微弧氧化离子交换膜电解槽槽液补加方法技术

本发明专利技术提供一种微弧氧化离子交换膜电解槽槽液补加方法，包括：测定阴极室溶液中的氢氧化物含量；根据测定的氢氧化物含量和拟补加微弧氧化溶液量和微弧氧化溶液中起始氢氧化物含量，将一定体积量的阴极室溶液转移到微弧氧化溶液补加槽中；计算拟补加微弧氧化溶液中其它添加剂的用量并将其加入补加槽中，充分搅拌使其溶解；添加纯净水，使得氢氧化物含量和其它添加剂的含量稀释到微弧氧化电解液的起始含量，得到补加溶液；将调整好的补加溶液加入电解槽的阳极室中，控制补加溶液的流量并测量补加后溶液的pH值，使其在起始pH值范围内；对阳极室溶液进行循环搅拌后即可正常进行微弧氧化操作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术所涉及表面微弧氧化处理
，特别是涉及一种铝合金等表面微弧氧化用离子交换膜电解槽的电解质溶液补加方法。
技术介绍
铝合金表面进行阳极氧化(anodizing)处理时，处理工艺所用的电流或者电压可以采用直流(DC)或交流(AC)，或者交流和直流的叠加(AC+DC)以及脉冲电流(PC)。当所施加的电流或电压达到一定值时，在被氧化的招合金工件上就会产生火花(spark)或微电弧(micro arc),此时,人们就将其称为微弧氧化(micro arc oxidation, MAO)或微等离子体电解液氧化(plasma electrolyte oxidation, PE0)。 目前，铝合金微弧氧化或者等离子体电解液氧化工艺，通常是将作为阳极的铝合金工件与作为阴极的对电极同时放置在装有氧化用电解质溶液的电解槽中，即阳极和阴极与同一种微弧氧化用电解质溶液接触，只有一个槽室，而不分隔为阳极室和阴极室。一直以来，电解质溶液浓度的控制和溶液量的补加是凭经验操作的，因此存在溶液性质难于长期稳定和使用寿命不长的问题。因此，提供一种铝合金微弧氧化离子交换膜电解槽槽液补加的科学方法，以使电解槽里的槽液性质长期稳定具有十分重要的意义。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的是提供一种微弧氧化用离子交换膜电解槽的槽液补加方法，以使电解槽的槽液性质长期稳定。为了实现上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的一种，包括如下步骤(I)测定阴极室溶液中的氢氧化物含量(Cl)；( 2 )根据测定的氢氧化物含量和拟补加的微弧氧化溶液量(V2 )和微弧氧化电解液起始组成中氢氧化物含量(CO)，将一定量(Vl)的阴极室溶液转移到微弧氧化溶液补加槽中(C1XV1=C0XV2)；(3)根据拟补加的微弧氧化溶液量和微弧氧化电解液起始组成中各组分的含量，计算拟补加的微弧氧化溶液中其它添加剂的用量并将其加入补加槽中，充分搅拌后使其溶解；(4)在补加槽中添加纯净水，使得氢氧化物含量和其它添加剂的含量稀释到微弧氧化电解液的起始含量，得到补加溶液；(5)将补加溶液加入正在循环搅拌的微弧氧化离子交换膜电解槽的阳极室中，控制补加溶液的流量并测量补加后微弧氧化溶液的PH值，使其pH值在微弧氧化溶液的起始pH值工作范围内；(6)对补加溶液的微弧氧化离子交换膜电解槽阳极室溶液进行循环搅拌。本专利技术中，术语“微弧氧化离子交换膜电解槽槽液”、“微弧氧化电解液”、“微弧氧化溶液”以及“电解液”是同样的含义。上述的“其他添加剤”是指电解液组成中氢氧化物以外的添加剤。根据本专利技术的某些实施方式，当微弧氧化电參数或者进行微弧氧化的エ件表面氧化质量超出正常エ艺允许范围吋，停止氧化并进行上述步骤(I) - (6)。根据本专利技术的某些实施方式，所述电參数包括起弧电压和电流。根据本专利技术的某些实施方式，エ件表面氧化质量包括氧化层表面均匀性、粗糙度和厚度。根据本专利技术的某些实施方式，所述氢氧化物为碱金属氢氧化物。根据本专利技术的某些实施方式，所述氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂。 根据本专利技术的某些实施方式，所述氢氧化物为氢氧化钠。根据本专利技术的某些实施方式，上述步骤(4)中所加纯净水的电导率小于0. Iys/cm。根据本专利技术的某些实施方式，所述量均为体积量。根据本专利技术的某些实施方式，上述步骤(6)中对阳极室溶液循环搅拌至少30分钟。根据本专利技术的某些实施方式，上述步骤(5)中用氢氧化钠或者氨水调整pH值，使其PH值在微弧氧化溶液的起始pH值工作范围内。根据本专利技术的某些实施方式，所述方法用于铝合金、镁合金或钛合金的微弧氧化。根据本专利技术的某些实施方式，所述其它添加剂包括硅酸钠、磷酸钠、铝酸钠和硼酸钠中的至少ー种。根据本专利技术的某些实施方式，所述其它添加剂还包括N(C2H4OH) 3或者NH3. H2O。采用本专利技术的上述铝合金微弧氧化离子交換膜电解槽槽液补加方法，可有效控制电解质溶液的补加量并使其长期稳定。