Установка химического никелирования
Владельцы патента RU 2247793:
Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский технологический институт" (ОАО "НИТИ-Тесар") (RU)
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при нанесении металлопокрытий химическим способом. Установка содержит ванну, систему регулирования температуры с электронагревателями и датчиком температуры, систему регулирования уровня раствора и механизм корректировки раствора. Механизм корректировки раствора включает две емкости: одну - с корректировочным раствором, вторую - с водой. Емкости сообщены с ванной с помощью насоса, соединенного с емкостями и уровнемером. Датчик уровнемера помещен в ванну с рабочим раствором. Ванна выполнена в виде усеченной пирамиды с углом наклона стенок к основанию 70° ≤α < 90°. Корпуса электронагревателей выполнены из сплава на основе титана и размещены на расстоянии 150-200 мм от дна ванны. В ванну помещен электрод, соединенный с отрицательным полюсом источника тока. Положительный полюс соединен с корпусами электронагревателей. Изобретение позволяет обеспечить стабильность процесса химического никелирования и увеличить производительность. 1 ил.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при нанесении металлопокрытий химическим способом. Известна установка химического никелирования по А.С. №527079, кл. С 23 С 3/00, заявлено 12.12.70 г., состоящая из двух вертикально установленных, электрически изолированных друг от друга сосудов, изготовленных из титанового сплава, внутри которых установлены электрически изолированные от стенок сосудов электроды, соединенные с отрицательным полюсом источника тока, а снаружи сосудов установлены паровая и водяная рубашки.
Недостатком известной конструкции является большая энергоемкость при эксплуатации, так как за счет хорошей теплопроводности стенок сосуда происходит значительная теплопередача от верхнего сосуда к нижнему.
Известна установка для химического никелирования, состоящая из рабочей ванны, выполненной из нержавеющей стали, и водяной рубашки, в которую помещены электронагреватели. В рабочую ванну помещен U-образный трубчатый медный катод, который охлаждается проточной водой, дно рабочей ванны также охлаждается водой. Установка имеет анодную защиту, которая в совокупности включает потенциостатическое устройство, хлорсеребряный электрод, U-образный катод и корпус рабочей ванны (анод). А.С. №724607, кл. С 23 С 3/00, С 25 D 17/00, опубликовано 30.03.80 г. Бюл. №12.
Недостатком известной конструкции является то, что трудно обеспечить равномерность электрического потенциала по всей поверхности ванны, что приводит к осаждению никеля на отдельных участках поверхности ванны и разложению раствора.
Известна установка для химического меднения, состоящая из ванны, в которой размещен отсек с электронагревателями, отсек с козырьками для охлаждения раствора, система регулирования температуры с датчиком температуры и система регулирования уровня раствора с датчиком уровня раствора. Электронагреватели установлены в кварцевые колбы, а все элементы установки, соприкасающиеся с раствором, выполнены из пластмассы. А.С. №759616 кл. С 23 С 3/00, С 25 D 17/00, опубликованное 30.08.80 г., принято за прототип.
Недостатком известной конструкции является то, что не обеспечивается стабильность процесса из-за осаждения покрытия на поверхность нагревателей и на дно ванны, что приводит к необходимости дополнительной очистки ванны.
Технический эффект - обеспечение стабильности процесса химического никелирования и увеличение производительности.
Указанный технический эффект достигается тем, что в установке химического никелирования, содержащей ванну, выполненную из полимерного материала, систему регулирования температуры с электронагревателями, снабженную датчиком температуры, и систему регулирования уровня раствора, снабженную датчиком уровня раствора, согласно изобретению установка снабжена механизмом корректировки раствора, включающем в себя две емкости: одну - с корректировочным раствором, вторую - с водой, сообщающиеся с ванной с помощью насоса, соединенного с емкостями и уровнемером, датчик которого помещен в ванну с рабочим раствором, при этом корпуса электронагревателей выполнены из сплава на основе титана и размещены на расстоянии 150-200 мм от дна ванны, при этом ванна выполнена в виде усеченной пирамиды с углом наклона стенок к основанию α, определяемом из соотношения 70° ≤α <90°, кроме того в ванну помещен электрод, соединенный с отрицательным полюсом источника тока, а положительный полюс соединен с корпусами электронагревателей.
На чертеже представлена схема установки для химического никелирования.
