一种镁合金的表面处理装置

1.本实用新型涉及表面改性术领域，具体涉及一种镁合金的表面处理装置。


背景技术：

2.镁及镁合金由于良好的塑性、较高的比强度和优异的热性能(导电导热特性)，使其在航空航天、汽车工业和电子通信领域得到广泛的应用。但由于镁及镁合金(耐磨性和硬度较低)，以及耐腐蚀性很差，平衡电极电位为-2.37v，对镁合金的使用工况要求严格，限制了镁及镁合金在防腐蚀领域内的应用。为促进镁合金在工业中的应用，各种镁合金表面处理技术得到使用，如化学镀、电镀和氧化氧化技术在铝合金表面处理领域已经得到应用，但存在氧化膜质量较差；因此一种清洁、高效和处理效果良好的厨用铝合金的表面处理技术是亟待解决的问题。
3.针对镁合金的表面处理存在难以满处生产生活需要的技术问题，本技术提出一种采用微弧氧化进行镁合金表面处理技术。利用微弧氧化过程产生的瞬时高温高压作用下，在镁合金阀金属表面生成均匀、耐磨和结合良好的陶瓷氧化层，用以解决厨用镁合金表面处理的技术问题。


技术实现要素：

4.为满足镁合金在工业领域内的应用，镁合金合理的表面处理是迫切需要的，目前常用的表面处理技术(化学镀、电镀和阳极氧化处理)存在腐蚀性差、工艺复杂、结合力差和污染环境的现实问题。本技术提出采用微弧氧化进行镁合金表面处理的方法，利用反应过程中产生的瞬时的电流电压，镁合金与电解液发生复杂的物理化学变化，在金属表面生成稳定、清洁和均匀的陶瓷氧化层，提升表面硬度、耐磨性和结和力，提高厨用镁合金的使用性能。为获得优异性能的镁合金涂层，提出以下技术方案。
5.本发明的技术方案如下：
6.一种镁合金的表面处理装置，包括电源控制箱、操作控制台、外壳、微弧氧化槽体、样品悬挂装置及冷却水系统，所述微弧氧化槽体通过槽体支撑座设置在外壳内，所述微弧氧化槽体与外壳之间设有冷却水存储间隙，所述冷却水系统的冷却水接入至冷却水存储间隙；所述电源控制箱与操作控制台电路连接，所述操作控制台的输出端阳极样品悬挂装置，所述样品悬挂装置下方悬挂至少一个样品，且样品悬挂装置与样品电路连接，所述操作控制台的输出端阴极与微弧氧化槽体电路连接。
7.进一步的，所述样品悬挂装置包括导电挂线、样品夹、样品挂置杆及杆件固定座，所述导电挂线一端与样品相连，另一端与样品夹相连，所述样品夹设置在样品挂置杆上，所述样品挂置杆两端分别设置在杆件固定座上，所述样品、导电挂线、样品夹及样品挂置杆与操作控制台的输出端阳极电路导通。
8.进一步的，所述冷却水系统包括水箱、冷却水出口管、水泵及冷却水进口管，所述水箱与外壳之间通过冷却水出口管及冷却水进口管相连通，所述水泵设置在冷却水出口管
上。
9.进一步的，所述冷却水出口管上在位于水泵前方设有过滤网，所述冷却水出口管上在位于水箱与过滤网之间位置设有阀门。
10.进一步的，所述微弧氧化槽体内设有搅拌杆，搅拌杆可以设置在样品挂置杆上，用于液体搅拌。
11.进一步的，所述操作控制台内部设有lcr测试仪及示波器，用于检测与显示转置运行时的电参数。
12.本发明具有如下有益效果：
13.1）获得的产品强度高，经过维护氧化处理后的镁合金表面硬度得到大幅度提高，且获得的涂层耐磨性良好，具有较高的工程实用价值。
14.2）镁合金经过微弧氧化处理后防腐及耐磨性能显著优于传统阳极氧化涂层。具有良好的耐热性及抗腐蚀性，同时陶瓷涂层时基体原位生长，结合温度，陶瓷膜致密均匀。
15.3）操作灵活简便易于掌握，反应在常温下进行安全性高。
16.4）电解溶液为碱性环保型，符合环保排放要求，对人体和环境不存在危害。
附图说明
17.图1 是本实用新型的整体结构示意图；
18.图中：1、电源控制；2、操作控制台；3、槽体支撑座；4、外壳；5、样品挂置杆；6、搅拌杆；7、样品夹；8、水箱；9、导电挂线；10、样品；11、电解液；12、冷却水；13、水泵；14、过滤网；15、阀门；16、冷却水进口管；17、冷却水出口管；18、微弧氧化槽体；19、杆件固定座。
具体实施方式
19.下面结合说明书附图对本实用新型作进一步地说明，但本实用新型的保护范围并不仅限于此。