附图说明图I为铝合金微弧氧化离子交换膜电解槽结构示意图。图2为包括循环过滤搅拌系统的铝合金微弧氧化离子交换膜电解槽结构剖视图。图3为阳极室槽壁的结构示意图。图4为图3中阳极室槽壁的A-A剖视图。具体实施例方式以下结合实施例对本专利技术进行详细说明。本专利技术中所涉及的离子交换膜电解槽结构的原理如下本专利技术采用的电解槽为离子交换膜电解槽。如图I所示是离子交换膜电解槽结构的一种实施方式的示意图。如图I所示，电解槽I由阳极室11和阴极室12组成，阳极室放置在阴极室内。外接电源2。工作起始时，阳极室内加入以氢氧化钠为主要组成成分，硅酸钠、磷酸钠、铝酸钠、硼酸钠等为次要组成成分，同时含有少量其它添加剂的规定体积量的铝合金微弧氧化用电解质溶液；阴极室内加入电导率小于0. lus/cm的规定体积量的纯水。阳极室的四个侧面(即分隔阴极室和阳极室的隔墙)安装有阳离子交換膜。阳离子交换膜为能够透过H+、K+、Na+的阳离子交换膜(例如,全氟磺酸型阳离子交换膜Nafion 450、Nafion324或者MC3470等)。阳离子交換膜具有特殊的选择透过性，只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过，即只允许H +、K+、Na+等阳离子通过，而0H_、SiO广、AlO2' PO广、B2 042_等阴离子和两极产物H2和O2无法通过。待处理的铝合金工件10放置在阳极室11内并作为阳极与外接电源2连接；对电极(即阴扱)其形状为紧贴阳离子交换膜且固定在阴极室ー侧的耐腐蚀性不锈钢或者钛合金网框(或板)13上，通过阴极网框电缆连接点3与外接电源2连接。阳离子交換膜和阴极网的安装固定必须保证密封性以使阳极室和阴极室内的溶液不会发生泄漏导致彼此混合。如图2所示为离子交换膜电解槽的剖视图，其中4和5为外接的循环过滤搅拌系统，6为阳极室槽壁，7为阴极室槽壁，8为阴极室溶液，9为阳极室溶液，10为エ件。 如图3所示为阳极室槽壁的结构示意图。如图4所示为图3所示阳极室槽壁的A-A剖视图。其中，13为阴极不锈钢丝网板，14为阳离子交換膜，15为塑料螺丝，16为塑料螺帽，17,18为制作电解槽及离子交換膜隔墙所用的高分子材料，例如聚こ烯(PE)、聚氯こ烯(PVC)或者其他聚合物结构材料。离子交换膜电解槽的微弧氧化工作原理如下如图1-4所示，作为阳极的铝合金工件10接电源2的正极，作为阴极的对电极13接电源2的负极。当接通电源后，在电场的作用下，作为阳极的铝合金工件表面与阳极室里的阴离子(例如，0H_、SiO广、AlO2' PO广、B2O42-等)发生反应，从而在铝合金表面形成氧化膜层。通电后H+和H2O在阴极表面放电生成H2,即发生反应为2H++2e_=H2丨，剩余的0H_逐渐富集。Na+则穿过阳离子交換膜14由阳极室进入阴极室生成NaOH溶液。在离子交換膜电解槽的微弧氧化工作过程中，随着电解质的消耗，需要补加电解质溶液。为了有效控制电解质溶液并使其长期稳定，本专利技术提供如下所述的。下面以氢氧化钠为主要组成成分，硅酸钠、磷酸钠、铝酸钠、硼酸钠等为次要组成成分，同时含有少量其它添加剂(如N(C2H4OH) 3或者NH3. H2O)的铝合金微弧氧化用槽液为例对溶液的补加和控制方法进行说明。该方法的操作流程主要由以下步骤组成(I)測定阴极室溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微弧氧化离子交换膜电解槽槽液补加方法，包括如下步骤 (1)测定阴极室溶液中的氢氧化物含量； (2)根据测定的氢氧化物含量和拟补加的微弧氧化溶液量以及微弧氧化电解液的起始组成中氢氧化物含量，将一定量的阴极室溶液转移到微弧氧化溶液补加槽中； (3)根据拟补加的微弧氧化溶液量和微弧氧化电解液起始组成中各组分的含量，计算拟补加的微弧氧化溶液中其它添加剂的用量并将其加入补加槽中，充分搅拌后使其溶解； (4)在补加槽中添加纯净水，使得氢氧化物含量和其它添加剂的含量稀释到微弧氧化溶液的起始含量，得到补加溶液； (5)将补加溶液加入正在循环搅拌的微弧氧化离子交换膜电解槽的阳极室中，控制补加溶液的流量并测量补加后微弧氧化溶液的PH值，使其pH值在微弧氧化溶液的起始pH值工作范围内； (6 )对补加溶液的微弧氧化离子交换膜电解槽阳极室溶液进行循环搅拌。2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，当微弧氧化电参数或者进行微弧氧化的工件表面氧化质量超出正常工艺允许范围时，停止氧化并进行所述步骤(I) - (6)。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电参数包括起弧电压和电流。4.如权利要求3所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭兴伍，朱荣，陈洁，吴松林，易俊兰，王少华，于文江，
申请(专利权)人：上海飞机制造有限公司，上海交通大学，
类型：发明
国别省市：