一种铝合金硬质阳极氧化膜层现场修复的处理装置及方法与流程

本发明属于金属表面膜层修复技术领域，具体地，涉及一种铝合金硬质阳极氧化膜层现场修复的处理装置及方法。

背景技术：

铝合金具有密度小，比强度高，耐腐蚀性能好等优点，广泛应用于航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化工等领域。

由于海洋环境等对铝合金耐腐蚀性能要求非常苛刻，因此需要提高铝合金耐腐蚀性能。目前，一些大型构件，像轻武器装备、潜艇、鱼雷壳体、端板、压线板、登陆艇螺旋桨、飞机外蒙皮等部位均采用铝合金材料及硬质阳极氧化表面处理，但是由于铝合金自身硬度较低，大型构件在转运、装配、运输等过程中由于划伤等原因，会造成氧化膜的局部破碎、划伤以及开裂等情况，直接影响铝合金构件整体的耐腐蚀性能，严重引起结构破坏，降低构件的使用寿命。

针对膜层破损问题，可采用整体氧化方法，将破损的构件拆卸下来，运输至专用氧化车间，进行退膜、再次氧化处理，生成完整的氧化膜层，但是由于氧化构件尺寸较大，一方面拆卸难度高，有的甚至不可拆卸，一方面在氧化及后处理的过程中存在着损坏的风险，同时该方法整体周期长、处理复杂。

也可采用局部氧化方法处理。目前的局部修复方法很多，但均具有一定局限性。如公开号为cn109082693a，名称为“喷淋式微弧氧化方法及装置”的专利通过采用喷淋式氧化工装进行局部微弧氧化处理，从而实现局部修复，此专利可有效处理局部微弧氧化，但是硬质阳极氧化要求主溶液为硫酸体系，喷淋氧化时会造成酸液流淌，进而腐蚀基体及其他膜层；公开号为cn104264200a，名称为“微弧氧化处理装置及方法”利用可移动喷头进行现场修复，可对磨损、划痕、裂缝等进行局部修理，该专利同样不适用于硫酸体系的溶液氧化；公开号为cn106884196a，名称为“一种移动式镁合金无槽微弧氧化处理工艺及设备”的专利，采用可移动式移动阴极吸附电解液，通过在镁合金基体处进行移动氧化，进行局部氧化处理，该专利存在溶液污染基体等问题；此外，公开号为cn109402698a，名称为“一种铝件表面局部阳极氧化的方法”的专利，公开了一种铝件表面局部阳极氧化的方法，通过采用胶膜进行局部保护后进行整体阳极氧化处理，以达到局部修复的功效，提高了局部阳极氧化处理的精度和质量，此方法适用于小型构件以及外型尺寸较规则构件，对于超大型构件以及复杂构件则显得困难；公开号为cn103184498a，名称为“滚刷式微弧氧化处理方法及装置”的专利，其特征在于通过滚筒刷式阴极在阳极工件表面的往复移动滚刷，实现工件表面由局部到整体的微弧氧化处理，该方法只适用于微弧氧化等中性溶液氧化处理，溶液不会对基体和膜层造成污染和腐蚀，对于硬质阳极氧化则不能使用；公开号为cn109161948a，名称为“一种用于舰载机局部防腐扫描式微弧氧化处理工艺及装置”公开了一种局部修复工艺，通过在待修复区域设置导流胶条，采用扫描式微弧氧化装置将电解液均匀喷洒在待修复区域，以实现待修复区域进行局部修复，提高了修复效率，由于硬质阳极氧化工艺要求温度较低，一般在-5~0℃，对温度要求较高，该专利对于溶液温度控制无法满足要求。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的不足，本发明的目的一在于提供一种铝合金硬质阳极氧化膜层现场修复的处理装置，目的二在于提供利用上述处理装置进行铝合金硬质阳极氧化膜层现场修复的方法；具有操作简单、修复膜层性能优越等优点，可有效控制溶液温度、控制溶液作业区域，实现了铝合金构件硬质阳极氧化现场修复的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

一种铝合金硬质阳极氧化膜层现场修复的处理装置，包括硬质阳极氧化电源、现场修复氧化工装、循环泵、溶液槽和冷却装置；

所述现场修复氧化工装的外型配合氧化部位的形状，内设溶液腔室，底端通过硅胶圈吸附在待修复工件上；在所述现场修复氧化工装内中部位置设有不锈钢阴极板，所述不锈钢阴极板通过中心连接杆与氧化电源阴极连接，所述氧化电源的阳极与待修复工件连接；所述现场修复氧化工装上设有进水口、出水口和注水口；所述进水口通过进水口阀门控制，所述出水口通过出水阀门控制，所述注水口通过注水阀门控制；

