一种轻型合金工件局部微弧氧化膜层修复装置的制作方法

1.本实用新型涉及金属表面处理的技术领域，具体是一种轻型合金工件局部微弧氧化膜层修复装置。


背景技术：

2.微弧氧化(microarc oxidation，mao)又称微等离子体氧化(microplasma oxidation, mpo)，是通过电解液与相应电参数的组合，在铝、镁、钛及其合金表面依靠弧光放电产生的瞬时高温高压作用，生长出以基体金属氧化物为主的陶瓷膜层。微弧氧化膜层与基体结合牢固，结构致密，韧性高，具有良好的耐磨、耐腐蚀、耐高温冲击和电绝缘等特性。该技术具有操作简单和易于实现膜层功能调节的特点，而且工艺不复杂，不造成环境污染，是一项全新的绿色环保型材料表面处理技术，在航空航天、机械、电子、装饰等领域具有广阔的应用前景。
3.虽然微弧氧化技术航空航天、船舰、机械、电子、装饰等领域获得了初步的应用，但是，由于微弧氧化对电源要求较高，且在高电压下膜层生长不确定因素太多，导致微弧氧化技术仍未得到大规模的应用，并且微弧氧化的轻型合金件存在以下的问题：
4.1)轻型合金产品在生产过程中不能保证整个产品在每处的成分与组织相同，并且微弧氧化的过程电流分布不均匀，所以会导致产品中微弧氧化层厚度相差较大，均匀性差；膜层较为薄的地方就会优先腐蚀导致产品破坏；
5.2)轻型合金产品在锻造、铸造等工艺下会产生成分偏析或者缺陷，此时会出现膜层氧化不上，氧化膜层存在缺陷等问题；
6.3)轻型合金产品在装配和运输过程中容易被划伤造成局部膜层破碎、开裂等。
7.以上的局部膜层薄弱、缺陷、破损都会直接影响轻型合金产品整体的耐腐蚀性能，从而使轻型合金产品使用寿命较短。
8.目前，针对微弧氧化膜层的修复方法有两种，一种是整体氧化方法，即将轻型合金产品或拆卸下来的膜层缺损部件运输至专用氧化车间，进行退膜再整体氧化处理，不仅耗时长、修复工作量大、修复成本高，还仅适用于体积较小的轻型合金产品或膜层缺损部件，适用范围较小；另一种是局部氧化方法，相比于前者，局部氧化方法无需运输轻型合金产品或拆卸下来的膜层缺损部件，只需要对膜层缺损的部位进行修复，耗时更短、修复工作量更小、修复成本低，适用范围更广。
9.专利申请号为cn201910926320.2(公开号为cn110565147a)的发明专利申请公开了一种钛合金工件局部微弧氧化装置和方法，所述装置包含移动式微弧氧化电源、待处理工件、可移动的不锈钢阴极管、电解槽、溶液循环回收装置、溶液冷却系统；使用时先通过油墨遮蔽不需要微弧氧化的区域，然后使用局部微弧氧化工艺进行修复处理，通过管状不锈钢阴极管约束工件表面电场实现钛合金表面局部微弧氧化控制，溶液通过管状不锈钢阴极口流经工件待处理表面，然后回流至电解槽进行回收。
10.上述钛合金工件局部微弧氧化装置存在以下不足：
①
由于该装置在进行局部微弧
氧化修复前需要在工件上不需要局部微氧化的区域涂覆油墨，修复后再除去油墨，造成局部微弧氧化修复工序多，流程复杂，而且，油墨固化需要4小时以上，导致该局部微弧氧化修复方法耗时较长；
②
该装置通过将电解槽放置于工件上待修复区域的正下方，以对工件表面反应后的电解液进行收集，这就需要电解槽体积足够大从而能够避免电解液滴落至电解槽外部，而电解槽体积较大不仅会造成电解槽耗材多、电解液浪费，使局部微弧氧化膜层修复成本比较大，而且导致电解槽难以移动，使该局部微弧氧化装置仅适用于小型轻型合金产品，不适用于需要大范围移动局部微弧氧化修复装置的大型轻型合金产品，此外，该局部微弧氧化装置对工件上待修复区域周围空间要求高，电解槽难以保证能够顺利安装在工件上待修复区域的正下方，也会进一步限制该局部微弧氧化装置的适用范围。


