一种钛合金异形筒件微弧氧化装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种钛合金异形筒件微弧氧化装置及方法，属于热防护涂层技术领域，解决了大尺寸筒形件外表面的环形扫描氧化问题。一种钛合金异形筒件微弧氧化装置，包括电源单元、阳极单元和阴极单元；电源单元正极和阳极单元相连接，电源单元负极和阴极单元相连接；阳极单元包括圆盘式工作台、第一控制系统和旋转导电滑环；工作台用于承载固定钛合金异形筒件，第一控制系统用于调控工作台的旋转，旋转导电滑环用于连接电源单元正极和工作台上的钛合金异形筒件。本发明专利技术的装置改变了传统浸入式微弧氧化生产过程中无法实现膜层局部分布的需求，使得异形筒件外表面氧化膜层全覆盖，同时满足高辐射散热特性并保证内表面无膜层无辐射散射。射散射。射散射。

【技术实现步骤摘要】
一种钛合金异形筒件微弧氧化装置及方法


[0001]本专利技术属于热防护涂层
，具体涉及一种钛合金异形筒件微弧氧化装置及方法。

技术介绍

[0002]航天飞行器在高速飞行过程中，一方面由于金属壳体外表面与空气摩擦生成大量气动热，随着金属热传导效应导致飞行器外表面温度大幅度升高，另一方面内部高集成度电子器件使用中生成大量辐射热，因此整个飞行器壳体内外飞行过程中会形成高温环境，如果产生的热量不能有效散出，将导致内部芯片温度升高，负载增大，传感系统稳定性降低，飞行精度和使用寿命出现指数级衰减。有研究表明传感芯片温度每升高5℃，使用寿命缩短约50％。而通过传导和对流的散热方式无法满足实际壳体的散热需求，因此针对飞行器壳体采用膜层辐射散热的方式对于稳定整体温度范围显得尤为重要。
[0003]微弧氧化技术是基于阳极氧化基础上发展起来的一种新型环保型表面处理技术，在航空航天领域得到大量的应用。为了保证壳体内部仪器的正常运转，微弧氧化膜层仅在外表面制备，内部仍保持金属原始表面，防止内部存在微弧氧化膜时热量向内部扩散导致仪器仪表环境温度进一步升高，影响电子元器件的正常使用。
[0004]但是由于飞行器主体结构一般为大尺寸异形筒件，采用常规的微弧氧化装置和工艺存在诸多问题，如由于内表面结构复杂，通过内部遮盖防护工作量巨大，实现筒体单侧氧化较为困难。

