不锈钢板或者石墨。外部热交换系统包括外部循环管道和换热器，外部循环管道至少一部分位于换热器内，外部循环管道的入口和出口均连通电解槽I，外部循环管道上设置有电解液循环泵6和控制电解液循环的阀门11。换热器可以是冷却液换热器，该冷却液换热器包括用于流通冷却液的冷却液通道，该冷却液通道包括冷却水进口 9和冷却水出口 10，外部循环管道至少一部分设置于冷却液通道中。优选地，外部循环管道设置于冷却液通道中的部分为螺旋式管道结构。外部循环管道至少在设置于冷却液通道中的部分上具有导热性，优选采用高导热性的材料如导热金属制作该部分管道。
[0021]在一种优选的实施例中，电解液循环系统还包括位于电解槽I中的分散器，分散器为管状结构且管体上均匀分布有多个微孔，分散器的入口与外部循环管道的出口连通，分散器通过微孔与电解槽I连通。
[0022]优选的实施例中，分散器至少包括水平平行设置的第一层流环7和第二层流环8，第一层流环7和第二层流环8通过中间管路分别与外部循环管道的出口连通，第二层流环8相对于第一层流环7靠近电解槽I的底部，第一层流环7相对于第二层流环8靠近电解槽I的口部。更优选地，第一层流环7和第二层流环8的横截面为在水平方向扁平的扁椭圆形。
[0023]在典型应用里，可将压铸铝或者镁或者钛或其合金工件等先经过脱脂除油处理，然后经水洗和超声波清洗，再将经过前面预处理的工件放入电解槽中进行阳极等离子放电氧化与电化学沉积组合工艺处理，最终得到氧化钛基陶瓷膜层。在电解槽中进行阳极等离子放电氧化和电化学沉积组合工艺的过程中，电解液2温度会逐步上升，这时打开电解液循环阀门11，启动电解液循环泵6，将电解液打到通有冷却水的换热器中进行热交换，将温度降下来，通过此方式可以较好地控制适宜的工艺温度，通过电解液循环，还有利于改善电解液浓度均匀性，并防止颗粒沉淀。进一步地，通过电解液循环系统的分散器，通过分散器上的多个微孔将冷却后的电解液分散送回到电解槽I内，可以将电解液均匀分布在电解槽中，使得电解液的温度分布均匀，同时使得电解液中各种成分浓度分布均匀。通过上下两个层流环7、8的优化设计，有利于更好地将电解液中微小固体颗粒均匀地分散在电解液中，呈悬浮状态，有利于多孔的金属氧化物膜层和非晶态氧化钛陶瓷膜层的快速形成，并改善非晶态氧化钛陶瓷膜层的品质。
[0024]可加工氧化钛基陶瓷膜层的轻金属或者其合金工件包括但不限于挤出铝、镁、钛或其合金，锻压铝、镁、钛或其合金，压铸铝、镁、钛或其合金，以及铝覆钢、铝覆铜等。
[0025]本实用新型可用于处理轻金属或者其合金工件/结构件包括但不限于汽车结构件(如轮毂、内燃机活塞等)、航空航天结构件、船舶结构件(如螺旋桨等)、消费电子(手机、平板电脑、电脑、电视、照相机等)结构件、医疗器械结构件、建筑结构件、家具结构件、检测仪器结构件、模具的模仁等。
[0026]以上内容是结合具体/优选的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种轻金属或其合金表面氧化钛基陶瓷膜层的制造设备，其特征在于，包括电解液循环系统，所述电解液循环系统包括电解槽以及位于所述电解槽外部的外部热交换系统，所述外部热交换系统包括外部循环管道和换热器，所述外部循环管道至少一部分位于所述换热器内且至少所述一部分具有导热性，所述外部循环管道的入口和出口均连通所述电解槽，所述外部循环管道上设置有电解液循环泵。
2.如权利要求1所述的制造设备，其特征在于，所述换热器为冷却液换热器，所述冷却液换热器包括用于流通冷却液的冷却液通道，所述外部循环管道的所述部分设置于所述冷却液通道中。
3.如权利要求2所述的制造设备，其特征在于，外部循环管道设置于冷却液通道中的部分为螺旋式管道结构。
4.如权利要求1所述的制造设备，其特征在于，所述外部循环管道上还设置有控制电解液通断的阀门。
5.如权利要求1至4任一项所述的制造设备，其特征在于，所述电解液循环系统还包括位于所述电解槽中的分散器，所述分散器为管状结构且管体上均匀分布有多个微孔，所述分散器的入口与所述外部循环管道的出口连通，所述分散器通过所述微孔与所述电解槽连通。
6.如权利要求5所述的制造设备，其特征在于，所述分散器至少包括水平平行设置的第一层流环和第二层流环，所述第一层流环和第二层流环通过中间管路分别与所述外部循环管道的出口连通，所述第二层流环相对于所述第一层流环靠近所述电解槽的底部，所述第一层流环相对于所述第二层流环靠近所述电解槽的口部。
7.如权利要求6所述的制造设备，其特征在于，所述第一层流环和第二层流环的横截面为水平方向比竖直方向扁的椭圆形。
8.如权利要求1至4任一项所述的制造设备，其特征在于，所述电解槽的槽体为塑料槽体或内衬塑料的金属槽体。
9.如权利要求1至4任一项所述的制造设备，其特征在于，所述电解槽中的阴极为钛板或者不锈钢板或者石墨。
【文档编号】C25D9/06GK204125547SQ201420479736
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年8月22日 优先权日:2014年8月22日
【发明者】刘晓莹 申请人:刘晓莹