所述现场修复氧化工装的进水口和出水口分别与溶液槽连通，并通过循环泵形成现场修复工装与溶液槽之间的溶液循环通路；

所述溶液槽通过冷却装置进行降温处理。

作为对上述方案的进一步优化，所述硅胶圈为圆弧过渡状。

作为对上述方案的进一步优化，所述现场修复氧化工装采用pvc材料或者有机玻璃制备而成。

作为对上述方案的进一步优化，所述现场修复氧化工装为筒型，所述主体的横截面为圆形或椭圆形。进一步地，所述现场修复氧化工装的壁厚12-18mm。

作为对上述方案的进一步优化，在所述现场修复氧化工装的底端开设沟槽；所述硅胶圈的纵切面为y型，将其一端压入沟槽内，另一端开叉端压紧在待修复工件表面上。

本发明还请求保护利用上述处理装置进行铝合金硬质阳极氧化膜层现场修复的方法，包括以下步骤：

步骤一、按照要求组装并连接硬质阳极氧化电源、现场修复氧化工装、循环泵、溶液槽和冷却装置；开启冷却装置；

步骤二、将现场修复氧化工装吸附在待修复工件表面，使所述现场修复氧化工装轮廓完全罩住待修复区域，硅胶圈面完整压合在待修复区域表面；

步骤三、配制氧化溶液；打开注水口阀门，采用隔膜泵将氧化溶液注入注水口，使现场修复氧化工装及循环泵中注满氧化溶液，开启循环泵使氧化溶液循环流畅；

步骤四、开启氧化电源，进行氧化处理；氧化结束后，关闭循环泵，关闭进水口阀门和出水口阀门，用隔膜泵通过注水口阀门吸干现场修复氧化工装溶液腔室中的氧化溶液，移走现场修复氧化工装，用清水清洗待修复区域及整个循环系统；

步骤五、封孔处理：采用另一套现场修复氧化工装，循环封闭溶液进行封闭处理；

步骤六、封闭处理结束后，再次用清水清洗待修复区域，清洗干净后，吹干，完成铝合金硬质阳极氧化膜层现场修复。

作为对上述方案的进一步优化，步骤三所述氧化溶液中包括150～300g/l硫酸和5～20g/l草酸。

作为对上述方案的进一步优化，步骤四所述氧化处理的具体操作为：开启氧化电源后，手动加压，氧化电压控制在10～60v，氧化时间为1～2h。

作为对上述方案的进一步优化，步骤四所述氧化处理时氧化溶液温度控制在-15～10℃

作为对上述方案的进一步优化，步骤五所述封闭溶液采用沸水或重铬酸钾溶液；封闭处理时封闭溶液温度控制在65～95℃，封闭时间为0.5～1h。

有益效果：

本发明所提供的铝合金硬质阳极氧化现场修复的方法，是利用设计的现场修复氧化工装在待修复区域进行局部氧化修复。本发明的技术实现了不便运输的固定型或大型铝合金构件硬质阳极氧化膜层现场局部修复处理。

本发明提供的现场局部修复方法简单、容易操作，制备膜层性能优越，与基体膜层耐腐蚀性能相当。

附图说明

图1是本发明所述一种铝合金硬质阳极氧化膜层现场修复的处理装置的结构示意图；

图2是实施例1所述现场修复氧化工装的俯视图；

图3是实施例2所述现场修复氧化工装的俯视图；

其中：1、氧化电源；2、现场修复氧化工装；201、中心连接杆；202、不锈钢阴极板；203、进水口阀门；204、出水口阀门；205、注水口阀门；206、硅胶圈3、冷却装置；4、溶液槽；5、循环泵；6、待修复工件。

具体实施方式

为了有效解决铝合金构件硬质阳极氧化现场修复处理以及膜层质量的问题，本发明具体的技术方案如下：

本发明的主要设备包括：硬质阳极氧化电源1、现场修复氧化工装2、循环泵5、溶液槽4、冷却装置3以及封孔溶液等。

所述的现场修复氧化工装2为多种形状，根据氧化部位的形状决定，为保证工装下端的硅胶圈206可紧密吸附到工件上，将外形状做成圆弧过渡，一般为圆筒形或者椭圆形状。现场修复氧化工装2包括溶液腔室、密封硅胶圈206、进水口、出水口、注水口、不锈钢阴极板202和中心连接杆201等；所述进水口通过进水口阀门203控制，所述出水口通过出水口阀门204控制，所述注水口通过注水口阀门205控制。

所述的现场修复氧化工装2采用pvc材料或者有机玻璃制备而成，制备成下端开口的溶液槽形状，壁厚要求在12-18mm，在工装下端面开5mm宽沟槽，然后制备“y”型密封橡胶圈206，一端压入沟槽，一端压紧在待修复工件表面。不锈钢阴极板202安装在工装内中部位置，通过中心连接杆201连接至氧化电源1阴极。

