一种在铝基表面生成稳定Alodine膜层的装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种在铝基表面生成稳定Alodine膜层的装置，属于抑制微放电
表面处理技术领域。
背景技术
[0002] Alodine是德国汉高公司在于铝、镁等其它金属表面处理转化为具有一定防护性和功能性膜层方法的统称。膜层的主要成分为三价铬和六价铬的化合物以及铝的铬酸盐氢
氧化物(m Al2O3·n Cr(OH)3·q Cr(OH)·s CrO4·x H2O)，该膜层具有一定的防护性和
导电性，广泛应用于大功率
载荷器件，如天线、
微波开关、输出合成器、功分器等器件的表面处理。
[0003]
现有技术中，一般将铝
合金工件直接浸渍到Alodine氧化溶液中，在
铝合金工件表面会生成Alodine膜层，但得到的Alodine膜层的微观形貌(放大倍数×30000)具有明显的不稳定特征，如裂纹等
缺陷，严重时会暴露铝基体，对导电氧化膜的防护性和功能性的应用产生不利影响。实用新型内容
[0004] 本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种在铝基表面生成稳定Alodine膜层的装置。
[0005] 本实用新型的技术解决方案是：
[0006] 一种在铝基表面生成稳定Alodine膜层的装置，该装置包括旋转夹具、转动
电机、升降电机、吹
风机和恒温槽；
[0007] 所述的旋转夹具用于装挂待处理的工件；
[0008] 所述的转动电机用于带动旋转夹具进行旋转运动；
[0009] 所述的升降电机与转动电机活动连接，当转动电机带动旋转夹具转动时，升降电机不动，当升降电机带动旋转电机升降时，旋转电机带动旋转夹具升降，即旋转电机带动旋转夹具将待处理的工件升至吹干
位置或旋转电机带动旋转夹具将待处理的工件降至Alodine氧化溶液内；
[0010] 所述的
吹风机用于对待处理的工件进行吹干处理；
[0011] 所述的恒温槽用于盛放Alodine氧化溶液。
[0012] 当旋转夹具将待处理的工件降至Alodine氧化溶液内后，所述的待处理的工件与Alodine氧化溶液发生反应，反应时间为30s-120s，反应
温度为20-30℃。
[0013] 所述的吹风机对待处理的工件进行吹干处理时，旋转夹具距离吹风机最远处的温度为50-60℃，旋转夹具距离吹风机最近处的温度为55-65℃。
[0014] 所述的待处理的工件与Alodine氧化溶液反应完成后，从离开Alodine氧化溶液的液面至吹干位置时间不大于5min。
[0015] 所述的旋转夹具为一圆环，圆环的下方带有多个均匀分布的
弹簧夹，圆环的上方带有金属
支架，金属支架的顶端带有挂钩，金属支架用于与转动电机的
传动轴通过挂钩连接；所述的旋转夹具的材质为不锈
钢，其外表面均包覆有一层聚四氟乙烯。
[0016] 当所述的吹风机对待处理的工件进行吹风处理时，待处理的工件与吹风机处于同一
水平位置，且待处理的工件与吹风机的水平距离为300mm-500mm。
[0017] 所述的转动电机的转动
角速度为18°/s-36°/s，所述的升降电机的升降速度为1cm/s-5cm/s。
[0018] 该装置还包括Cr6+在线测试仪、补充槽、反馈系统和电磁
阀门；
[0019] 所述的Cr6+在线测试仪用于实时测试Alodine氧化溶液中Cr6+的点数；
[0020] 所述的补充槽用于盛放Alodine氧化溶液，当恒温槽中Alodine氧化溶液中Cr6+的点数低于设定值时，对恒温槽中的Alodine氧化溶液进行补充；
[0021] 所述的反馈系统用于采集Cr6+在线测试仪的数据，当反馈系统采集到的数据与Alodine氧化溶液的初始点数值之间的差值小于设定值时，反馈系统打开
电磁阀门，电磁阀门对补充槽中的Alodine氧化溶液进行释放至恒温槽中，电磁阀门打开一次释放设定体积Alodine氧化溶液，释放时间一般为8-10s。
[0022] 所述的设定值为0.1-0.2，所述的Alodine氧化溶液中Cr6+点数为8-9。
[0024] 本实用新型与现有技术相比的优点在于：
[0025] (1)本实用新型采用旋转夹具保持工件一定的转动速率，可避免工件因
接触溶液面积的不同引发表面膜层状态的不一致问题；