20.如图1所示一种镁合金的表面处理装置包括电源控制1，操作控制台2，操作控制台可对全部工作进行有效的调节，通过电流的输入控制微弧氧化槽体组件，槽体组件包括外壳4，微弧氧化槽体18，以及槽体支撑装置3，在外壳4和微弧氧化槽体18之间通入冷却水系统，微弧氧化槽体18内加入电解液11，加入电解液之后需要使用搅拌杆6对电解液进行均匀的搅拌，镁合金试样10是用铝合金组成的导电挂线9固定，并放置到样品夹7上，两者夹持在有铜合金制成的样品挂置杆5上，lcr测试仪和示波器检测与显示转置运行时的电参数（电感、电阻和电流等），保证装置安全稳定的运行，冷却水系统由冷却水箱水箱8、冷却水12、冷却水管道（冷却水进口管16、冷却水出口管17）、水泵13、过滤器13和阀门15组成，装置运行时会产生高温过热现象，冷却水系统一方面可以起到安全运行作用，另外一方面可以保证样品涂层质量。
21.下面就镁合金的微弧氧化工艺对该装置原理流程进行阐述：
22.1）试样制备
23.将尺寸为100mm
×
100mm
×
2mm的az31镁合金利用电火花线切割，切成3mm
×
33mm
×
2小尺寸样品备用。然后使用电钻在左上角钻一个φ2mm的孔，用以试样在电解液中的挂置，样品的两侧需用320#、600#、800#、1000#、1500#、2000#的砂纸依次打磨，然后用1 μm的金刚
石悬浮抛光液对az31镁合金表面进行抛光，随后依次在乙醇和丙酮中超声清洗5 min，以除去表面污渍，随后用吹风机吹干，即得到样品az31镁合金样品。
24.2）装配
25.用铝合金挂线下部穿过打孔的镁合金试样10，微弧氧化过程中铝合金挂线中部一部分要套入热塑管，防止氧化的过程中过多的铝线参与作用；铝线上部连同镁合金夹持在样品夹7上，随即将其固定到样品挂置杆5上，完成装配作业，样品挂置杆5上可以挂置多个镁合金试样10共同进行微弧氧化。
26.3）涂层制备
27.涂层制备工作之前，需要做一些准备工作，以便工艺实现的安全可靠性。首先将冷水阀门15打开，然后接通水泵13的电压开关，两边壳体4中装载的冷却水12通过冷却水进口管16和冷却水出口管17进行循环冷却。
28.将所述2）中装配好的镁合金浸入配置好的电解液11当中，所选电解液配方为8g/l na2sio3， 1g/l naoh，0.5g/l naf组成。在微弧氧化处理工艺中，镁合金试样作为工作电极，不锈钢制的微弧氧化槽体4作为辅助电极。接通电源控制1，使用操作控制台2打开电源，微弧氧化在恒压模式下进行，采取电参数为正负电压480 v，频率200 hz，占空比20 %，时间20 min。设置好电参数后，随后依次按下操作控制台2上的正向电压、负向电压启动开关，然后在操作控制台2的显示屏上点击开始加工。微弧氧化过程中lcr测试仪和示波器进行实验过程中电参数（电阻、电压和电感等）的记录。
29.在微弧氧化开始初期，为了防止功率过大造成电源损坏，需要逐步增加正向电压到480 v。起初，镁合金试样表面可以观察到绵密的气泡，一段时间后，镁合金试样表面开始出现火花放电的现象，并伴随着尖锐的爆鸣声，达到要求的氧化时间后，对操作控制台屏幕点击停止加工，随后关闭电源。
30.4）后处理
31.步骤3）进程完毕后，立即使用温度计测试电解液温度，并进行记录。将氧化后的镁合金片试样取出，用去离子水冲洗表面，而后用吹风机吹干装入真空袋进行保存，以便后续的检测分析。
32.针对常用得表面处理技术（化学镀、电镀和阳极氧化法）进行镁合金表面处理，存在结合效果差、处理效率低和危害环境得技术难题。本技术提出采用维护氧化装置进行镁合金表面处理技术，该技术利用瞬间电流与镁合金表面发生复杂的物理化学反应，生成一层耐腐蚀，抗氧化的陶瓷氧化层，该装置具有处理效果好，生产效率高和无污染的特点。以便应用在工程中耐腐蚀镁合金工件的制造。
33.本说明书所述的内容仅仅是对实用新型构思实现形式的列举，本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式。