[發明專利]鋁合金表面氧化處理裝置及處理方法

無效

• 申請號: 200910220159.3
• 申請日: 2009-11-24
• 公開（公告）號: CN101709449A
• 公開（公告）日: 2010-05-19
• 發明（設計）人: 李楊;王亮;沈烈;張丹丹;王春華
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: C23C8/36
• 分類號: C23C8/36
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李洪福

技術領域

本發明涉及一種表面氧化處理技術，特別是一種鋁合金表面氧化處理裝置及處理方法。

背景技術

鋁和鋁合金因重量輕、比強度高、易成型等優點，在汽車和航空工業中得到大量應用，但其耐磨性和抗點蝕性能較差。盡管鋁及其合金本身熔點和硬度都很低，但鋁的氧化物卻有很高的熔點、硬度和化學、熱學穩定性，可以用作多種材料的保護層，并已得到廣泛的研究。為克服鋁合金耐磨性和抗點蝕性能較差的缺點，擴大應用范圍，延長使用壽命，通常對鋁合金表面進行氧化以改善鋁合金性能。氧化膜層具有較高的硬度和耐磨性、極強的附著能力、較強的吸附能力、良好的抗蝕性和電絕緣性及高的熱絕緣性。由于這些特異的性能，使之在各方面都獲得了廣泛的應用。

傳統的鋁合金表面氧化工藝存在諸多缺點：如化學氧化和直流陽極氧化處理后的氧化膜存在質軟、硬度低、耐磨性差、抗蝕性差和絕緣絕熱性差等缺陷；微弧氧化表面存在大量的孔洞，氧化層表面有裂紋存在；傳統等離子體氧化技術一般把工件作為陰極，氧化和濺射同時存在、同時進行的，造成表面打弧、體積效應等不利因素。

發明內容

為解決現有技術存在的上述問題，本發明要一種鋁合金表面氧化處理裝置及處理方法，增強氧化效果、避免工件作為陰極所產生打弧和體積效應問題。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：一種鋁合金表面氧化處理裝置包括真空爐、進氣系統、抽真空系統、供電系統、測溫系統、冷卻系統，所述的進氣系統包括氣瓶、穩壓閥和進氣口，進氣口安裝在真空爐頂部，通過穩壓閥與氣瓶相連；所述的供電系統采用脈沖直流高壓電源或直流濺射高壓電源；所述的測溫系統為常用KS型-熱電偶；所述的抽真空系統包括真空泵及其管路，所述的真空泵通過管路與真空爐相連；所述的真空爐為離子擴滲設備，包括冷卻觀察室窗、爐壁、底座和爐門，所述的爐壁與陽極電源相連；所述的真空爐內安裝有工件平臺和空心陰極輔助裝置；所述的工件平臺包括支座、載物臺、絕緣體，所述的絕緣體由中心平臺和絕緣環組成、位于支座上，所述的支座位于真空爐底座上，所述的載物臺位于絕緣體的中心平臺上，用于放置工件，所述的載物臺與陽極電源連接；所述的空心陰極輔助裝置由兩個直徑不同且帶有孔洞的大圓筒和小圓筒組成，所述的大圓筒和小圓筒構成同軸雙層圓筒，位于絕緣體的絕緣環上，并通過絕緣環隔離，所述的小圓筒和大圓筒分別與陰極電源連接。

本發明所述的大圓筒和小圓筒由不銹鋼制成，小圓筒的直徑為300～350mm，大圓筒的直徑為320～370mm，并保持大圓筒與小圓筒的間距為8～10mm，小圓筒的筒壁上平均分布直徑為7～10mm的孔洞，孔洞邊緣最小間距為8～10mm。

一種鋁合金表面氧化處理方法包括以下步驟：

A、工件的清洗與裝爐

用工業清洗劑清洗工件表面，然后進行裝爐，將工件放置在載物臺上，將載物臺與陽極電源相連；

B、抽真空、起輝

啟動真空泵抽氣，同時啟動冷卻系統，由進水口進水，通過出水口排水，期間通過冷卻觀察室窗的窗口觀察水流是否通暢；當真空爐內真空度達到13.3～133Pa時，通過進氣口充入凈化過的氧氣，氧氣經過小圓筒的孔洞，均勻分布在整個真空爐內，使工件周圍氧氣濃度均衡；調節氧氣的流量，使真空爐內的壓強保持在133-1333Pa，打開電源，使真空爐內的氧氣在高壓電場的作用下發生電離，產生輝光放電效應；

C、升溫階段

其后續的操作隨氧化工藝不同而變化，可向真空爐內連續通入氧氣達到要求的低氣壓，范圍50～1000Pa，并逐步調節電壓、電流，控制氧化溫度，通過流量計調節真空爐內氣壓；調節大圓筒與小圓筒之間的間距，接通大圓筒和小圓筒上的陰極電源，使雙層圓筒保持空心陰極放電；期間可根據實際情況充入氬氣，讓氬氣引起濺射，從而增加氧化放電強度，在工件表面形成氧化膜層；

D、保溫階段

根據工藝要求，在300-600℃的溫度下，保溫1-4h；

E、冷卻階段

將真空爐內抽成低真空，關掉電源；待工件隨真空爐冷卻到100℃時出爐。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：