阳极氧化系统
阅读：327发布：2020-05-11
专利汇可以提供阳极氧化系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及 表面处理 技术领域，特别是涉及 阳极 氧 化 系统，其包括： 电解 槽 、搅拌件、抓取件和监测仪， 电解槽 底部设置有第一 电极 ；搅拌件设置于电解槽中；抓取件包括 机械臂 以及设置在机械臂端部的具有第二电极的机械爪，机械臂用于工作时带动机械爪活动收容于电解槽中；监测仪设置于电解槽上，用于监测机械爪于电解槽的 位置 。上述阳极氧化系统，通过上述的第一电极、电解液和第二电极之间形成 电子 电路 ，机械爪抓取待氧化 工件 后，待氧化工件与第二电极电性连接，在 电流 的作用下待氧化工件与电解液发生电化学反应，待氧化工件表面形成氧化膜。由于电解液中的各组分混合均匀，且通过机械的方式抓取待氧化工件，提高了待氧化工件形成氧化膜的效率。，下面是阳极氧化系统专利的具体信息内容。
1.一种阳极氧化系统，其特征在于，包括：
电解槽，所述电解槽用于盛装电解液，其底部设置有第一电极；
搅拌件，所述搅拌件设置于所述电解槽中，用于搅拌所述电解液；
抓取件，所述抓取件包括用于固定在外部的机械臂以及设置在所述机械臂端部的具有第二电极的机械爪，
所述机械臂用于工作时带动所述机械爪活动收容于所述电解槽中；
所述电解槽设置有安装位、电机及转速控制器，所述安装位设置于所述电解槽的侧壁，所述搅拌件设置于所述安装位，电机的转子与所述安装位连接，所述转速控制器与所述电机连接；
监测仪，所述监测仪设置于所述电解槽上，用于监测所述机械爪于所述电解槽的位置。
2.根据权利要求1所述的阳极氧化系统，其特征在于，所述电解槽设置有连接位，所述监测仪设置于所述连接位上。
3.根据权利要求2所述的阳极氧化系统，其特征在于，所述连接位设置于所述电解槽的槽口周缘处。
4.根据权利要求3所述的阳极氧化系统，其特征在于，所述监测仪可拆卸地设置于所述连接位上。
5.根据权利要求4所述的阳极氧化系统，其特征在于，所述连接位为具有内螺纹的盲孔。
6.根据权利要求5所述的阳极氧化系统，其特征在于，所述监测仪通过螺丝与所述连接位螺接。
7.根据权利要求4所述的阳极氧化系统，其特征在于，所述连接位为插孔。
8.根据权利要求7所述的阳极氧化系统，其特征在于，所述监测仪通过销钉与所述连接位插接。
9.根据权利要求8所述的阳极氧化系统，其特征在于，所述监测仪的探头位于所述电解槽中，用于获取所述机械爪与电解液的液面之间的距离。
10.根据权利要求9所述的阳极氧化系统，其特征在于，所述监测仪为红外测距仪。
阳极氧化系统
技术领域
背景技术
[0002] 铝合金是工业中应用最广泛的一类金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。以铝合金制品为阳极置于电解质溶液中，利用电解作用，使其表面形成氧化铝薄膜的过程，称为铝合金的阳极氧化处理。经过阳极氧化处理的铝合金产品称为铝合金阳极产品。
[0003] 目前，在阳极氧化的过程中，通过控制电解槽中的电解液的浓度、氧化时间以及电化学反应的温度等，来获取均匀致密的氧化膜；然而，在传统的装置中，由于电解液的浓度不均匀，氧化时间以及电化学反应的温度难于控制等原因，导致铝制品的阳极氧化处理的效率较低，进而影响了生产效率。
发明内容
[0004] 基于此，有必要针对上述问题，提供一种高效率的阳极氧化系统。
[0005] 一种阳极氧化系统，包括：
[0007] 搅拌件，所述搅拌件设置于所述电解槽中，用于搅拌所述电解液；
[0009] 所述机械臂用于工作时带动所述机械爪活动收容于所述电解槽中；
[0010] 监测仪，所述监测仪设置于所述电解槽上，用于监测所述机械爪于所述电解槽的位置。
[0011] 在其中一个实施例中，所述电解槽设置有连接位，所述监测仪设置于所述连接位上。
[0012] 在其中一个实施例中，所述连接位设置于所述电解槽的槽口周缘处。
[0013] 在其中一个实施例中，所述监测仪可拆卸地设置于所述连接位上。
[0015] 在其中一个实施例中，所述监测仪通过螺丝与所述连接位螺接。
[0016] 在其中一个实施例中，所述连接位为插孔。
[0017] 在其中一个实施例中，所述监测仪通过销钉与所述连接位插接。
[0018] 在其中一个实施例中，所述监测仪的探头位于所述电解槽中，用于获取所述机械爪与电解液的液面之间的距离。