技术实现要素：

11.本实用新型所要解决的第一个技术问题是针对上述的技术现状而提供一种轻型合金工件局部微弧氧化膜层修复装置，能够简化轻型合金工件局部微弧氧化膜层修复工序，缩短轻型合金工件局部微弧氧化膜层修复耗时。
12.本实用新型所要解决的第二个技术问题是针对上述的技术现状而提供一种轻型合金工件局部微弧氧化膜层修复装置，能够使微弧氧化反应槽体积设计得更小从而能够减少电解液浪费。
13.本实用新型所要解决的第三个技术问题是针对上述的技术现状而提供一种能够缩小电解槽体积的轻型合金工件局部微弧氧化膜层修复装置。
14.本实用新型解决上述第一个和第二个技术问题所采用的技术方案为：一种轻型合金工件局部微弧氧化膜层修复装置，包括
15.微弧氧化反应槽，其上开有接口，其上还连接有进液管和出液管；
16.移动式电源，设于所述微弧氧化反应槽外、并具有正极和负极，所述移动式电源的正极用于与待修复工件电连接；
17.其特征在于：还包括有
18.不锈钢电极，容置于所述微弧氧化反应槽内部、并与所述移动式电源的负极电连接；
19.锥形绝缘筒，该锥形绝缘筒的内部与所述微弧氧化反应槽的内部连通，且所述锥形绝缘筒的小口径端与所述接口密封连接，所述锥形绝缘筒的大口径端用于与待修复工件的表面密封配合。
20.为了使锥形绝缘筒与待修复工件的表面密封得更好，所述锥形绝缘筒的大口径端设有柔性裙边，该柔性裙边用于与待修复工件的表面相贴合。通过柔性裙边的设计，不仅能够使锥形绝缘筒的大口径端与待修复工件的表面的贴合度更好，还能够增大锥形绝缘筒的大口径端与待修复工件的表面的接触面积，这两个方面都能够使锥形绝缘筒与待修复工件的表面密封得更好。
21.为了便于锥形绝缘筒与微弧氧化反应槽的连接，同时，为了使锥形绝缘筒与微弧氧化反应槽的接口密封性更好，所述锥形绝缘筒的小口径端朝向所述接口开有插槽，所述接口密封插接于所述的插槽中。插槽和接口的配合使微弧氧化反应槽与锥形绝缘筒连接更加方便，而且，插槽由于外侧壁包覆在接口外壁，能够使微弧氧化反应槽内的电解液更加不
容易从接口处渗漏，使锥形绝缘筒与微弧氧化反应槽的接口密封性更好。
22.为了便于微弧氧化反应槽进液，还包括用于盛装电解液的电解槽，所述进液管的进口插置于所述电解槽中，且所述进液管上设有泵。氧化槽设计得更小还能够使泵允许选择功率更低的泵，也能够节省能耗。
23.本实用新型解决上述第三个技术问题所采用的技术方案为：所述出液管的出口插置于所述电解槽中，且所述出液管上设有用于对电解液进行冷却的冷却装置。出液管出口插置于电解槽中，能够方便对电解液进行回收利用，并且，可将电解槽放置于任意位置，无需放置于工件待修复区域的正下方即能对电解液进行回收利用，使电解槽能够设计得更小，不仅能够减少电解槽耗材、电解液消耗，从而节省氧化膜层修复成本，还便于对电解槽进行移动，使该轻型合金工件局部微弧氧化膜层修复装置不仅能够适用于小尺寸工件的微弧养护膜层修复，也能够适用于大尺寸工件的微弧氧化膜层修复，并且使该轻型合金工件局部微弧氧化膜层修复装置的使用能够降低工件上待修复区域周围空间的要求，从而使该微弧氧化膜层修复装置适用范围更广；由于微弧氧化反应中会放出大量的热量，温度越高，工件与溶液界面的水汽化越厉害，膜的形成速度越快，但其粗糙度也随之增加，同时温度越高，电解液蒸发也越快，所以微弧氧化电解液的温度一般需要控制在20～60℃范围，冷却装置的设计能够便于控制电解液的温度。
