Установка химического никелирования
Изобретение относится к установке для нанесения никелевого покрытия химическим методом на различные детали. Установка содержит рабочую ванну, выполненную из нержавеющей стали с блоком анодной защиты, включающим электрическую цепь, вспомогательный электрод в качестве катода, а корпус ванны в качестве анода. На внешней вертикальной поверхности ванны приварен или припаян металлический трубопровод для попеременного нагревания и охлаждения рабочего раствора, на котором установлен тепловой экран из тонколистового полированного металла с нанесенным слоем теплоизоляции, при этом на концевых участках трубопровода установлены трехходовые запорные краны, верхний из которых предназначен для подачи охлаждающей воды и сброса конденсата, а нижний - для подачи пара и слива охлаждающей воды. Изобретение позволяет снизить тепловую инерционность системы обеспечением высокой точности поддержания температуры рабочего раствора в пределах ±1°С, при использовании одного и того же трубопровода для нагрева и охлаждения ванны с рабочим раствором при сокращении рабочих площадей. 1 ил.
Изобретение относится к машиностроению и является установкой для нанесения покрытия никелем химическим способом на различные детали.
Известна установка химического никелирования (Авт.cв. №527079, кл. С23С 3/00, 12.12.70 г.), состоящая из двух вертикально установленных электрически изолированных друг от друга емкостей, изготовленных из титанового сплава с установленными внутри электродами, а снаружи емкостей установлена паровая и водяная рубашки.
Недостатком данной конструкции является то, что конструкционным материалом ванны служит титановый сплав, который под действием тока анодной защиты не пассивируется, а окисляется, что приводит к ослаблению действия анодной защиты с последующим ее полным прекращением, связанным с увеличением толщины окисной пленки.
Также известна установка химического никелирования (АC №2247793 С1, кл. С23С 18/32, oпубл. Бюл. №7, 10.03.2005 г.), содержащая ванну, выполненную из полимерного материала, систему регулирования температуры с электронагревателями, снабженную датчиками температуры, уровня раствора. При этом установка снабжена двумя емкостями, одна с корректировочным раствором, другая с водой, причем электронагреватели, выполненные из сплава титана - размещены на расстоянии 150-200 мм от дна ванны, которая снабжена блоком анодной защиты, один электрод которого соединен с полюсом источника тока, а другой - с корпусами электронагревателей.
Недостатками данной конструкции являются: невозможность длительной эксплуатации электронагревателей с корпусами из титанового сплава, связанная с ростом толщины окисной пленки под действием анодного тока, размещение электронагревателей непосредственно в ванне, что уменьшает ее рабочее пространство и создает возможность замыкания деталями отрицательного электрода с положительным полюсом нагревателей, что вызывает отключение анодной защиты, а также полимерный материал корпуса ванны, являющийся электроизолятором, не может быть анодно защищен и со временем будет покрываться химическим никелевым покрытием.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому эффекту является установка химического никелирования (АС №724607, кл. 23С 3/00, С25D 17/00, oпубл. 30.03.80 Бюл. №12), состоящая из рабочей ванны, выполненной из нержавеющей стали и водяной рубашки, в которую помещены электронагреватели. Установка имеет анодную защиту, которая включает потенциостатическое устройство, хлорсеребряный электрод и U-образный трубчатый медный катод, охлаждаемый проточной водой, анодом является корпус рабочей ванны. Недостатком известной конструкции является то, что нагрев раствора ванны происходит через промежуточный теплоноситель, которым является предварительно нагретая перед подачей в водяную рубашку вода, что существенно увеличивает постоянную времени терморегулирования рабочего раствора. Это приводит к значительным колебаниям температуры рабочего раствора никелирования. Учитывая, что скорость нанесения никелевого покрытия в высокой степени зависит от температуры раствора, в этом случае невозможно обеспечить расчетную технологическую скорость процесса, что исключает прогнозирование заданной толщины покрытия.
Задача изобретения заключается в повышении точности поддержания рабочей температуры, в снижении постоянной времени регулирования, т.е. в снижении тепловой инерционности системы, что сокращает амплитуду колебаний температуры рабочего раствора до величины, не превышающей ±1°С. Точное поддержание температуры обеспечивает строго расчетную скорость процесса никелирования, исключает отклонения от заданной толщины покрытия на деталях, которые в случае менее заданной толщины покрытия являются браком, в случае превышения толщины приводят к завышенной стоимости покрытия детали.
Установка химического никелирования содержит рабочую ванну, выполненную из нержавеющей стали с блоком анодной защиты, включающим электрическую цепь, вспомогательный электрод в качестве катода, а корпус ванны в качестве анода. На внешней вертикальной поверхности ванны приварен или припаян металлический трубопровод для попеременного нагревания и охлаждения рабочего раствора, на котором установлен тепловой экран из тонколистового полированного металла с нанесенным слоем теплоизоляции, при этом на концевых участках трубопровода установлены трехходовые запорные краны, верхний из которых предназначен для подачи охлаждающей воды и сброса конденсата, а нижний - для подачи пара и слива охлаждающей воды.
Конструктивное исполнение данной установки соответствует критерию «техническое решение» и работоспособно, так как позволяет обеспечить высокую точность поддержания температуры рабочего раствора в пределах ±1°С, использовать один и тот же трубопровод для операций нагрева и охлаждения ванны с рабочим раствором, а также не требует дополнительных емкостей, что. сокращает производственные площади.
На чертеже представлена схема предлагаемой установки химического никелирования.
Установка (чертеж) содержит рабочую ванну 1 из нержавеющей стали, трубопровод 2 по внешней вертикальной поверхности ванны, изготовленный из металла, экран из тонкого полированного листа металла 3, слой теплоизоляции 4, нижний концевой участок трубопровода 5 с трехходовым запорным (на чертеже не указан), и верхний концевой участок трубопровода 6 с трехходовым запорным краном (на чертеже не указан), 7 - электрическая цепь блока анодной защиты, 8 - вспомогательный электрод.
Установка работает следующим образом. В ванну 1 заливается рабочий раствор. Включается блок анодной защиты 7. Через трехходовой кран нижнего концевого участка 5 в трубопровод 2 подается пар от централизованного источника пара или индивидуального парогенератора, тогда как трехходовой кран верхнего концевого участка 6 трубопровода становится в положение сброса конденсата, раствор нагревается до заданной технологией температуры, которая поддерживается системой терморегулирования (на чертеже не указана). Затем в рабочий раствор загружаются подлежащие покрытию химическим никелем детали и выдерживаются в растворе расчетное для заданной толщины время.
По окончании процесса при необходимости корректирования рабочего раствора по расходуемым компонентам подачу пара прекращают. А трехходовой кран верхнего концевого участка 6 переключают на линию подачи холодной воды, при этом трехходовой кран на концевом участке 5 переключают на сброс охлаждающей воды.
Рабочий раствор охлаждают до 50°С и корректируют раствор. Далее циклы повторяются.
Установка химического никелирования, содержащая рабочую ванну, выполненную из нержавеющей стали с блоком анодной защиты, включающим электрическую цепь, вспомогательный электрод в качестве катода, а корпус ванны в качестве анода, отличающаяся тем, что на внешней вертикальной поверхности ванны приварен или припаян металлический трубопровод для попеременного нагревания и охлаждения рабочего раствора, на котором установлен тепловой экран из тонколистового полированного металла с нанесенным слоем теплоизоляции, при этом на концевых участках трубопровода установлены трехходовые запорные краны, верхний из которых предназначен для подачи охлаждающей воды и сброса конденсата, а нижний - для подачи пара и слива охлаждающей воды.
