一种制备大面积镁合金铸件表面陶瓷层用生产线制造技术

本发明专利技术涉及镁合金表面耐磨耐腐蚀处理技术领域，特别是一种制备大面积镁合金铸件表面陶瓷层用生产线，有效解决了现有技术中AM60B镁合金耐腐蚀性差的问题，本发明专利技术所述的生产线包括大功率的双脉冲数字电源、大型电解槽、大型电解液中间槽、换热器、冷却塔、冷却水中间槽以及连接用的塑料管线和耐腐性阀门组成，该生产线可以起到冷却、消电离、储存以及流动搅拌电解液的作用，能保证电解槽中的电解液所需的温度并进行消电离，从而可以更好的在大面积镁合金表面持续放电，最终制备出硬度较高的致密的陶瓷层。的陶瓷层。的陶瓷层。

【技术实现步骤摘要】
一种制备大面积镁合金铸件表面陶瓷层用生产线


[0001]本专利技术涉及镁合金表面耐磨耐腐蚀处理
，特别是一种制备大面积镁合金铸件表面陶瓷层用生产线。

技术介绍

[0002]AM60B是Mg
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Al
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Mn系列铸造镁合金，密度为1.8g/cm3。该合金综合性能好，冲击韧性高，机械强度高，尺寸稳定，易于成型和加工，适用于电动车轮毂等运动部件，此外AM60B镁合金具有重量轻、坚固、易回收等特点，广泛应用于汽车、电动车零部件等交通运输节能环保领域，但其耐腐蚀性差，严重限制了其应用。

