[发明专利]一种铍及其合金表面微弧氧化处理方法及装置

说明书

本发明公开了一种铍及其合金表面微弧氧化处理方法及装置，其中，该方法包括如下步骤：将等离子体电解氧化电源的阳极与纯铍或铍合金工件相连接，将等离子体电解氧化电源的阴极与石墨相连接，控制电解液温度，电解液采用硅酸盐电解液，控制等离子体电解氧化电源的电压，通电时间为10～30min，取出，用蒸馏水清洗去除无机盐，烘干，即使得纯铍或铍合金的表面获得微弧氧化陶瓷膜层。本发明获得具有相当厚度的、均匀致密的表面陶瓷氧化膜层。

技术领域

本发明属于轻金属表面处理技术领域，尤其涉及一种铍及其合金表面微弧氧化处理方法及装置。

背景技术

铍的密度与镁的相似，又与铝的化学性质相近，与钨的刚度相当，熔点更是达1285℃，并具有非常高的热中子散射能力，且当其在数百度温度的来回变化时，铍部件仍能保持原来的形状、尺寸。这些优异的性能使其在特殊的功能和结构材料的应用方面有较高作用，主要运用在武器系统、航空航天和核能等领域。而在仪表零件中，一般采用具有保护膜层的铍材来提高铍的应用性能。目前对于铍材的表面处理技术主要集中于化学镀镍磷、化学钝化以及阳极氧化等，而这些处理方法大多存在能耗高、耗时长以及镀液毒性大及对于环境污染严重等问题。

目前，铍及其合金的微弧氧化技术的研究尚处于空白，无相关研究报道。而且，铍属于粉末冶金材料，常规的微弧氧化溶液和工艺参数很难在铍及其合金表面形成微弧氧化陶瓷层。研究发现，铍及其合金的微弧氧化膜层存在结合强度差，局部烧蚀以及膜层粉末化、硬度低等技术问题，严重影响了其在航空航天领域的应用。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种铍及其合金表面微弧氧化处理方法及装置，从而获得具有相当厚度的、均匀致密的表面陶瓷氧化膜层。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种铍及其合金表面微弧氧化处理方法，所述方法包括如下步骤：将等离子体电解氧化电源的阳极与纯铍或铍合金工件相连接，将等离子体电解氧化电源的阴极与石墨相连接，控制电解液温度，电解液采用硅酸盐电解液，控制等离子体电解氧化电源的电压，通电时间为10～30min，取出，用蒸馏水清洗去除无机盐，烘干，即使得纯铍或铍合金的表面获得微弧氧化陶瓷膜层。

上述铍及其合金表面微弧氧化处理方法中，所述电解液包括硅酸钠、强碱、硼酸、过氧化氢和去离子水。

上述铍及其合金表面微弧氧化处理方法中，硅酸钠为3g-10g，强碱为0.1g-1g，硼酸为1～3g，过氧化氢为2～10mL，去离子水为1000mL。

上述铍及其合金表面微弧氧化处理方法中，所述电解液的温度为20℃-40℃。

上述铍及其合金表面微弧氧化处理方法中，等离子体电解氧化电源的电压控制在400-500V，纯铍工件或铍合金工件的电流密度在20-50mA/cm²，微弧氧化处理过程中，同时进行电磁搅拌，搅拌速度为200-400rpm。

上述铍及其合金表面微弧氧化处理方法中，通电时间控制在15-30分钟。

一种铍及其合金表面微弧氧化处理装置，包括：等离子体电解氧化电源、搅拌器、塑料槽体、石墨和纯铍工件或铍合金工件；其中，塑料槽体中盛放有电解溶液，搅拌器、石墨和纯铍或铍合金工件设置于塑料槽体中，石墨与等离子体电解氧化电源的阴极相连接，纯铍工件或铍合金工件与等离子体电解氧化电源的阳极相连接。

上述铍及其合金表面微弧氧化处理装置中，所述电解液包括硅酸钠、强碱、硼酸、过氧化氢和去离子水；其中，硅酸钠为3g-10g，强碱为0.1g-1g，硼酸为1～3g，过氧化氢为2～10mL，去离子水为1000mL。