[实用新型]一种扫描式激光辅助微弧氧化装置

说明书

本实用新型提供了一种扫描式激光辅助微弧氧化装置，包括：电源、阴极棒、喷嘴、激光器、电解槽、循环泵；所述电源正极与待加工的工件连接，电源负极与阴极棒连接；所述喷嘴为中空管状，阴极棒设于喷嘴上部中空的管内，喷嘴与工件之间在垂直位置上相互靠近但不接触；本实用新型装置无电解槽尺寸束缚，无需超大功率电源，可以进行局部强化或修复处理，降低能耗、提高成膜效率及膜层质量，能够降低微弧氧化起弧电压与能耗，使微弧氧化更容易进行，更快进入到成膜阶段，能够实现对大尺寸工件或复杂型面工件的加工，解决传统加工装置中的面积效应和尖端放电现象，降低工件尺寸对电源输出功率的限制，通过对极间电场的控制，实现特定区域微弧氧化。

技术领域

本实用新型涉及一种扫描式激光辅助微弧氧化装置。

背景技术

近年来我国航天航空工业取得了迅猛发展，由于使用环境的特殊性，航天航空设备需要使用大量的专用工程材料。这促使我国航空航天材料的研究取得了很大的进展，其中的一个研究重点就是航空航天材料的轻量化。经过长期的生产实践和科学研究，人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化一些金属材料，得到一系列的轻合金，一些轻合金作为一种机械性能卓越、比刚度高的轻质合金，能够满足航天航空领域轻量化的要求，但是某些轻合金表面硬度低，耐腐蚀能力差，使得其在航天航空领域的应用受到了限制。

微弧氧化(Microarc oxidation，MAO)，又称为等离子体电解氧化(Plasmaelectrolytic oxidation，PEO)，是一种在阀金属及其合金表面原位生长陶瓷膜层的表面改性技术。微弧氧化技术是从传统的阳极氧化技术发展而来的，相对于阳极氧化技术，微弧氧化技术突破了阳极氧化中反应电流和法拉第电压的限制，把电流和电压分别由几十微安每平方厘米和几十伏提高到了几百毫安每平方厘米和高达四百伏到六百伏。微弧氧化技术在铝、镁、钛及其合金表面依靠弧光放电产生的瞬时高温高压作用，能直接把基体金属氧化烧结成氧化物陶瓷膜，不从外部引入物料，有别于一般表面改性技术，使得微弧氧化膜既有陶瓷膜的高性能，又保持了氧化膜与基体的结合力。微弧氧化膜层结构致密，韧性高，具有良好的耐磨、耐腐蚀、耐高温冲击和电绝缘等特性。

但是，目前国内针对工件表面的微弧氧化加工多是直接将工件浸没在电解液中作为阳极，通过将电解槽和电源阴极相连作为阴极，阴极面积相对较大，阴阳极之间无任何相对运动，通电后实现对工件表面的同步加工。这种加工方法对电源功率的依赖性高，因此对电源功率的要求非常苛刻、起弧面积不可控。由于导电和受热不均匀性等原因，工件表面会出现尖端放电和面积效应。微弧氧化技术在实际应用中还是面临着如下问题：(1)能耗高，受限于超大功率电源的设计和制造水平，导致超大工件无法处理；(2)现场局部修复难以实现；(3)各区域膜层性能要求不同的工件极难处理；(4)微弧氧化处理会降低基材的疲劳寿命。这些问题已经成为制约微弧氧化技术在航空航天等高端装备上进一步推广和应用的重大瓶颈。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种扫描式激光辅助微弧氧化装置。

本实用新型装置无电解槽尺寸束缚，无需超大功率电源，可以进行局部强化或修复处理，降低能耗、提高成膜效率及膜层质量。能够降低微弧氧化起弧电压与能耗，使微弧氧化更容易进行，更快进入到成膜阶段。能够实现对大尺寸工件或复杂型面工件的加工，解决传统加工装置中的面积效应和尖端放电现象，降低工件尺寸对电源输出功率的限制，通过对极间电场的控制，实现特定区域微弧氧化。

本实用新型的技术方案如下：