Способ нанесения хромовых покрытий на изделия типа тел вращения

Авторы патента:

C25D7/04 - трубки; кольца; полые тела

Владельцы патента RU 2427672:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ГОУ ВПО ЛГТУ) (RU)

Изобретение относится к способам гальванического нанесения хромовых покрытий на изделия, такие как цилиндрические стержни, валы, прутки, штоки гидроамортизаторов, длинномерные штоки гидроприводов силовых подъемных механизмов, и может быть использовано в производстве проката при изготовлении прокатных валков, машиностроении и других отраслях промышленности. Способ нанесения хромовых покрытий на цилиндрические изделия включает погружение изделия в электролит, содержащий соединение хрома, электрохимическое осаждение покрытия и взаимное вращательное перемещение поверхности изделия и электролита, при этом к полностью погруженному в электролит неподвижному цилиндрическому изделию подключают минус источника питания, а к внешнему цилиндрическому электроду - плюс источника питания, формируют осевое магнитное поле с помощью постоянных магнитов, расположенных вокруг анода, и обеспечивают под действием силы Ампера вращение электролита в магнитном поле относительно зоны осаждения. Технический результат: повышение качества покрытия с использованием повышенных плотностей тока, формирование хромовых покрытий, обладающих повышенной износостойкостью, уменьшение габаритов и упрощение конструкции гальванической установки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Известен способ электрошлаковой наплавки [1], который обеспечивает возможность электрошлаковой наплавки изделий с улучшенными электромеханическими свойствами наплавленного металла за счет лучшего смешивания расплавленного металла в шлаковой ванне путем увеличения скорости вращения шлаковой ванны. Расплавленный металл и шлак совершают движение вокруг изделия за счет возникающих сил взаимодействия электромагнитного потока и тока, протекающего через расплав. Недостатком данного способа является невозможность обеспечения требуемой скорости вращения электролита.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ нанесения хромовых покрытий на изделия типа тел вращения [2], включающий частичное погружение изделия в электролит, содержащий соединение хрома, и электрохимическое осаждение покрытия при напряжении 180-280 В, катодной плотности тока 10-50 А/дм², вращении изделия с окружной скоростью 0,02-0,5 м/с относительно зоны осаждения. Способ за счет выбранного режима осаждения обеспечивает формирование на поверхности валков хромовых покрытий с изотропной 0,9-1,0 шероховатостью с r_a=0,3-7,0 мкм, обладающих повышенной износостойкостью по сравнению с известными. К недостаткам данного способа следует отнести необходимость наличия сложного механизма для вращения изделия, отсутствие эффективного удаления с поверхности детали газообразных продуктов электролиза.

Предложенный способ нанесения хромовых покрытий решает задачу удаления с поверхности детали газообразных продуктов электролиза, что, в свою очередь, дает возможность использования повышенных плотностей тока без ущерба для качества получаемого покрытия и приводит к росту скорости образования покрытия, обеспечения формирования на поверхности валков хромовых покрытий, обладающих повышенной износостойкостью, уменьшения габаритов и упрощения конструкции гальванической установки.

Поставленная задача решается тем, что способ нанесения хромовых покрытий на цилиндрические изделия, такие как прокатные валки и длинномерные штоки гидроприводов силовых подъемных механизмов, включает погружение изделия в электролит, содержащий соединение хрома, электрохимическое осаждение покрытия и взаимное вращательное перемещение поверхности изделия и частиц электролита, к полностью погруженному в электролит неподвижному цилиндрическому изделию - катоду подключают минус источника питания, а к внешнему цилиндрическому электроду - аноду плюс источника питания, формируют осевое магнитное поле с помощью постоянных магнитов, расположенных вокруг анода, и обеспечивают, под действием силы Ампера, вращение электролита в магнитном поле относительно зоны осаждения.

На фиг.1 приведена схема устройства, в котором реализуется заявленный способ гальванического нанесения хромовых покрытий, на фиг.2 - рисунок, поясняющий физический принцип создания кругового вращательного движения электролита.

Устройство, реализующее предложенный способ, содержит цилиндрическую емкость 1, заполненную электролитом, анодную сетку 2, катод 3, магниты 4, намагниченные в осевом направлении, обрабатываемое изделие 5.

Способ нанесения хромовых покрытий на изделия типа тел вращения в данном устройстве осуществляется следующим образом.