[0026] (2)本实用新型采用Cr离子在线测试仪和溶液补充反馈系统，可实现对氧化溶液浓度(Cr离子点数)的精细化综合控制，避免传统导电氧化溶液浓度参数范围的宽泛化引起膜层的电化学过程生成状态的不
稳定性；
[0027] (3)本实用新型采用旋转夹具和定间距吹风烘干相结合的干燥方法，避免了由于工件表面水分无法及时烘干发生膜层
水解的问题；
[0028] (4)本实用新型中吹风机对待处理的工件进行吹干处理时，转动电机仍然带动待处理的工件转动，使得待处理的工件表面的膜层受热均匀；
[0029] (5)溶液浸渍转动氧化处理：通过升降电机传动轴将旋转夹具上的工件浸入到氧化溶液中，转动电机带动旋转夹具在氧化溶液作匀速转动，转速控制
精度为±2°/s；
[0030] (6)溶液浓度自调节处理：在线自动Cr6+测试仪通过反馈控制系统连接一只可输出溶液的不锈钢压力容器，当在线离子测试仪显示Cr6+点数在一定数值以下时，反馈系统接到临界浓度的反馈
信号，开启电磁阀门输出一定体积的原溶液至恒温氧化槽中，保持Cr6+点数控制精度在±0.5范围内；
[0031] (7)定温旋转吹干处理：通过升降电机提起的旋转夹具到一定高度后，转动电机带动旋转夹具作匀速转动，同时侧面固定的吹风机，与工件保持一定距离，工件受热吹风和转动影响，工件表面溶液落入氧化槽内，同时表面膜层受热
温度控制在±2℃范围内，一定烘干时间后，Alodine膜层烘干工序完成，得到稳定的膜层；
[0032] (8)本实用新型的装置可以有效防止导电氧化膜层缺陷的产生，进而较大程度上提高了经Alodine导电氧化处理的器件工作的可靠性。
附图说明
[0033] 图1为本实用新型的装置组成示意图；
[0034] 图2为
实施例制备的带有Alodine膜层的铝合金工件的SEM形貌图；
[0035] 图3为现有技术制备的带有Alodine膜层的铝合金工件的SEM形貌图。
具体实施方式
[0036] 如图1所示，一种在铝基表面生成稳定Alodine膜层的装置，该装置包括控制系统、旋转夹具、升降电机、转动电机、吹风机、恒温槽、Cr6+在线测试仪、补充槽、反馈系统和电磁阀门；所述的控制系统对升降电机的升降和转动电机的转动进行控制；
[0037] 所述的控制系统用于控制升降电机的升降及升降速度；
[0038] 所述的旋转夹具用于装挂待处理的工件，所述的待处理的工件的材质为铝合金；
[0039] 所述的转动电机用于控制旋转夹具的转动速度，转动电机的转动角速度为18°/s-36°/s；
[0040] 所述的升降电机与转动电机活动连接，当转动电机带动旋转夹具转动时，升降电机不动，当升降电机带动旋转电机升降时，旋转电机带动旋转夹具升降；
[0041] 用于控制旋转夹具的升降，升降速度为1cm/s-5cm/s；
[0042] 所述的吹风机用于对处理完成的工件进行吹干处理；
[0043] 所述的恒温槽用于盛放Alodine氧化溶液；
[0044] 所述的Cr6+在线测试仪用于实时测试Alodine氧化溶液中Cr6+的点数；
[0045] 所述的补充槽用于盛放Alodine氧化溶液，当恒温槽中Alodine氧化溶液中Cr6+的点数低于设定值时，对恒温槽中的Alodine氧化溶液进行补充；
[0046] 所述的反馈系统用于采集Cr6+在线测试仪的数据，当反馈系统采集到的数据与Alodine氧化溶液的初始点数值之间的差值小于设定值时，反馈系统打开电磁阀门，电磁阀门对补充槽中的Alodine氧化溶液进行释放至恒温槽中，电磁阀门打开一次释放设定体积Alodine氧化溶液，释放时间一般为8-10s；
[0047] 所述的设定值为0.1-0.2；
[0048] 所述的Alodine氧化溶液中Cr6+点数为8-9；
[0049] 所述的待处理的工件与Alodine氧化溶液的反应时间为30s-120s；
[0050] 所述的吹风机对反应完成的工件进行吹干处理时，旋转夹具距离吹风机最远处的温度为50-60℃，旋转夹具距离吹风机最近处的温度为55-65℃；
[0051] 所述的处理完成的工件从离开Alodine氧化溶液的液面至吹干位置时间不大于5min；
[0052] 所述的恒温槽的温度为20-30℃；