[0019] 在其中一个实施例中，所述监测仪为红外测距仪。
[0020] 上述阳极氧化系统，通过上述的第一电极、电解液和第二电极之间形成电子电路，机械爪抓取待氧化工件后，待氧化工件与第二电极电性连接，在电流的作用下待氧化工件与电解液发生电化学反应，待氧化工件表面形成氧化膜。由于电解液中的各组分混合均匀，且通过机械的方式抓取待氧化工件，提高了待氧化工件形成氧化膜的效率。附图说明
[0021] 图1为本发明一实施例阳极氧化系统的结构示意图；
[0022] 图2为本发明一实施例电解槽的结构示意图；
[0023] 图3为本发明一实施例搅拌件与电解槽的连接结构示意图；
[0024] 图4为本发明一实施例搅拌件的结构示意图；
[0025] 图5为图4所示实施例A部分的放大结构示意图；
[0026] 图6为图4所示实施例B部分的放大结构示意图；
[0027] 图7为本发明一实施例温度调节器和液体浓度检测仪在电解槽的位置示意图；
[0028] 图8为本发明一实施例第二电极在机械臂的位置示意图；以及
[0029] 图9为本发明一实施例监测仪在电解槽的位置示意图。
具体实施方式
[0030] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0031] 需要说明的是，当元件被称为“固定于”、“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
[0032] 请参阅图1，其为本发明一实施例阳极氧化系统10的结构示意图，阳极氧化系统10包括：电解槽110、搅拌件120和抓取件130。
[0033] 电解槽110用于盛装电解液。结合图2，电解槽110的底部设置有第一电极111。例如，第一电极111连接外部直流电源的阴极。一实施例中，第一电极111包括阴极板。阴极板用于连接外部直流电源的阴极。
[0034] 搅拌件120设置于电解槽110中，用于搅拌电解液，使得电解液中各组分混合均匀，以形成致密性较高的氧化膜。
[0035] 抓取件130包括机械臂131以及设置在机械臂131端部的机械爪132，机械臂131工作时带动机械爪132活动收容于电解槽110中。
[0036] 机械臂131固定在外部，例如，机械臂131固定在机床上。结合图8，机械爪132具有第二电极133。例如，第二电极133连接外部直流电源的阳极。一实施例中，第二电极133包括阳极板。阳极板用于连接外部直流电源的阳极。例如，机械臂采用现有技术实现，此处不再赘述。上述的第一电极111、电解液和第二电极133之间形成导通电路，机械爪132抓取待氧化工件后，待氧化工件与第二电极133电性连接，在电流的作用下待氧化工件与电解液发生电化学反应，待氧化工件表面形成氧化膜。
[0037] 可以理解，由于电解液中的各组分混合均匀，且通过机械的方式抓取待氧化工件，提高了待氧化工件形成氧化膜的效率。
[0038] 请参阅图2，电解槽110为一侧开口的中空的长方体。结合图3，电解槽110设置有安装位112，搅拌件120设置于安装位112。例如，安装位设置于所述电解槽的侧壁的中部。例如，设置一对所述安装位。例如，安装位112设置于电解槽110的侧壁。为使搅拌件120具有转动空间，安装位112设置在电解槽110的侧壁的中间区域。例如，电解槽110为一端开口的中空的圆柱体。例如，电解槽110为一侧开口的中空的正方体。
[0039] 为了减轻重量，例如，电解槽设置有中空铝合金框体，以及覆盖于中空铝合金框体的内表面的耐腐蚀层；例如，耐腐蚀层为铅或者合成树脂或者橡胶等，其厚度为2 4毫米；这~样的设计，极大减轻了电解槽的重量，提升了其稳固性，还降低了成本。优选的，中空铝合金框体的外表面至少部分覆盖设置所述耐腐蚀层。优选的，中空铝合金框体的外部还设置有固定结构，用于固定安装电解槽。
[0040] 电解槽110用于盛装电解液。本实施例中，如图2所示，电解槽110具有容置腔113。在一个氧化过程中，容置腔113收容有电解液，第一电极111浸在电解液中。一实施例中，阴极板和阳极板均采用石墨材料制成。也就是说，石墨材料制成阴极板和阳极板的板块具有匹配的形状结构，使得两者相互对应。