Установка на фиг.1 подключается зажимами анодной сетки 2 и катода 3 к источнику питания постоянного тока. Электролит, залитый в емкость 1 между анодной сеткой 2 и обрабатываемым изделием 5, будем рассматривать как жидкий проводник с током, причем ток направлен в радиальном направлении от анодной сетки 2 к катоду 3 и характеризуется величиной плотности тока j (фиг.2) и током I, подводимым к аноду. Магнитное поле создается группой магнитов 4, закрепленных с внешней стороны емкости 1 и намагниченных таким образом, что силовые линии магнитного поля В, выходя из верхних торцов магнитов, пронизывают весь объем электролита сверху вниз параллельно осевой линии симметрии установки.

Электролит, являющийся проводником с током, взаимодействует с постоянным магнитным полем по закону Ампера:

F_A=B·I·l·sinβ,

где F_A - касательная сила, приложенная к проводнику (ко всему объему электролита),

В - величина магнитной индукции в объеме электролита,

I - ток через электролит,

l - расстояние между анодом и катодом,

β - угол между направлением векторов и .

Сила F_A - это распределенная сила, которая характеризуется вектором , направленным по касательной к направлению движения электролита, фиг.2.

Сила сопротивления движению электролита в установке:

F_C=м·ϑ²,

где F_C - сила гидродинамического сопротивления,

м - вязкость жидкости,

ϑ - скорость движения электролита.

Силы F_A и F_C уравновешивают друг друга, отсюда:

Из последней формулы видно, что квадрат скорости вращения электролита пропорционален интенсивности магнитного поля в объеме электролита, величине тока через электролит, расстоянию между анодом и изделием, синусу угла между направлением векторов тока и магнитной индукции и обратно пропорционален вязкости электролита.

Пример. Обрабатывают валки диаметром 90 мм, длиной 1250 мм из стали 90ХФШ, в водном электролите, содержащем 270-300 г/л CrO₃ и 4-6 г/л H₂SO₄. Величина магнитной индукции осевого магнитного поля, созданного с помощью постоянных магнитов, составляет В=1,1÷1,3 Тл. Стабильное осаждение обеспечивается при скорости вращения электролита у поверхности валка ϑ=1÷1,2 м/с, плотности тока j=300 А/дм² и скорости наращивания хрома u=3-5 мкм/мин. Покрытие имеет твердость до 950-1050 HV, покрытие содержит в 1,5-2 раза меньше водорода, вызывающего его хрупкость.

Преимуществами данного способа по отношению к аналогам являются: более эффективное удаление с поверхности детали газообразных продуктов электролиза, что, в свою очередь, дает возможность использования повышенных плотностей тока без ущерба для качества получаемого покрытия и приводит к росту скорости образования покрытия, обеспечение формирования на поверхности валков хромовых покрытий, обладающих повышенной износостойкостью, уменьшение габаритов и упрощение конструкции гальванической установки.

Литература

1. Авторское свид. РФ N 2174154, С22В 9/193, В23К 25/00, оп. 27.09.2001 г.

2. Авторское свид. РФ N 1580880, C25D 3/04, C25D 7/00, оп. 20.02.1996 г.

1. Способ нанесения хромовых покрытий на цилиндрические изделия, включающий погружение изделия в электролит, содержащий соединение хрома, электрохимическое осаждение покрытия и взаимное вращательное перемещение поверхности изделия и электролита, отличающийся тем, что к полностью погруженному в электролит неподвижному цилиндрическому изделию подключают минус источника питания, а к внешнему цилиндрическому электроду - плюс источника питания, формируют осевое магнитное поле с помощью постоянных магнитов, расположенных вокруг анода, и обеспечивают под действием силы Ампера вращение электролита в магнитном поле относительно зоны осаждения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что хромовое покрытие наносят преимущественно на прокатные валки и длинномерные штоки гидроприводов силовых подъемных механизмов.

Изобретение относится к области гальванотехники. .

Способ электролитического нанесения покрытия на внутреннюю поверхность изделия малого сечения и устройство для его осуществления // 2354757

Изобретение относится к гальванотехнике, в частности, для покрытия внутренних поверхностей изогнутых длинномерных изделий. .

Устройство для нанесения гальваномеханических покрытий на внутреннюю поверхность деталей цилиндрической формы // 2324013

Изобретение относится к области гальваностегии и может быть использовано в производстве при хромировании. .

Способ нанесения гальванических покрытий на внутренние поверхности цилиндрических деталей // 2321688

Изобретение относится к гальваническому нанесению покрытий на внутренние поверхности деталей цилиндрической формы, например гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания.

Способ гальваномеханического восстановления внутренних поверхностей токопроводящих деталей // 2320784

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для восстановления внутренней поверхности кристаллизаторов. .

