[发明专利]一种镁合金批量微弧氧化和/或电沉积表面处理装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料表面处理技术领域，具体涉及一种镁合金批量微弧氧化和/或电沉积表面处理装置和方法。

背景技术

微弧氧化技术是在Mg、Al、Ti等阀金属及其合金表面原位生长氧化物陶瓷膜的新技术。微弧氧化技术不受试样几何形状的影响，可处理形状复杂的样品；膜层在样品表面原位生长，与基体有较高的结合强度；膜层具有较好的耐磨、耐腐蚀等性能特点；该膜层能提高镁合金表面的耐腐蚀性能。

镁合金作为医用骨科固定材料具有诸多的优势，它的弹性模量与人骨非常接近，能有效避免应力遮挡效应；镁是人体所需的微量元素，镁合金固定材料在人体中降解后，会被吸收和排出，避免二次手术取出植入物。镁合金在人体中的降解速率较快，通过微弧氧化处理，改善表面耐腐蚀性能和表面的力学性能，达到医用植入材料的要求。目前，实验室处理小尺寸、数量多的镁合金样品，效率低下，耗费时间。

电沉积工艺简单，操作方便，在镁合金表面制备涂层，能延缓基体腐蚀。通过电沉积技术，在镁合金骨植入器件表面制备Ca-P盐涂层，提高材料表面的生物相容性，促进骨的修复。目前，制备工艺不成熟，处理效率低下。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种镁合金批量微弧氧化和/或电沉积表面处理装置和方法，其既适用于微弧氧化，又适用于电沉积，能有效解决现有微弧氧化和电沉积处理效率低的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种镁合金批量微弧氧化和/或电沉积的表面处理装置，其包括电装置、控温槽以及置于控温槽内的反应槽；所述控温槽内均匀间隔设置有若干加热棒，且加热棒沿反应槽的外圆周均匀排布，反应槽内设置有搅拌装置；

所述电装置包括绝缘支撑板和排布电路，所述排布电路由电源连接线、环形导线和若干样品连接线构成，电源连接线一端与环形导线相连接，电源连接线另一端连接电源；样品连接线沿环形导线的圆周均匀、间隔排列，且样品连接线的上端与环形导线垂直连接，所述绝缘支撑板位于环形导线下方，且绝缘支撑板上对应于样品连接线的位置处开设有相应的孔，样品连接线向下穿过绝缘支撑板并伸出绝缘支撑板外，样品连接线的末端用以连接待处理的镁合金样品；绝缘支撑板的中心位置处设有柱状电极，柱状电极的上端伸出绝缘支撑板外并连接电源，柱状电极下端的延伸方向与样品连接线相同且与样品连接线相平行，柱状电极的轴向中心线与环形导线的中心线相重合；

微弧氧化处理时，所述柱状电极为不锈钢圆柱，柱状电极连接电源负极，电源连接线与电源正极相连；

电沉积处理时，所述柱状电极为柱状石墨电极，柱状电极连接电源正极，电源连接线与电源负极相连。

具体的，所述样品连接线的数量为1－50个（如数量可以为2个、3个、4个、5个、6个、8个、10个、12个、16个、20个或30个等）；且每个样品连接线到不锈钢圆柱或柱状石墨电极表面的水平距离均相等，间距范围在3cm－20cm。

样品连接线沿环形导线的圆周均匀、间隔排列，且与环形导线垂直连接；不锈钢圆柱和柱状石墨电极的轴向中心线与环形导线的中心线相重合，这样可以使待处理样品等间距、环形排布在不锈钢圆柱/柱状石墨电极的周围，每个待处理样品与不锈钢圆柱/柱状石墨电极表面的距离均相等，样品与不锈钢圆柱、石墨电极表面的间距范围为3cm－20cm。

具体的，相邻两个样品连接线的间距范围为1 cm－16cm。用于连接样品的样品连接线有多个，若干样品连接线相互平行且等间距、环形排布，通过增加或减少样品连接线的数量，可增加或减少单次微弧氧化/电沉积处理的样品数。环形排布的样品间距范围为1 cm－16cm。

具体的，可使用一定规格的镁棒作为样品连接线。镁棒表面不需要进行绝缘处理，使用较为便捷。

所述的搅拌装置为磁力搅拌装置。如可以将磁力转子放置于反应槽底部进行磁力搅拌。微弧氧化和电沉积处理液通过磁力转动转子进行搅拌，由于处理液的量较大，需要提供搅拌能力较强的磁力搅拌器。

在本发明中，通过恒温水浴对处理液进行保温，具体的，可通过控温槽中的水对微弧氧化处理液和电沉积处理液的温度进行调控。微弧氧化处理在室温（25℃±5℃）下进行，不需要额外加热控温槽内的水。电沉积处理温度在60℃－90℃进行，因此，电沉积处理时需将控温槽内的水加热至60℃－90℃。

使用上述装置进行镁合金批量微弧氧化的表面处理方法，其包括以下步骤：

（1）将待处理的镁合金样品表面进行预处理；

（2）配置微弧氧化处理液，混合均匀，加入到反应槽中；