一种辅助阴极及利用它对盲孔进行阳极氧化的方法

摘要

本申请公开了一种辅助阴极及利用它对盲孔进行阳极氧化的方法，所述辅助阴极的主体是一段合金材质的圆管，所述圆管的一端封闭、另一端具有与所述圆管的径向平行的中间孔，在靠近所述中间孔的所述圆管的侧壁上均匀地开有垂直于所述圆管径向方向的数个小孔；所述数个小孔的两侧具有套在所述圆管上的圆环形支撑架，所述圆环形支撑架上有缺口；所述圆管上还具有接线孔，所述接线孔与导线相连。利用该辅助阴极对盲孔氧化，能使氧化膜在工件的表面和盲孔中同步生成，提高了膜厚的均匀性，提高了电流效率，降低了能耗；并且，在氧化过程中通过导电夹与阴极杆的断开和接通来控制氧化操作的关闭和开启，及时调整盲孔内的氧化膜厚度。

权利要求

1.一种辅助阴极，其特征在于，所述辅助阴极的主体是一段合金材质的圆管，所述圆管的一端封闭、另一端具有与所述圆管的径向平行的中间孔，在靠近所述中间孔的所述圆管的侧壁上均匀地开有垂直于所述圆管径向方向的数个小孔；所述数个小孔的两侧具有套在所述圆管上的圆环形支撑架，所述圆环形支撑架上有缺口；

所述圆管上还具有接线孔，所述接线孔与导线相连；

所述圆管上还具有支管，所述支管可套软管。

2.根据权利要求1所述的辅助阴极，其特征在于，所述软管与过滤机的进口相连接。

3.根据权利要求1所述的辅助阴极，其特征在于，所述支管是PVC材质。

4.根据权利要求1所述的辅助阴极，其特征在于，所述导线上有导电夹，所述导电夹与阴极杆相连。

5.根据权利要求1所述的辅助阴极，其特征在于，所述合金是铝合金或钛合金。

6.利用权利要求1～5任一所述的辅助阴极对盲孔进行阳极氧化的方法，其特征在于，包括如下步骤：首先，将试块放入氧化槽液中，再将所述辅助阴极放入试块的盲孔中，所述辅助阴极与所述盲孔孔底保持一定距离以免短路，并固定所述辅助阴极；然后将所述试块通过挂具与阳极杆接触，打开循环泵，将所述辅助阴极的导电夹与所述阴极杆相连，开始氧化直至在所述盲孔的表面得到指定的膜厚。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述距离为10～15mm。

说明书

一种辅助阴极及利用它对盲孔进行阳极氧化的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及铝合金盲孔阳极氧化方法，特别是涉及一种深孔阳极氧化方法。

背景技术

[0002] 在一些通用工程和军事工业方面，有些较大的铝合金的零部件需要阳极氧化，这些零部件有时有很深的盲孔，不仅零件表面需要有较厚的氧化膜，这些盲孔的氧化膜，也要达到一定的要求。现有的的解决方法是通过调整工件装夹方向，在工艺上提高氧化电压和延长氧化时间，使盲孔内达到一定的膜厚。

[0003] 上述现有的解决方法存在以下不足之处：

[0004] 1、对一些较大的工件，调整装夹方向比较困难，不能很好的解决膜厚均匀问题，表面与孔内膜厚相差很大，为了孔内的膜厚度达到要求，而提高氧化电压和延长氧化时间，造成能源浪费；

[0005] 2、导致其它部位的尺寸不合格，这种现象在硬质氧化过程中尤其明显。

发明内容

[0006] 本发明目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种操作灵活方便、氧化膜层厚度理想的辅助阴极，以及利用该辅助阴极对盲孔进行阳极氧化的方法。本发明的技术解决方案如下：

[0007] 一种辅助阴极，所述辅助阴极的主体是一段合金材质的圆管，所述圆管的一端封闭、另一端具有与所述圆管的径向平行的中间孔，在靠近所述中间孔的所述圆管的侧壁上均匀地开有垂直于所述圆管径向方向的数个小孔（便于电解液在盲孔中均匀流动）；所述数个小孔的两侧具有套在所述圆管上的圆环形支撑架，所述圆环形支撑架上有缺口；

