Устройство для вневанного электроосаждения покрытий

 

Устройство относится к нанесению покрытий, в частности к устройствам для нанесения гальванических покрытий, преимущественно на плоские поверхности значительных размеров, и может быть использовано в серийном производстве для нанесения износостойких покрытий значительной толщины на рабочие поверхности стенок кристаллизаторов машин непрерывного литья заготовок. Целью изобретения является повышение качества покрытий толщиной 0,5-2,0 мм на плоских поверхностях крупногабаритных деталей, за счет создания плоскопараллельного потока с минимальным количеством газовых включений, а также повышение износостойкости покрытия за счет распределения его на часть торца. Сущность изобретения заключается в том, что устройство снабжают платформой 1 с П-образной рамой, причем боковые уплотнения выполнены из диэлектрического материала и установлены с возможностью горизонтального перемещения, анод расположен на щечках с возможностью герметизации межэлектродного зазора, сопло 15 выполнено U-образной формы, при этом высота его на выходе и высота щели сливного кармана 19 больше в 1,2-1,5 раза величины межэлектродного зазора 13. После установки детали-катода 2 на платформу 1 ее перемещают посредством катков 37 в отделение покрытия, где осуществляют сборку всего устройства. После чего включают источник тока, осуществляют подачу электролита с помощью насоса 35 и ведут процесс электрохимического осаждения. Применение устройства позволит повысить качество покрытия и его износостойкость. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Устройство относится к нанесению покрытий, в частности к устройствам для нанесения гальванических покрытий, преимущественно на плоские поверхности значительных размеров, и может быть использовано в серийном производстве для нанесения износостойких покрытий значительной толщины на рабочие поверхности стенок кристаллизаторов машин непрерывного литья заготовок.

Целью изобретения является повышение качества покрытий толщиной 0,5-2,0 мм на плоских поверхностях крупногабаритных деталей за счет создания плоскопараллельного потока с минимальным количеством газовых включений, а также повышение износостойкости покрытия за счет распределения его на часть торца.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство для электрохимичеcкого осаждения покрытий, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 - вариант сопла с рамкой; на фиг.4 - сопло (в увеличенном масштабе); на фиг.5 - расположение покрытия на торцовой поверхности и кромке детали.

Предлагаемое устройство для вневанного электроосаждения покрытий содержит платформу 1, на которой установлена деталь-катод 2 с плоской обрабатываемой поверхностью 3. К боковым поверхностям детали-катода 2 с помощью винтов 4 поджаты щечки 5 из диэлектрического материала, оснащенные химически стойкими уплотнениями 6 и 7 из вспененного поливинилхлорида. Щечки 5 имеют уступы 8, выступающие над обрабатываемой поверхностью 3 детали-катода 2 на величину, равную 1-2 толщинам наносимого покрытия.

Сверху на щечки уложен анод 9, обернутый фильтрующей тканью (например, тканью хлорин, на фигурах не показана).

Вся конструкция стянута винтами 10, взаимодействующими через поперечины 11 и опорные башмаки 12 на щечки 5.

Таким образом, покрываемая поверхность 3 детали 2, щечки 5 и анод 9 образуют замкнутую в поперечном сечении герметичную полость 13, в которой осуществляется проток электролита.

Герметичная полость 13 находится вне корпуса 1, и на одном ее конце 14 смонтировано сопло 15, имеющее фланец 16 с уплотнительным элементом 17, а на другом конце 18 - сливной карман 19, имеющий фланец 20 с уплотнительным элементом 21.

Высота щели hс сопла 15 на его выходе и высота щели hк сливного кармана 19 выполнена большей, чем высота щели hп герметичной полости 13 в 1,2-1,5 раза. Это предусмотрено для того, чтобы оголить торцы 22 и 23 детали-катода 2 на высоту, равную 1-2 толщинам покрытия , наносимого на поверхность 3 детали-катода 2.

Предусмотрено два варианта сопла 15, но в обоих случаях высота щели на его выходе больше, чем высота щели герметичной полости 13. По первому варианту (см. фиг.1) сопло 15 имеет участок 24, размер щели которого по высоте постоянен и превышает размер щели герметичной полости 13.

По второму варианту (см. фиг.3) сопло 15 снабжено рамкой 25, смонтированной между его фланцем 16 и концом 14 герметичной полости 13. Окно рамки 25 образует нишу 26, которая позволяет оголить торец 22 детали-катода 2.

Второй вариант более предпочтительный, так как он обеспечивает сохранение геометрии потока электролита при высокой его скорости исключает завихрение потока ввиду того, что высота щели конца сопла 15 равна высоте щели герметичной полости 15.

Сопло 15 выполнено U-образной формы и образовано двумя криволинейными пластинами 27 и 28, расположенными одна внутри другой и ограниченным по бокам параллельными стенками 29 (см. фиг.4). Криволинейные пластины 27 и 28 состоят из прямоугольных участков и дуговых участков, очерченных соответственно по радиусам R1 и R2, центры которых смещены на величину "е". Это позволяет образовать зазор в сопле переменной величины. При этом U-образная форма в вершине 30 имеет минимальный зазор и одна ветвь ее 31 выполнена клиновой. Таким образом, в сопле 15 образуется реверсивная камера, назначение которой организовать равномерный поток электролита.