Установка химического никелирования состоит из ванны 1, изготовленной сваркой из листового полипропилена, в которой вертикально вдоль стенки размещены электронагреватели 2, корпуса которых выполнены из титановой трубки, и они подсоединены к системе регулирования температуры, включающей, например, микропроцессорный регулятор с датчиком (термосопротивление) (на чертеже не показано). Параллельно нагревателям 2 расположен электрод 3 (катод), выполненный в виде стержня диаметром 2-3 мм из стали 12Х18Н10Т, который соединен с отрицательным полюсом источника тока 4, положительный полюс которого соединен с корпусами электронагревателей 2. Датчик уровня раствора 5 выполнен в виде такого же стержня и входит в состав электрического прибора-уровнемера 6. Установка снабжена насосом 7, электрически соединенным, например, через реле с уровнемером 6 и двумя емкостями-канистрами 8, 9 (8 - с водой, 9 - с корректировочным раствором) через трехходовой кран 10. Насос 7 в свою очередь трубопроводом 11 соединен с ванной 1. С целью предотвращения осаждения никеля на поверхность нагревателей на них подается от источника тока 4 положительный потенциал величиной 4-5В относительно электрода 3 (катода). Ванна 1 имеет форму усеченной пирамиды с углом наклона стенок относительно основания α, определяемом из соотношения 70° ≤α <90°.
Установка работает следующим образом.
Залитый в ванну рабочий раствор до заданного уровня по датчику уровня раствора 5 нагревается нагревателями 2 до температуры 90±2 °С, которая поддерживается автоматически. При этом температура раствора на расстоянии 150-200 мм от дна ванны не превышает 50°С. При размещении электронагревателей ниже 150 мм от дна ванны температура раствора будет больше 50°С, что приведет к химической реакции рабочего раствора с примесями, находящимися на дне ванны. При размещении электронагревателей выше 200 мм от дна ванны сокращается объем рабочей зоны, снижается производительность работы установки.
При снижении уровня раствора срабатывает датчик уровня раствора 5 и по команде системы регулирования уровня раствора (на чертеже не показана) включается насос 7 и через кран 10, переключенный на емкость 8 с водой, подается в ванну 1 через трубопровод 11 вода.
При завешивании деталей в раствор кран 10 переключают на емкость 9 и уровень раствора поддерживается системой регулирования уровня раствора подачей корректировочного раствора.
На нагреватели, имеющие корпус из сплава на основе титана, постоянно подается положительный потенциал от источника постоянного тока 4, при этом на поверхности нагревателей постоянно поддерживается окисная пленка, препятствующая осаждению на них никеля. На электрод (катод) подается отрицательный потенциал от того же источника тока. Перечисленные признаки обеспечивают анодную защиту корпусов нагревателей. На стенках ванны также не происходит осаждения никеля, так как они расположены под углом наклона относительно основания пирамиды α, определяемом из соотношения 70° ≤α <90°,
и на них не оседают твердые частицы загрязнений, что повышает стабильность раствора, качество покрытий, увеличивает производительность за счет того, что стенки ванны и дно не загрязняются. При значении угла α меньше 70° С уменьшается полезный объем ванны, при значении угла α больше 90 °С на стенках ванны будут оседать частицы загрязнений и стенки будут никелироваться.
Таким образом, наличие механизма корректировки раствора, выполнение корпусов электронагревателей из сплава на основе титана и размещение их на расстоянии 150-200 мм от дна ванны, выполнение ванны в виде усеченной пирамиды с углом наклона стенок к основанию α, определяемом из соотношения 70° ≤α <90°, а также наличие механизма анодной защиты, позволяет повысить стабильность процесса химического никелирования, улучшить качество покрытия, а также увеличить производительность процесса за счет исключения операции разборки установки и очистки отсеков от покрытий.
Установка химического никелирования, содержащая ванну, выполненную из полимерного материала, систему регулирования температуры с электронагревателями, снабженную датчиком температуры, и систему регулирования уровня раствора, снабженную датчиком уровня раствора, отличающаяся тем, что установка снабжена механизмом корректировки раствора, включающим две емкости: одну - с корректировочным раствором, вторую - с водой, сообщающиеся с ванной с помощью насоса, соединенного с емкостями и уровнемером, датчик которого помещен в ванну с рабочим раствором, при этом корпуса электронагревателей выполнены из сплава на основе титана и размещены на расстоянии 150-200 мм от дна ванны, при этом ванна выполнена в виде усеченной пирамиды с углом наклона стенок к основанию α, определяемом из соотношения 70°≤α≤90°, кроме того, в ванну помещен электрод, соединенный с отрицательным полюсом источника тока, а положительный полюс соединен с корпусами электронагревателей.