[0041] 需要指出的是，本实施例相对于传统的阳极氧化工艺，突出地单独设置第二电极133，并且第二电极133呈板块的形状结构。优选的，第二电极133的形状大小与待氧化工件的形状大小相同，使得待氧化工件贴合于第二电极133，在第二电极133与第一电极111呈平行时，待氧化工件也与第一电极111呈平行状态，使得待氧化工件相对第一电极111的表面形成均匀致密的氧化膜。
[0042] 一实施例中，电解槽110为一侧开口的中空的长方体，且于电解槽110的侧壁标记有刻度，例如该刻度方向为竖直向下，例如，该刻度示出的是容积值。
[0043] 需要指出的是，该刻度所指示的容积值是根据电解槽110的大小对应适配的，也就是说，当液体液面所在的平面位于某一刻度处时，该刻度值即反应出当前液体容积的大小。
[0044] 一实施例中，电解液为55% 70%的硫酸溶液、质量分数为5% 10%的磷酸及质量分数~ ~为2%的草酸混合溶液。对应的，阳极氧化的条件为：电压10V，温度19 21℃，时间20 40min。
~ ~
将阳极氧化处理后的已氧化工件进行水洗，干燥后，得到表面整平光亮的已氧化工件，且表面无异色。
~ ~
将阳极氧化处理后的已氧化工件进行水洗，干燥后，得到表面整平光亮的已氧化工件，且表面无异色。
[0045] 优选的，电解液为65%的硫酸溶液、质量分数为8%的磷酸及质量分数为2%的草酸混合溶液。对应的，阳极氧化的条件为：电压10V，温度19℃，时间25min。
[0046] 一实施例中，电解液为浓度为180 240g/L的硫酸溶液。对应的，阳极氧化的条件~为：电压10V，温度19 21℃，时间20 40min。将阳极氧化处理后的已氧化工件进行水洗，干燥~ ~
后，得到表面整平光亮的已氧化工件，且表面无异色。
后，得到表面整平光亮的已氧化工件，且表面无异色。
[0047] 优选的，电解液为浓度为220g/L的硫酸溶液。对应的，阳极氧化的条件为：电压10V，温度21℃，时间30min。经放大到100倍进行比对，这样得到的处理工件，表面平整度高于现有产品，基本上没有凹凸不平的位置，且表面无异色。
[0048] 由于电解液各种组分中的微粒半径相互之间存在差异，导致混合后形成电解液时，微粒半径较大的会发生沉淀的现象。为防止该现象的发生，影响阳极氧化反应的效率，通过搅拌件120对电解槽110中的电解液进行实时地搅拌，一方面可避免某些组分沉淀，另一方面可使电解液中的各组分混合均匀。
[0049] 如图3所示，电解槽110设置有电机114。电机114的转子与安装位112连接。当安装位112中安装有搅拌件120时，电机114工作即带动搅拌件120旋转，从而通过搅拌件120对电解液进行实时地搅拌。
[0050] 可以理解，搅拌件120的转速应保持在合理的范围内，并且，还应该与电解槽110的容积匹配，避免在转动过程电解液溅离电解槽110。优选的，电解槽110设置有转速控制器，转速控制器与电机114连接。转速控制器具有输入端，接受用户输入预设的转速值，以使得电机114带动搅拌件120转动时，维持在该转速值中。例如，搅拌件具有波浪形截面，且其两端均位于电解槽的中部或者中部以下，并且，搅拌件的最大宽度为电解槽深度的4% 12%，且~搅拌件的最大转速小于180rpm。
[0051] 为便于实时控制搅拌件120的转速，一实施例中，转速控制器设置有WiFi模块。WiFi模块通过WiFi协议与外部的终端设备连接，例如，用户的手机通过WiFi协议与WiFi模块建立连接后，通过手机的应用程序向WiFi模块输入实时的转速值，电机114在接收到该实时的转速值后，实时响应调整转速。
[0052] 需要指出的是，外部的终端设备还可以包括平板、电脑、远程服务器以及定制的具有WiFi传输协议或者ZigBee传输协议功能的遥控器。
[0053] 为便于实时控制搅拌件120的转速，一实施例中，转速控制器设置有ZigBee模块。ZigBee模块通过ZigBee协议与外部的终端设备连接，例如，用户的手机通过ZigBee协议与ZigBee模块建立连接后，通过手机的应用程序向ZigBee模块输入实时的转速值，电机114在接收到该实时的转速值后，实时响应调整转速，以使得搅拌件120实时得到调整。
[0054] 这样，通过保持搅拌件120在合理的转速范围内，可避免在转动过程电解液溅离电解槽110。然而，在一个搅拌过程中，搅拌件120构造的合理性是影响电解液是否溅离电解槽110的重要因素。因此，如图4所示，在一实施例中，为使搅拌件120与电解液的接触更加的温和，搅拌件120为截面呈圆形、整体呈波浪形的棒条。