В торце клиновой ветви 31 установлена заглушка 32 с вмонтированными патрубками 33, которые расположены наклонно под углом = 30-60о к внутренней криволинейной пластине 27. Исходя из ширины щели сопла 15 (которая, например, равна 275 мм) и равномерности потока электролита необходимо, как минимум, два патрубка 33 для подачи электролита.

Сливной карман 19 выполнен криволинейным в виде двух дугообразных пластин, очерченных радиусами R3, R4 из одного центра. Конец его опущен в емкость 34 с электролитом, оснащенную насосом 35, соединенным через трубопровод 36 с патрубками 33. Платформа 1 выполнена с катками 37 и вертикальными стойками 38.

Данная конструкция обеспечивает наименьшее гидродинамическое сопротивление потоку электролита при полном заполнении герметичной полости (межэлектродного зазора), спокойное стекание (без пенообразования и насыщения газом) электролита в бак.

Предлагаемое устройство для внезапного электроосаждения покрытий работает следующим образом.

На платформу 1 устанавливают крупногабаритную деталь-катод 2, например, узкую стенку кристаллизатора (размером 270х1200 мм), поверхность 3 которой необходимо покрыть гальваническим износостойким покрытием на основе никеля.

После установки детали-катода 2 на платформу 1 ее перемещают посредством катков 37 в отделение покрытия, где осуществляют сборку всего устройства с помощью винтов 4, размещенных в вертикальных стойках 38. После чего включают источник тока, осуществляют подачу электролита с помощью насоса 35 и ведут процесс электрохимического осаждения по заданному режиму.

С помощью насоса 35 электролит по трубам 36 поступает через патрубки 33 в клиновую ветвь 31 сопла 15. Здесь поток ударяется во внутреннюю криволинейную пластину 27, что способствует образованию более равномерного по сечению потока. Ресиверная камера также способствует организации равномерного потока электролита.

При движении электролита по криволинейной траектории внутри сопла 15 возникает центробежная сила, за счет которой вытесняются из электролита газообразные продукты к поверхности с меньшим радиусом, и таким образом, вдоль детали-катода 2 идет плоскопараллельный поток, содержащий меньшее количество газовых включений, что позволяет повысить качество покрытия. Поток электролита, проходя через герметичную полость 13, омывает обрабатываемую поверхность 3 и торцы 22, 23 детали-катода 2. В результате процесса электролиза происходит осаждение покрытия на этих участках детали-катода 2.

Поток, пройдя через герметичную полость 13, сливной карман 19, сливается в емкость 34, из которой электролит снова подается насосом 35 в сопло 15 по трубопроводу 36. После получения покрытия заданной толщины отключают источник тока и насос 35 для подачи электролита. После слива электролита в приемную емкость 34 производят промывку герметичной полости водой. За счет малого объема герметичной полости и интенсивного протока качественная промывка осуществляется минимальным количеством воды. Разборка устройства производится в обратной сборке последовательности.

С помощью предлагаемого устройства было проведено электроосаждение никелевого покрытия из сульфаминовокислого электролита на стенке кристаллизатора с размерами обрабатываемой поверхности 275х1200 мм и радиусом кривизны боковых граней 10 м. Радиус скругления (г) торцовых кромок 1 мм. Высота герметичной полости была равна 10 мм, торцовые поверхности стенки кристаллизатора в зоне электролиза были оголены на 12 мм. Линейная скорость электролита в герметичной полости составила 1 м/с. Плотность тока варьировалась от 5 до 20 А/дм2. Высота выступа щечек 2 мм. При указанных параметрах было получено ровное блестящее покрытие толщиной 2 мм с отвесными кромками вдоль длинной стороны детали.

На торцовых оголенных участках толщина никелевого покрытия составила от 0,1 до 1 мм и был обеспечен ровный переход покрытия через радиусную фаску на рабочую поверхность детали. При этом плоскостность рабочей поверхности стенки кристаллизатора сохранялась. Было также отмечено, что при плотности тока 20 А/дм2 для получения отвесных кромок необходим интенсивный проток электролита. Аналогичные результаты были получены при нанесении покрытия толщиной 2 мм на стенку кристаллизатора при высоте герметичной полости 10 мм, оголении торцовых поверхностей на 15 мм, высоте выступа щечек 4 мм и линейной скорости электролита 1,2 м/с.

Предлагаемое устройство позволяет осуществить равномерное гальваническое покрытие толщиной 0,52 мм на плоских поверхностях крупногабаритных деталей с сохранением высокой точности их заданных геометрических форм и размеров.

Полученные покрытия толщиной до 2 мм с помощью предлагаемого устройства повышают стойкость стенок кристаллизатора в 2-3 раза и исключает трудоемкие операции по механической обработке кромок покрытия.