24.与现有技术相比，本实用新型的优点在于：通过锥形绝缘筒使微弧氧化反应槽内部与外部隔绝，以避免电解液从锥形绝缘筒的大径端边缘渗漏至待修复工件上不需要修复的区域表面而破坏待修复工件上的正常膜层，无需对待修复工件上不需要修复的区域表面进行涂覆油墨后再去除，不仅能够简化轻型合金工件局部微弧氧化膜层修复工序，缩短轻型合金工件局部微弧氧化膜层修复耗时，从而能够提高膜层修复效率，而且，绝缘筒的形状设计，能够允许将微弧氧化反应槽体积设计得更小，从而能够避免造成电解液的浪费，有效节省原料，从而降低膜层修复成本。
附图说明
25.图1为本实用新型实施例1的结构示意图；
26.图2为图1中a处的放大图。
具体实施方式
27.以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
28.如图1～2所示，为本实用新型的最佳实施例。
29.本实施例中的轻型合金工件局部微弧氧化膜层修复装置，包括微弧氧化反应槽7、移动式电源(图中未显示)、不锈钢电极6和锥形绝缘筒3。微弧氧化反应槽7上开有接口71，微弧氧化反应槽7上还连接有进液管4和出液管5(见图2)。移动式电源设于微弧氧化反应槽7外、并具有正极和负极，且移动式电源的正极用于与待修复工件2电连接(见图1)。不锈钢电极6容置于微弧氧化反应槽7内部、并与移动式电源的负极电连接(见图2)。锥形绝缘筒3的内部与微弧氧化反应槽7的内部连通，且锥形绝缘筒3的小口径端与接口71密封连接，锥形绝缘筒3的大口径端用于与待修复工件2的表面密封配合。
30.本实施例中的轻型合金工件局部微弧氧化膜层修复装置，通过锥形绝缘筒3使微
弧氧化反应槽7内部与外部隔绝，以避免电解液从锥形绝缘筒3的大口径端边缘渗漏至待修复工件2上不需要修复的区域表面而破坏待修复工件2上的正常膜层，无需对待修复工件2上不需要修复的区域表面进行涂覆油墨后再去除，不仅能够简化轻型合金工件微弧氧化膜层修复工序，缩短工时，从而能够提高膜层修复效率，而且，绝缘筒的形状设计，能够允许将微弧氧化反应槽7体积设计得更小，从而能够避免造成电解液的浪费，有效节省原料，从而降低膜层修复成本。
31.如图2所示，锥形绝缘筒3的大口径端设有柔性裙边31，该柔性裙边31用于与待修复工件2的表面相贴合，从而不仅能够使锥形绝缘筒3的大口径端与待修复工件2的表面的贴合度更好，还能够增大锥形绝缘筒3的大口径端与待修复工件2的表面的接触面积，这两个方面都能够使锥形绝缘筒3与待修复工件2的表面密封得更好。锥形绝缘筒3的小口径端朝向接口71开有插槽32，接口71密封插接于插槽32中。插槽32和接口71的配合使微弧氧化反应槽7与锥形绝缘筒3连接更加方便，而且，插槽32由于外侧壁包覆在接口71外壁，能够使微弧氧化反应槽7内的电解液更加不容易从接口71处渗漏，使锥形绝缘筒3与微弧氧化反应槽7的接口71密封性更好。
32.如图1所示，本实施例中的轻型合金工件局部微弧氧化膜层修复装置，还包括用于盛装电解液的电解槽1，进液管4的进口插置于电解槽1中，且进液管4上设有泵41。出液管5的出口插置于电解槽1中，能够方便对电解液进行回收利用，并且，可将电解槽1放置于任意位置，无需放置于工件待修复区域的正下方即能对电解液进行回收利用，使该轻型合金工件局部微弧氧化膜层修复装置的使用能够降低工件上待修复区域周围空间的要求，从而适用范围更广；出液管5上设有用于对电解液进行冷却的冷却装置51，以便于轻型合金工件局部微弧氧化膜层修复装置能够便于控制电解液的温度。