技术实现思路

[0003]针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本专利技术提供了一种制备大面积镁合金铸件表面陶瓷层用生产线，有效解决了现有技术中AM60B镁合金那腐蚀性差的问题，其解决的技术方案是，包括电解液循环系统和电解液冷却系统；所述电解液冷却系统包括冷却塔，冷却塔出口端连通有换热器，换热器出口端连通有冷却水中间槽，冷却水中间槽出口端连通有冷却塔进口端；所述电解液循环系统包括双脉冲数字电源，双脉冲数字电源连通有大型电解槽，大型电解槽出口端连通有电解液中间槽，电解液中间槽出口端连通有电解液冷却系统中的换热器，换热器出口端连通有电解槽进口端。
[0004]作为优选，所述双脉冲数字电源的极限电流为300A,极限电压为正负600 v, 双脉冲数字电源采用大功率双脉冲数字控制。
[0005]作为优选，所述大型电解槽阳极为直径70mm的纯铜直杆，阴极为不锈钢板,大型电解槽中还设有与纯铜直杆严密配合的用于吊装镁合金铸件的铜钩，铜钩与纯铜直杆严密配合处直径不小于70mm。
[0006]作为优选，还包括与大型电解槽配合使用的超声波辅助装置。
[0007]作为优选，所述电解液最佳组成成份为：硅酸纳27g/L，氢氧化钠10g/L，甘油33g/L，氟化钾12g/L，纳米Al2O3为颗粒状，浓度为15g/L，石墨烯为粉末状，微观呈薄片状，利于其在溶液中的分散，浓度为10g/L。
[0008]作为优选，包括两种工艺方法：方法一：镁合金铸件直接在大型电解槽的电解液中生产陶瓷层；方法二：采用直流电源辅助生产陶瓷层，在上一批次镁合金铸件电解过程中，同时在另外一个电解槽中采用直流电源先生成一层氧化膜，等上一批次镁合金铸件电解完成后，直接转入本电解生产线。
[0009]本专利技术有益效果是：本专利技术所述的生产线包括大功率的双脉冲数字电源、大型电解槽、大型电解液中间槽、换热器、冷却塔、冷却水中间槽以及连接用的管线和阀门组成，该生产线可以起到冷
却、消电离、储存以及流动搅拌电解液的作用，能保证电解槽中的电解液所需的温度并进行消电离，从而可以更好的在大面积镁合金表面持续放电，最终制备出硬度较高的致密的陶瓷层。
附图说明
[0010]图1为本专利技术产线的结构图。
[0011]图2为本专利技术大面积镁合金铸件陶瓷层表面相。
[0012]图3为本专利技术大面积镁合金铸件陶瓷层截面形貌。
[0013]图4为本专利技术掺杂 Al2O3及石墨烯陶瓷层的 XRD 谱。
[0014]图5为本专利技术大面积镁合金铸件陶瓷层表面处理方式对耐蚀性的影响示意图。
具体实施方式
[0015]以下结合附图1
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5对本专利技术的具体实施方式做出进一步详细说明。
[0016]在对镁合金铸件制备陶瓷层时所用电解液尤为重要，镁合金表面的陶瓷层技术主要采用硅酸盐为主的电解液体系，大量研究表明，单一硅酸盐体系制备的陶瓷氧化膜层成分较单一，不能满足镁合金结构材料在特殊环境下的耐蚀性和硬度要求，纳米Al2O3颗粒硬度高，常用在家装陶瓷地板砖表面，增加表面耐磨性，石墨烯凭借其优异的热学和电学性能，在过去十年中引起了技术和工程领域的极大兴趣，它经常被用来防止腐蚀和氧化，因此，本专利技术使用了一种特制的电解液，将纳米Al2O3颗粒和石墨烯加入到硅酸盐电解液中制备复合陶瓷氧化膜层，以提高AM60B镁合金陶瓷层膜层的性能，同时,陶瓷膜层表面形貌、组成相结构，以及耐蚀性等表征可以通过扫描电子、x射线衍射(XRD)以及盐雾测试机测定；所述特制的电解液，通过大量生产试验结合外观观测，得到电解液最佳组成成份为：硅酸纳27g/L，氢氧化钠10g/L，甘油33g/L，氟化钾12g/L，纳米Al2O3为颗粒状，浓度为15g/L，石墨烯为粉末状，微观呈薄片状，利于其在溶液中的分散，浓度为10g/L；在确定电解液最佳成分时进行过大量实验，并对陶瓷层进行显微组织与宏观形貌分析，电解液采用以硅酸钠和硼酸钠混合的碱性溶液，具体组成试验范围为10
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60g/L硅酸钠以及10
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30/L硼酸钠、30
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50g/L甘油、10
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50g/L氢氧化钠、20
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30g/L氟化钾，纳米Al2O3为颗粒状，浓度为10
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20g/L，石墨烯以粉末形式存在，微观形态较薄，有利于其在溶液中的分散，浓度为10
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20g/L；随着电解液浓度增大，特别是氢氧化钠和氟化钾浓度的增大，碱性值越大，起弧电压很低，很容易产生电火花，但对陶瓷层的溶解作用也增大，不利于陶瓷层的生成；当其它成分不变时，将硅酸纳浓度提高到50g/L，氢氧化钠浓度提高到44g/L时，电火花起弧电压只需70V，但工件表面出现团状的大的弧光，这是镁合金金属表面大量燃烧的结果，等处理完毕后，检查陶瓷层，发现陶瓷层呈花状，呈不均匀分布；减少硅酸纳及氢氧化钠浓度时，结果发现电火花起弧非常困难，起弧电压峰值需达到200V以上，且加在轮毂铸件上的电压、电流的波动较大，会损坏微弧氧化电源；经过不断的实验，总结出最佳的组成溶液浓度为：19g/L硅酸钠以及15g/L硼酸钠、35g/L甘油、12g/L氢氧化钠、15g/L氟化钾，纳米Al2O3为颗粒状，浓度为12g/L，石墨烯以粉末形式存在，微观形态较薄，有利于其在溶液中的分散，浓度为11g/L。
[0017]本专利技术在使用时，电解液为碱性腐蚀液体，所有设备和管线均为塑料或不锈钢等
耐腐蚀材料组成，确保整个生产线运转安全稳定，由于制备陶瓷层需要消电离且会产生较大的热量，故设有电解液冷却系统，电解液从大型电解槽中进入到电解液中间槽中，此时的电解液温度较高，为对其进行冷却，电解液由电解液中间槽进入到换热器中，并在冷却塔供给的冷却水的作用下降温，同时完成电解液的消电离，降温后的电解液由经由换热器回到大型电解槽，同时换热器中用于对电解液降温的冷却水流入到冷却水中间槽，从换热器流出的冷却水在冷却水中间槽冷却后又回到冷却塔中，这一过程既完成了电解液的循环、冷却，同时完成了冷却水的循环、冷却，这一过程中整个电解液循环冷却回路为闭环，避免了电解液污染排放，基本上实现了零排放；为了实现大面积镁合金铸件陶瓷层处理的连续性及可靠性，双脉冲数字电源的极限电流为300A,极限电压为正负600 v,双脉冲数字电源采用大功率双脉冲数字控制,操作简单可靠，性能稳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备大面积镁合金铸件表面陶瓷层用生产线，其特征在于，包括可以对电解液进行循环和冷却的电解液循环系统和电解液冷却系统；所述电解液冷却系统包括冷却塔，冷却塔出口端连通有换热器，换热器出口端连通有冷却水中间槽，冷却水中间槽出口端连通有冷却塔进口端；所述电解液循环系统包括双脉冲数字电源，双脉冲数字电源连通有大型电解槽，大型电解槽出口端连通有电解液中间槽，电解液中间槽出口端连通有电解液冷却系统中的换热器，换热器出口端连通有电解槽进口端。2.根据权利要求1所述一种制备大面积镁合金铸件表面陶瓷层用生产线，其特征在于，所述双脉冲数字电源的极限电流为300A,极限电压为正负600 v, 双脉冲数字电源采用大功率双脉冲数字控制。3.根据权利要求1所述一种制备大面积镁合金铸件表面陶瓷层用生产线，其特征在于，所述大型电解槽阳极为直径70mm的纯铜直杆，阴极为不锈钢板,大型电解槽中还设有与纯铜直杆严密配合的用于吊装镁...

【专利技术属性】
技术研发人员：张占领，张艳琴，
申请(专利权)人：郑州科技学院，
类型：发明
国别省市：