[0008] 所述圆管上还具有接线孔，所述接线孔与导线相连。

[0009] 中间孔的直径一般比圆管的直径小5～10mm。

[0010] 所述圆管上还具有支管，所述支管可套软管。

[0011] 所述软管与过滤机的进口管相连接。

[0012] 所述支管是PVC材质所述支管是PVC材质或其它不导电塑料。所述导线上有导电夹，所述导电夹与阴极杆相连。

[0013] 所述合金是铝合金或钛合金。

[0014] 上述任一辅助阴极对盲孔进行阳极氧化的方法，包括如下步骤：

[0015] 首先，将试块放入氧化槽液中，再将所述辅助阴极放入试块的盲孔中，所述辅助阴极与所述盲孔孔底保持一定的距离（例如，10～15mm）以免短路,并固定所述辅助阴极；然后将所述试块通过挂具与阳极杆接触好，打开循环泵，将所述辅助阴极的导电夹与所述阴极杆相连，开始氧化直至在所述盲孔的表面得到指定的膜厚。

[0016] 所述氧化槽液中硫酸浓度为150～200g/l,温度为18～22℃。

[0017] 在圆管的一端有一个支管与圆管的中心孔相连(如图3)，另一端与软管相连，以便于氧化槽液在孔中流动。

[0018] 所述圆形支撑架采用PVC材料材质或其它不导电塑料，以避免铝管与工件孔壁接触导致短路而烧毁工件。所述支撑架上有分布均匀的缺口可便于电解液在盲孔中流动。

[0019] 所述软管内部有细的钢丝，以避免在氧化过程中软管变形，导致流量不稳定；所述软管的一端与所述支管相连通，另一端与进入电解槽的进口管相连，进口管的槽液经过调整温度，由循环泵提供能量。

[0020] 所述导线采用不污染槽液的铝合金芯。所述导线连接导电夹，可通过导电夹方便地与阴极杆接通。

[0021] 与现有技术相比，本发明的的技术效果如下：

[0022] 第一：由于在盲孔内的电解液处于循环流动的状态，能及时带走氧化产生的热量，从而能持续生成氧化膜。

[0023] 第二：由于有辅助阴极在盲孔中的使用，使得电力线能在盲孔中得到有效分布，从而能使氧化膜在工件的表面和盲孔中同步生成，提高了膜厚的均匀性，提高了电流效率，降低了能耗。

[0024] 第三：在阴极上采用导电夹，使用方便。能根据需要，在氧化过程中通过导电夹与阴极杆的断开和接通来控制氧化操作的关闭和开启，及时调整盲孔内的氧化膜厚度。

附图说明

[0025] 图1是本发明中用到的一种辅助阴极的结构示意图；

[0026] 图2是本发明中辅助阴极中圆形支撑架和铝管中心孔的放大示意图；

[0027] 图3是本发明中用到的辅助阴极主体剖视图；

[0028] 图4是本发明中用的的另一种辅助阴极的结构示意图。

具体实施方式

[0029] 下面，用实施例来进一步说明本发明内容，但本发明的保护范围并不仅限于实施例。对本领域的技术人员在不背离本发明精神和保护范围的情况下做出的其它的变化和修改，仍包括在本发明保护范围之内。

[0030] 实施例1

[0031] 本实施例在于说明本发明在氧化深250mm、直径50mm盲孔中的应用。

[0032] 制备试块：取一个400 * 200 * 350（mm）材质为6061铝合金（6061铝合金的主要合金元素是镁与硅，并形成Mg2Si相）的试块，在其上作一个深250mm、直径50mm的简单孔（即，盲孔），通过螺纹将试块与挂具连接。

[0033] 图1是本发明氧化中所用到的辅助阴极结构示意图。如图1所示，所述辅助阴极的主体1为一根长约260mm、直径约25mm的铝合金圆管，一端封闭，另一端中间孔7（在图2中示出）的长度为245～250mm(如图3中箭头A段所示,中间孔7的直径为20mm)，在靠近孔底一侧的圆管侧壁上均匀地的开有数个小孔4，其两端为两个直径为48mm的圆环形支撑架3，圆环形支撑架3上有缺口8（如图2所示）。主体1的一端有接线孔，该接线孔与导线6相连，以用于通过导线6使主体1与阴极相连。在主体1的一端有支管5，支管5的孔直径为20mm，支管5的一端与圆管的中间孔7相连通，支管5的另一端与孔径为20mm软管2相连。

[0034] 导线6的另一端可装导电夹，此时通过导电夹与电源的连接控制氧化操作的开启和关闭。

[0035] 装夹

[0036] 首先，将试块放入氧化槽液中，再将所述辅助阴极放入试块的盲孔（直径为50mm）中，所述辅助阴极与所述盲孔孔底保持10～15mm的距离，以免短路，并固定所述辅助阴极；然后将所述试块通过挂具与阳极杆接触好，打开循环泵，将所述辅助阴极的导电夹与所述阴极杆相连。