В результате применения стенок кристаллизатора с износостойким покрытием увеличивается производительность установок непрерывной разливки стали на 0,18% за счет уменьшения числа замен кристаллизатора.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВНЕВАННОГО ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЯ ПОКРЫТИЙ, содержащее катод и анод, межэлектродный зазор, боковые уплотнения, сопло и сливной карман для циркуляции электролита, отличающееся тем, что, с целью повышения качества покрытия толщиной 0,5 - 2,0 мм на плоских поверхностях крупногабаритных деталей за счет создания плоскопараллельного потока с минимальным количеством газовых включений, а также повышения износостойкости покрытия за счет распределения его на часть торца, оно снабжено платформой с П-образной рамой, образованной вертикальными стойками и поперечинами, причем боковые уплотнения выполнены в виде щечек из диэлектрического материала и установлены с возможностью горизонтального перемещения относительно платформы, анод расположен на щечках с возможностью герметизации межэлектродного зазора, а сопло выполнено U-образной формы переменного сечения, сужающегося при его вершине, при этом высота его на выходе и высота щели сливного кармана больше в 1,2 - 1,5 раза величины межэлектродного зазора.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что сопло снабжено рамкой, смонтированной на его выходе, при этом высота щели сопла равна межэлектродному зазору, а высота щели рамки больше высоты межэлектродного зазора в 1,2 - 1,5 раза.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что боковые уплотнения с внутренней стороны имеют уступы.

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5

Извещение опубликовано: 10.04.2002        




 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии, в частности к устройствам для нанесения электрохимических покрытий на зерна металлических порошков

Изобретение относится к электрохимической обработке, в частности к нанесению гальванических покрытий на изделия и подвесным устройствам для покрываемых изделий, и может быть использовано для обработки ферромагнитных деталей

Изобретение относится к способам гальванического нанесения хромовых покрытий на изделия типа тел вращения и может быть использовано в производстве проката при изготовлении прокатных валков и в машиностроении

Изобретение относится к электрохимической обработке изделий с высоким внутренним сопротивлением

Изобретение относится к гальванотехнике , в частности, к устройствам для нанесения гальванических покрытий на диски, например диски магнитной памяти

Изобретение относится к гальваническому нанесению покрытий на металлические поверхности

Изобретение относится к оборудованию для электрохимического растворения благородных цветных металлов и сплавов и может быть использовано для приготовления электролитов

Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к конструкциям устройств для гальванического нанесения металлических покрытий на отдельные участки деталей, например распределительных валов их восстановительного ремонта

Изобретение относится к электрохимии, а именно к методам и средствам гальванотехники, применяемым в процессах восстановления деталей

Изобретение относится к области непрерывного литья металлов и касается обработки наружной поверхности одного или нескольких валков, образующих одну или несколько подвижных стенок кристаллизаторов, используемых в установках непрерывного литья тонких металлических лент
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способу получения лигатуры для рафинирования стали

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано при нанесении покрытия на электропроводящий субстрат или на структурированную или сплошную электропроводящую поверхность на субстрате, не обладающем электропроводностью

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для нанесения покрытий на стержни. Устройство содержит по меньшей мере один катод, электролитическую ячейку, содержащую электролит и содержащую входное отверстие и выходное отверстие для стержней, и по меньшей мере один продольный анод вдоль хода стержней внутри электролитической ячейки, и средство для подачи стержней вдоль оси стержней для введения стержней в ячейку. Катод состоит из множества скользящих контактов, каждый из которых снабжен отдельно и независимо приводимым в действие его источником энергии. Технический результат: обеспечение непрерывности обработки с получением покрытий высокого качества при упрощении и гибкости в использовании устройства для нанесения покрытий. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к металлическому материалу для электронного компонента, соединительному разъему, разъему шлейфового соединения, разъему гибкой печатной платы, в которых для контактной части использован упомянутый металлический материал, и электронному компоненту, в котором в качестве электрода для внешнего соединения использован указанный металлический материал. Упомянутый металлический материал содержит металлический материал основания, слой А, представляющий собой поверхностный слой на материале основания и сформированный из Sn, In или их сплава, и слой В, представляющий собой средний слой, полученный между материалом основания и слоем А и сформированный из Ag, Au, Pt, Pd, Ru, Rh, Os, Ir или их сплава, при этом поверхностный слой (слой А) соответствует следующим далее условиям (i) и (ii): (i) толщина поверхностного слоя (слоя А) находится в диапазоне от 0,002 до 0,2 мкм, (ii) количество осажденного Sn или In находится в диапазоне от 1 до 150 мкг/см2, а средний слой (слой В) соответствует следующим далее условиям (iii) и (iv): (iii) толщина среднего слоя (слоя В) находится в диапазоне от 0,001 до 0,3 мкм, (iv) количество осажденного Ag, Au, Pt, Pd, Ru, Rh, Os или Ir находится в диапазоне от 1 до 330 мкг/см2. Обеспечивается электронный компонент из указанного металлического материала, характеризующийся низкой вставляемостью или извлекаемостью и обладающий высокой долговечностью. 5 н. и 16 з.п. ф-лы, 3 ил., 22 табл., 21 пр.

 

Наверх