[0053] 所述的旋转夹具为一圆环，圆环的下方带有多个均匀分布的弹簧夹，圆环的上方带有金属支架，金属支架的顶端带有挂钩，金属支架用于与转动电机的传动轴通过挂钩连接；
[0054] 当所述的吹风机对待处理的工件进行吹风处理时，待处理的工件与吹风机处于同一水平位置，且待处理的工件与吹风机的水平距离为300mm-500mm；
[0055] 所述的补充槽为一不锈钢压力容器；
[0056] 工作过程：将待处理的工件固定在旋转夹具的弹簧夹上，再将旋转夹具与转动电机进行连接，恒温槽中放置设定体积的Alodine氧化溶液，补充槽中放置设定体积的Alodine氧化溶液；升降电机开始工作，使转动电机向下移动，转动电机带动旋转夹具完全浸渍到Alodine氧化溶液中，升降电机停止工作，旋转电机开始工作，使旋转夹具按照设定角速度开始转动，此时待处理的工件与Alodine氧化溶液开始发生反应，达到设定时间后，升降电机开始工作，使转动电机向上移动，转动电机带动旋转夹具升至待处理的工件与吹风机处于同一水平位置时，升降电机停止工作，开启吹风机，吹风机对待反应完成的工件进行吹干处理，处理完成后，将旋转夹具从转动电机上取下，然后再将工件从弹簧夹上取下，得到带有稳定Alodine膜层的铝合金工件。
[0057] 当铝合金工件在与Alodine氧化溶液反应过程中，通过Cr6+在线测试仪实时测试Alodine氧化溶液中Cr6+的点数，如果Alodine氧化溶液的浓度下降0.1-0.2个点数时，反馈系统将打开电磁阀门，使补充槽中的Alodine氧化溶液补充到恒温槽中，使恒温槽中的Alodine氧化溶液中Cr6+的点数达到设定值。
[0058] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0059] 实施例
[0060] 待处理的铝合金工件长20mm、宽15mm、高10mm，铝合金牌号为2A12，状态为T4。
[0061] 所述旋转夹具直径为300mm，其下方均匀安装有10只弹簧夹。
[0062] 将10只工件分别装于旋转夹具的弹簧夹上固定，并将旋转夹具挂于旋转电机的上。
[0063] 恒温槽内腔尺寸长500mm、宽500mm、高1000mm，其材质为不锈钢。
[0064] 将10kg Alodine药剂装于恒温槽内，然后将去离子水倒入恒温槽内至液面达到250L，Alodine浓度为40g/L，通过在线Cr6+测试仪显示其溶液点数为8.0，恒温槽溶液温度为25℃。
[0065] 升降电机下降速度为3cm/s，升降电机开启，将旋转夹具降至恒温槽液内，所有工件浸没在溶液中后，升降电机停止工作。
[0066] 旋转电机旋转角速度为25°/s，旋转电机开启，带动旋转夹具上的工件在溶液中作圆周运动，30s后，旋转电机反转，再30s后，升降电机开启，升降速度为3cm/s，经过40s后，将旋转夹具带着工件升至与吹风机同一水平位置。
[0067] 吹风机开启，转动电机带着旋转夹具继续转动，旋转夹具中心与吹风口距离400mm，靠近吹风机一端测试温度为61℃，远离吹风机一端测试温度为57℃，直至工件表面溶液吹干为止。旋转电机和吹风机停止工作，取下处理完成的工件。
[0068] 所述的Cr6+在线测试仪用于实时测试Alodine氧化溶液中Cr6+的点数，初始点数为8.0；
[0069] 所述的补充槽用于盛放25LAlodine药剂，当恒温槽中Alodine氧化溶液中Cr6+的点数低于7.9时，对恒温槽中的Alodine氧化溶液进行补充；
[0070] 所述的反馈系统用于采集Cr6+在线测试仪的数据，当反馈系统采集到的数据与Alodine氧化溶液的初始点数值之间的差值大于0.1时，反馈系统打开电磁阀门，电磁阀门对补充槽中的Alodine药剂进行释放至恒温槽中，电磁阀门打开一次释放0.25LAlodine氧化溶液，释放时间一般为8s，Cr6+在线测试仪测试补充后的恒温槽溶液点数为8.1。
[0071] 对按此装置制备的Alodine膜层的铝合金工件进行SEM形貌测试，测试结果如图2所示，由图2可知，Alodine膜层没有裂纹缺陷；
[0072] 按照现有技术中的方法制备的Alodine膜层的铝合金工件，即将铝合金工件直接浸渍到Alodine溶液中，60s后取出，然后对铝合金工件进行SEM形貌测试，测试结果如图3所示，由图3可知，其表面存在粗大裂纹缺陷。