所述的冷却装置3可对氧化溶液进行降温，溶液温度控制在-15～10℃。

所述的溶液槽4是装溶液的槽子，将溶液槽4放入冷却装置3内进行冷却，将溶液槽4出水口连接至现场修复氧化工装2进水口。

所述的循环泵5为耐酸泵，泵进水口连接现场修复氧化工装2出水口，泵出水口连接至溶液槽4，使泵在修复工装下段工作，连续抽工装中溶液，使现场修复氧化工装2中形成一定负压，增大密封效果，防止溶液泄露，腐蚀工件基体及膜层。

所述的注水口阀门205，目的是可快速将现场修复氧化工装2及循环管路注满溶液，使整个系统循环流畅。采用小隔膜泵，连接好进出水管，将氧化溶液注满现场修复氧化工装2，关闭注水口阀门205。

所述电解液包括：硫酸浓度为150～300g/l，草酸浓度为5～20g/l，溶液为行业通用的溶液均可。

所述的电参数为:电源为直流电源，氧化电压为10～60v，氧化正极连接待修复工件，氧化负极连接至氧化阴极。

所述的封闭溶液：氧化结束后，用清水清洗干净后，需要进行封闭处理，处理溶液采用沸水或重铬酸钾溶液等，溶液温度控制在65～95℃，封闭时间为0.5～1h。

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

将待修复区域多余膜层以及腐蚀产物等清除干净，用砂纸、抛光布等材料将待修复区域打磨平整，尽量接近基体原有状态，然后用除油剂进行除油清洗，有记号笔痕迹处需采用丙酮擦洗，用清水冲洗干净。

遮蔽处理，用可剥油墨、纸胶带、软胶带等耐酸碱腐蚀材料将待修复周围区域进行遮蔽保护处理，防止氧化溶液流淌、渗漏至基体膜层表面，导致膜层腐蚀等问题。要求遮蔽保护区域尽量靠近裸露基体，裸露基体区域禁止有遮蔽材料覆盖。

组装现场修复氧化工装2，采用透明pvc材料制备，圆筒外径为150mm，壁厚为12mm，在圆筒下端开5mm沟槽，沟槽外径为143mm，制备“y”型密封橡胶圈，将一端压入沟槽，另一端开叉端压紧在待修复工件6表面。不锈钢阴极板202安装在工装内中部位置，通过中心连接杆201连接至氧化电源1阴极。

配制氧化溶液，成分为200～240g/l硫酸，10～20g/l草酸。溶液温度控制在-5～5℃。将现场修复氧化工装2连接至循环泵5，然后将进出水管放入溶液槽4，溶液槽4放入冷却装置3，开启冷却装置3，对溶液进行降温处理。

循环溶液，将局部现场修复氧化工装2吸附在待修复工件6表面，工装轮廓完全罩住待修复区域，密封圈面能完整压合在待修复表面，打开注水口阀门205，采用隔膜泵将氧化溶液注入注水口，使局部现场修复氧化工装2及循环泵5中注满溶液，开启循环泵5使溶液循环流畅。

局部氧化处理，将局部现场修复氧化工装2通过中心连接杆201连接氧化电源1负极，待修复工件6连接氧化电源1正极，开启氧化电源1，手动加压，氧化电压控制在20～60v，氧化时间为1～2h，具体氧化时间视氧化面积决定。

氧化结束后，关闭循环泵5，关闭进水口阀门203和出水口阀门204，用隔膜泵通过注水口阀门205吸干现场修复氧化工装2溶液腔室中的氧化溶液，移走现场修复氧化工装2，用清水清洗待修复区域及整个循环系统采，保证无酸液残留。

封孔处理，清洗干净后，立刻封闭处理，采用另一套上述现场修复氧化工装，循环封闭溶液，封闭液循环应循环流畅，封闭液采用沸水或重铬酸钾溶液等，溶液温度控制在65～95℃，封闭时间为0.5～1h。

封闭处理后，再次用清水清洗局部修复区域，清洗干净后，用压缩空气等将待修复区域吹干。

实施例2

根据现场待修复区域形状的不规则影响，需制备不同形状的现场修复氧化工装2，为保证硅胶圈206可紧密吸附到待修复工件6上，将外形状做成圆弧过渡，设计椭圆形形状修复工装，两端为半圆型，外径为130mm，内径为100mm，沟槽外径为120mm，中间直线段为500mm。其他同实施例1。

需要说明的是，以上所述的实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对本发明作出的一些非本质的改进和调整仍属于本发明的保护范围。