技术实现思路

[0005]鉴于以上分析，本专利技术提出一种钛合金异形筒件微弧氧化装置及方法，以解决异形筒件由于尺寸大、表面结构复杂难以进行微弧氧化的问题。
[0006]本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0007]本专利技术提供了一种钛合金异形筒件微弧氧化装置，包括电源单元1、阳极单元2和阴极单元3；
[0008]所述电源单元1正极和所述阳极单元2相连接，所述电源单元1负极和所述阴极单元3相连接；
[0009]所述阳极单元2包括工作台21和第一控制系统22；所述工作台21用于承载固定钛合金异形筒件4，所述第一控制系统22用于调控所述工作台21的旋转。
[0010]进一步的，第一控制系统包括控制箱，控制箱内设置有无级变速电机220，工作台21与无级变速电机220输出轴转动连接。
[0011]进一步的，所述阳极单元2还包括有与无级变速电机220输出轴同轴安装的旋转导电滑环23；
[0012]所述旋转导电滑环23设置在所述工作台21与无级变速电机220之间的控制箱外表面，所述旋转导电滑环23的一端连接微弧氧化电源阳极线，另一端与钛合金异形筒件电连
接。
[0013]进一步的，所述工作台21表面设有排液槽210。
[0014]进一步的，所述工作台21材质为耐腐蚀的绝缘材料。
[0015]进一步的，所述阴极单元3包括阴极喷头31及驱动并控制阴极喷头31的第二控制系统32。
[0016]另外，本专利技术还提供了一种钛合金异形筒件微弧氧化方法，包括如下步骤：
[0017]步骤1：钛合金异形筒件表面清理；；
[0018]步骤2：对非氧化区进行密封保护；
[0019]步骤3：将密封保护后的钛合金异形筒件4固定于工作台21上，通过旋转导电滑环23与电源单元1阳极连接，将阴极喷头31与电源单元1阴极连接；
[0020]步骤4、通过第一控制系统22设定工作台4的转速，通过第二控制系统32调整阴极喷头31与钛合金异形筒件4的间距，使阴极喷头31垂直于钛合金异形筒件4外表面且沿钛合金异形筒件4母线方向往复移动喷淋氧化电解液；
[0021]步骤5：微弧氧化完成后，对钛合金异形筒件进行后处理。
[0022]进一步的，所述步骤1中，采用有机溶剂进行表面清理。
[0023]进一步的，所述步骤3中，阴极喷头(31)与钛合金异形筒件(4)外表面的间距为0.5cm～2.0cm，工作台(21)转速为5r/min～200r/min，喷头沿钛合金异形筒件(4)沿母线方向移速为5cm/min～15cm/min。
[0024]进一步的，所述步骤3中，所述氧化电解液主要成分包括磷酸钠、氢氧化钾、铝酸钠、硅酸钠和铁氰化钾，pH控制在8～13；所述氧化电解液工作温度不超过30℃。
[0025]与现有技术相比，本专利技术至少能实现以下技术效果之一：
[0026](1)本专利技术提供的一种钛合金异形筒件微弧氧化装置，改变了传统浸入式微弧氧化生产过程中无法实现膜层局部分布的需求，使得异形筒件外表面氧化膜层全覆盖，同时满足高辐射散热特性并保证内表面无膜层无辐射散射。
[0027](2)通过本专利技术的装置和工艺，在钛合金异形筒件外表面制备的膜层厚度在10μm～20μm之间，可满足室温环境下发射率大于0.90，600℃下发射率大于0.85，同时与基体结合力优异，附着力大于30MPa，具有优异的耐蚀性和高的发射率，在保证环境腐蚀防护前提下，满足飞行器高速飞行过程中气动热通过红外辐射实现快速降温。
[0028](3)利用本专利技术的装置和工艺制备的氧化膜，基于微弧氧化膜由内层致密的晶态陶瓷层和外层疏松的非晶态氧化层组成特点，均匀电流分布下使得内层的晶态陶瓷层占比增大，膜层结构具有硬度高，致密等特性，可以有效增强壳体的耐磨特性，对于钛合金异形筒件形成了多重功能性保护，提升了整体防护性能。
[0029]本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0030]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的附图标记表示相同的部件。
[0031]图1为旋转圆盘工装台俯视图；
[0032]图2为阳极单元装配示意图；
[0033]图3为螺孔卡座固定钛合金异形筒件筒壁示意图；
[0034]图4为图3中A部位箭头所示方向螺孔卡座夹持件放大图；
[0035]图5为扫描式微弧氧化系统连接示意图。
[0036]图中，1
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电源单元，2
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阳极单元，21
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工作台，210
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排液槽，211
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螺孔卡座，22
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第一控制系统，220
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无级变速电机，23
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旋转导电滑环，3
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阴极单元，31
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阴极喷头，32
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第二控制系统，4
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钛合金异形筒件。
具体实施方式
[0037]以下结合具体实施例对一种钛合金异形筒件微弧氧化装置及方法作进一步的详细描述，这些实施例只用于比较和解释的目的，本专利技术不限定于这些实施例中。
[0038]图1、图2和图5为本专利技术提供的一种钛合金异形筒件微弧氧化装置，包括电源单元1、阳极单元2、阴极单元3，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛合金异形筒件微弧氧化装置，其特征在于，包括电源单元(1)、阳极单元(2)和阴极单元(3)；所述电源单元(1)正极和所述阳极单元(2)相连接，所述电源单元(1)负极和所述阴极单元(3)相连接；所述阳极单元(2)包括工作台(21)和第一控制系统(22)；所述工作台(21)用于承载固定钛合金异形筒件(4)，所述第一控制系统(22)用于调控所述工作台(21)的旋转。2.根据权利要求1所述的钛合金异形筒件微弧氧化装置，其特征在于，第一控制系统包括控制箱，控制箱内设置有无级变速电机(220)，工作台(21)与无级变速电机(220)输出轴转动连接。3.根据权利要求1所述的钛合金异形筒件微弧氧化装置，其特征在于，所述阳极单元(2)还包括有与无级变速电机(220)输出轴同轴安装的旋转导电滑环(23)；所述旋转导电滑环(23)设置在所述工作台(21)与无级变速电机(220)之间的控制箱外表面，所述旋转导电滑环(23)的一端连接微弧氧化电源阳极线，另一端与钛合金异形筒件电连接。4.根据权利要求1所述的钛合金异形筒件微弧氧化装置，其特征在于，所述工作台(21)表面设有排液槽(210)。5.根据权利要求1所述的钛合金异形筒件微弧氧化装置，其特征在于，所述工作台(21)材质为耐腐蚀的绝缘材料。6.根据权利要求1所述的钛合金异形筒件微弧氧化装置，其特征在于，所述阴极单元(3)包括阴极喷头(31)及驱动并控制阴极喷头(31)的第二控制系统(32)。...

【专利技术属性】
技术研发人员：史浩伯，杨茗佳，贾毅，田伟智，高鑫，孔亚璇，李秋睿，海永龙，郭嘉仪，李建，周广伟，段翠媛，
申请(专利权)人：北京星航机电装备有限公司，
类型：发明
国别省市：