[0037] 阳极氧化

[0038] 如本领域技术人员所共知，阳极氧化的前后处理流程在此就不再多述，按已知的常规方式处理，处理好的试块放入氧化槽液，槽液为普通氧化槽液，硫酸浓度为150～200g/l,温度为20℃左右，将循环泵打开，等到软管2,软管与进入氧化槽的槽液管道联通,试块和辅助阴极整个都是浸入氧化槽液中.等到软管中的电解液中无大量气泡，开启电源
2
氧化，电流密度为1A/dm，氧化60分钟。

[0039] 检测到试块表面氧化膜厚在25微米左右，盲孔内膜厚在18微米左右。

[0040] 实施例2

[0041] 本实施例在于说明本发明在氧化深250mm、直径30mm盲孔中的应用。

[0042] 制备试块：取一个400 * 200 * 350(单位为mm)材质为 6061铝合金试块，在其上作一个深250mm、直径30mm的简单孔（即，盲孔），通过螺纹将试块与挂具连接。

[0043] 制备辅助阴极:本实施例用到的辅助阴极的结构如图4，同图1稍有一点区别，在于主体9为一根长260mm、直径15mm的铝合金圆管，圆管的中部为一直径为10mm的通孔，主体9的一端与软管13相连通，主体1的侧面有个接线孔12，该接线孔与导线14连接，通过导线14将主体9与阴极相连。在远离接线孔的一侧的主体1侧壁上均匀的开有小孔11，其两端为两个直径为28mm圆环形的支撑架10，支撑架上有缺口8，导线6的另一端接有导电夹，该导电夹可控制氧化操作的开启和关闭。

[0044] 装夹

[0045] 首先，将试块放入氧化槽液中，再将所述辅助阴极放入试块的盲孔（直径为30mm）中，所述助阴极与所述盲孔孔底保持10～15mm的距离，以免短路,并固定所述辅助阴极,然后将所述试块通过挂具与阳极杆接触好，打开循环泵，将所述辅助阴极的导电夹与所述阴极杆相连。

[0046] 阳极氧化

[0047] 如本领域技术人员所共知，阳极氧化的前后处理流程在此就不再多述，按已知的常规方式处理，处理好的试块放入氧化槽液，槽液为普通氧化槽液（硫酸浓度为150～200g/l，三价铝离子的浓度为1～15g/l），温度为20度左右，将循环泵打开，到软管中的的
2
电解液中无大量气泡，开启电源氧化，电流密度为1A/dm，氧化50分钟。

[0048] 检测表面氧化膜厚在24微米左右，孔内膜厚在18微米左右。

[0049] 实施例3

[0050] 本实施例用于说明本发明在硬质氧化方面的应用。

[0051] 制备试块：取一个400*200*350(单位为mm)材质为 6061铝合金试块，在其上作一个深250mm，直径20mm的简单孔（即，盲孔），通过螺纹将试块与挂具连接。

[0052] 制备辅助阴极

[0053] 本实施例用到的辅助阴极的结构示意图也如同图1所示，只是尺寸与实施例1有差别。主体1为一根长260mm、直径10mm的铝合金圆管，一端封闭，另一端中间孔7的直径为8mm，在远离接线孔的一侧的主体1侧壁上均匀的开有小孔4，其两端为两个直径为18圆环形的支撑架3，支撑架上的缺口8，圆管的一端有个接线孔，以用于通过导线6与阴极相连，导线的另一端接有导电夹，在圆管的一端有一个支管5，孔径为8与圆管的中心孔相连，另一端与孔径为8mm软管2相连。

[0054] 装夹

[0055] 首先，将试块放入氧化槽液中，再将所述辅助阴极放入试块的盲孔（直径为20mm单位）中，所述助阴极与所述盲孔孔底保持10～15mm的距离，以免短路.并固定所述辅助阴极；然后将所述试块通过挂具与阳极杆接触好，打开循环泵，将所述辅助阴极的导电夹与所述阴极杆相连。

[0056] 阳极氧化

[0057] 如本领域技术人员所共知，阳极氧化的前后处理流程在此就不再多述，按已知的常规方法处理，处理好的试块放入氧化槽液，槽液为普通氧化槽液，硫酸浓度为150～200g/l,温度为0±2度，将循环泵打开，直到软管中的电解液中无大量气泡，开启电源氧
2
化，电流密度为2A/dm,氧化60分钟。

[0058] 检测表面氧化膜厚在45微米左右，孔内膜厚在38微米左右。

[0059] 实施例4

[0060] 本实施例旨在说明如果孔内的氧化膜生成速度过快，可以通过本实施例的方法调整盲孔内氧化膜厚度。

[0061] 制备试块：取一个400*200*350(单位为mm)材质为 6061铝合金试块，在其上作一个深250mm，直径50mm的简单孔（即，盲孔），通过螺纹将试块与挂具连接，[0062] 制备辅助阴极