[0055] 可以理解，搅拌件120应具备耐酸性能，以避免与电解液发生反应。例如，搅拌件外部设置有耐酸层；一实施例中，搅拌件120采用石墨材料制成。一实施例中，搅拌件120采用聚四氟乙烯制成。
[0056] 由于本实施例中的电解槽110为一侧开口的中空的长方体。如图3所示，搅拌件120的长度匹配电解槽110的长度，且安装于电解槽110的中部区域。在本实施例中，搅拌件120的两端设置有外螺纹，分别螺接在安装位112中。
[0057] 本实施例的电化学反应的目的是：在待氧化工件的预设表面氧化生成氧化膜，氧化膜为固体，因此在反应过程中，氧元素的含量会逐渐降低。为及时补充电解液中的氧元素，提高氧化效率，如图4和图5所示，搅拌件120开设有导气通道121。导气通道121沿搅拌件120的弯曲和延长方向延伸。
[0058] 一实施例中，安装位112开设有与外部的鼓风机连通的导气口，导气通道121与导气口连通。鼓风机工作时，往导气口送入外部空气，外部空气进入导气通道121。为及时将外部空气导入电解液中，以为电解液补充氧元素，如图4和图6所示，搅拌件120设置有若干出气管122，出气管122与导气通道121连通，并且，每一出气管122开设有若干出气口123。
[0059] 这样，外部的空气经由导气通道121后，被分配到各个出气管122上，并在若干出气口123的作用下散发至电解液中。电解液吸收空气中的极少部分的氧后，为自身的化学反应补充氧元素，从而提高氧化效率。
[0060] 需要说明的是，图4中示出的若干出气管122只分布在搅拌件120的一侧上，是为了便于用户理解出气管122的功能作用，具体到生产时，出气管122的位置是可以根据实际的理解进行变换的，例如为集中的向某一区域补充氧元素时，将各个出气管倾斜设置，以使得所有的出气口都统一地朝向该区域。
[0061] 请参阅图7，在一实施例中，电解槽设置有温度调节器115和液体浓度检测仪116。温度调节器115和液体浓度检测仪116均通过座体117与外部连接。例如，座体117设置在电解槽的槽底，又如，座体117靠近第一电极111设置。温度调节器115用于吸收电解槽中的热量，以降低电解槽中的温度。优选的，温度调节器115包括冰水设备。
[0062] 电解液在使用一段时间后，由于化学反应需要消耗电解液中的某一成分，例如氧元素，为维持电解液的浓度，使电解槽中的电解液保持在预设的浓度值范围内，有必要及时精准的获得电解液的浓度值。例如，液体浓度检测仪116设置在电解槽的槽底，又如，液体浓度检测仪116靠近第一电极111设置。如此，利用液体浓度检测仪实时的检测电解液的浓度，以及时精准的获得电解液的浓度值，提高电解效率。
[0063] 为获得致密性好的氧化膜，例如，阳极氧化装包括分光干涉膜厚仪。例如，分光干涉膜厚仪设置于电解槽的槽底。例如，分光干涉膜厚仪的两束入射光朝向抓取件130的第二电极133，且经过氧化膜后的两束反射光被分光干涉膜厚仪接收，由于膜厚的存在，两束反射光与两束入射光之间存在相位差，因此，利用傅立叶变换算法或者特征曲线拟合算法，即可算得氧化膜的厚度。
[0064] 需要指出的是，分光干涉膜厚仪是利用白光干涉测量法的原理，即用一个宽波段的光源来测得不同波长的反射数据，由于反射率n和k随薄膜的不同而变化，根据这一特性来进行曲线拟合从而求得膜厚。不同类型材料的相应参数通过不同的模型来描述，从而保证了不同类型材料膜厚测量的准确性。
[0065] 请参阅图9，在一实施例中，阳极氧化系统包括监测仪140。例如，监测仪140设置于电解槽110上，用于监测机械爪于电解槽110的位置。例如，监测仪140的探头位于电解槽110中，用于获取机械爪与电解液的液面之间的距离。例如，监测仪140为红外测距仪。
[0066] 例如，电解槽110设置有连接位118，监测仪140设置于连接位118上。例如，连接位118设置于电解槽110的槽口周缘处。
[0067] 例如，监测仪140可拆卸地设置于连接位118上。例如，连接位118为具有内螺纹的盲孔。例如，监测仪140通过螺丝与连接位118螺接。例如，连接位118为插孔。例如，监测仪140通过销钉与连接位118插接。
[0068] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
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