[0063] 如图1所示的阴极，请先参阅图1，图1是本发明氧化中所用到的辅助阴极结构示意图。主体1一根长260mm直径25mm铝合金的圆管，一端封闭，另一端中间孔7直径为20mm，在靠近孔底的一侧的圆管侧壁上均匀的开有小孔4，其两端为两个直径为48mm圆环形的支撑架3，支撑架上的缺口8，圆管的一端有个接线孔，以用于通过导线6与阴极相连，导线的另一端接有导电夹，在圆管的一端有一个支管5，孔径为20与圆管的中心孔相连，另一端与孔径为20软管2相连。

[0064] 装夹

[0065] 首先，将试块放入氧化槽液中，再将所述辅助阴极放入试块的盲孔（直径为50单位mm）中，所述辅助阴极助阴极与所述盲孔孔底保持10～15mm的距离，以免短路，并固定所述辅助阴极；然后将所述试块通过挂具与阳极杆接触好，打开循环泵，将所述辅助阴极的导电夹与所述阴极杆相连。

[0066] 阳极氧化

[0067] 如领域技术人员所共知，阳极氧化的前后处理流程在此就不再多述，将处理好的试块放入氧化槽液，槽液为普通氧化槽液，硫酸浓度为150～200g/l,温度为0±2度，将循2
环泵打开，到软管中的的电解液中无大量气泡，开启电源氧化，电流密度为2A/dm，氧化70分钟。

[0068] 检测表面氧化膜厚在55微米左右，孔内膜厚在50微米左右。内外膜厚相差5微米左右，把导电夹与阴极杆脱开，继续氧化10分钟，表面氧化膜厚度达到60微米左右，内外膜厚差达到10微米。

[0069] 实施例5

[0070] 本实施例在于说明本发明的辅助阴极还可以采用钛合金,(钛合金较铝合金不易损耗)。

[0071] 制备试块：取一个400 * 200 * 350（mm）材质为6061铝合金（6061铝合金的主要合金元素是镁与硅，并形成Mg2Si相）的试块，在其上作一个深250mm、直径50mm的简单孔（即，盲孔），通过螺纹将试块与挂具连接。

[0072] 图1是本发明氧化中所用到的辅助阴极结构示意图。如图1所示，所述辅助阴极的主体1为一根长约260mm、直径约25mm的钛合金圆管，一端封闭，另一端中间孔7（在图2中示出，其长度L为支管5的中心到阴极钛管端面的距离）的直径为20mm，在靠近孔底一侧的圆管侧壁上均匀地的开有数个小孔4，其两端为两个直径为48mm圆环形支撑架3，圆环形支撑架3上有缺口8（如图2所示）。主体1的一端有接线孔，该接线孔与导线6相连，以用于通过导线6使主体1与阴极相连。在主体1的一端有支管5，支管5的孔直径为20mm，支管5的一端与圆管的中心孔7相连通，支管5的另一端与孔径为20mm软管2相连。

[0073] 导线6的另一端可装导电夹，此时通过导电夹与电源的连接控制氧化操作的开启和关闭。

[0074] 装夹

[0075] 首先，将试块放入氧化槽液中，再将所述辅助阴极放入试块的盲孔（直径为50mm）中，所述辅助阴极与所述盲孔孔底保持10～15mm的距离，以免短路，并固定所述辅助阴极；然后将所述试块通过挂具与阳极杆接触好，打开循环泵，将所述辅助阴极的导电夹与所述阴极杆相连。

[0076] 阳极氧化

[0077] 如本领域技术人员所共知，阳极氧化的前后处理流程在此就不再多述，按已知的常规方式处理，处理好的试块放入氧化槽液，槽液为普通氧化槽液，硫酸浓度为150～200g/l,温度为20℃左右，将循环泵打开，等到软管2（软管与进入氧化槽的槽液管道通,试块和辅助阴极整个都是浸入氧化槽液中.）中的电解液中无大量气泡，开启电源氧化，电
2
流密度为1A/dm,氧化60分钟。

[0078] 检测到试块表面氧化膜厚在25微米左右，盲孔内膜厚在18微米左右。

[0079] 通过验证明，根据不同的盲孔尺寸，灵活的改变辅助阴极的尺寸，采用本发明对带有盲孔的较大工件进行阳极氧化，不仅能在零件表获得氧化膜，还能在零件的深孔内获得所需要的氧化膜，从而满足零件的功能性要求，同时由于辅助阴极可以通过导电夹在氧化过程中进行断开和接通，因此能根据需要调整工件盲孔内的氧化膜厚度。