Устройство для нанесения гальванических покрытий на длинномерные изделия // 2312174

Изобретение относится к области электрохимии и может быть использовано при нанесении гальванических покрытий на внутреннюю поверхность цилиндрических деталей. .

Устройство для гальваномеханического восстановления токопроводящих деталей // 2296823

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для восстановления посадочных отверстий под вкладыши коленчатых валов крупногабаритных блоков цилиндров.

Устройство для гальваномеханического восстановления токопроводящих деталей // 2296822

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для восстановления посадочных отверстий под вкладыши коленчатых валов крупногабаритных блоков цилиндров.

Установка для гальванического покрытия внутренней поверхности изделий // 2282684

Изобретение относится к гальванотехнике, в частности к устройствам для покрытия сложных внутренних поверхностей изделий, например, для покрытия внутренних поверхностей изогнутых труб малого сечения с использованием электролита, содержащего драгоценный металл.

Способ электролитического хромирования внутренней поверхности труб и установка для его осуществления // 2275446

Изобретение относится к области электролитического нанесения металлических покрытий в протоке электролита и может быть использовано, преимущественно, для хромирования длинномерных труб с отношением длины к внутреннему диаметру более 50 и толщиной покрытия более 200 мкм.

Устройство для нанесения гальванических покрытий // 2464361

Изобретение относится к области гальваностегии и может быть использовано в ремонтном производстве при восстановлении и упрочнении внутренних цилиндрических поверхностей деталей нанесением гальванических покрытий

Устройство для гальваномеханического осаждения покрытий // 2503753

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для электролитического нанесения покрытий на внутреннюю поверхность цилиндрических деталей гальваномеханическим способом. Устройство содержит вал, анод, активирующие ролики, изготовленные из абразива, держатели, средство для прижима активирующих роликов, при этом оно снабжено верхним и нижним фланцами с каналами для подвода и отвода электролита, герметизирующими прокладками, ведущими и ведомыми шкивами, соединенными ременной передачей, и крестовину, причем крестовина несет на себе валы, установленные в подшипниках и ограниченные в осевом перемещении верхними и нижними втулками, а активирующие ролики и шкивы жестко закреплены и скомпонованы на валах, при этом на одной паре валов, расположенных напротив друг друга, смонтированы ведущие ролики и шкивы, а на другой паре - ведомые ролики и шкивы с возможностью обеспечения проскальзывания ведомых активирующих роликов, причем средство для прижима активирующих роликов выполнено в виде пружин, установленных в квадратных пазах крестовины, по которым перемещаются направляющие держателей, снабженные штифтами, ограничивающими их перемещение в пазах. Технический результат: повышение производительности и качества покрытий. 2 ил.

Способ и установка для обработки изделия // 2515718

Изобретение относится к способу и установке для обработки изделия электроосаждением покрытия. Установка содержит резервуар, пригодный для заполнения электролитом, электропроводящее средство, расположенное в резервуаре и образующее анод посредством соединения с генератором тока, и средство вращения обрабатываемого изделия. Средство вращения содержит токарный станок, на шпинделе которого установлено указанное изделие, при этом установка содержит средства направления и перемещения резервуара относительно токарного станка между первым положением, обеспечивающим полное или частичное погружение изделия в электролит для осуществления электроосаждения покрытия на изделии, и вторым положением, допускающим механическую обработку изделия. Изобретение позволяет упростить способ электроосаждения за счет уменьшения количества операций, необходимых для получения равномерного качественного покрытия при снижении длительности каждого этапа. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ нанесения хромового покрытия на внутреннюю поверхность цилиндрических изделий // 2529602

Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к проточному электролитическому хромированию, и может быть использовано в машиностроении и других областях техники. Способ включает нанесение хромового покрытия при температуре хромсодержащего электролита 60-65°C с принудительной подачей электролита в пространство между поверхностями обрабатываемого изделия и анодом, установленным коаксиально изделия, при этом нанесение покрытия осуществляют при возвратно-поступательном перемещении анода и вращении обрабатываемого изделия со скоростью протока электролита 120-200 см/сек при плотности тока 60-80 А/дм2, причем электролит содержит 80-130 г/л хромового ангидрида и 4-6 г/л серной кислоты. Изобретение направлено на повышение срока службы изделий, в частности цилиндров глубинных штанговых насосов, за счет снижения пористости и увеличения микротвердости покрытия. 2 табл., 4 пр.

Инструмент и способ калибровки отверстий малого сечения в форсунках // 2537409

Изобретение относится к калибровке отверстий малого сечения в форсунках. Предложен инструмент в виде токопроводящей проволоки с нанесенными нетокопроводящими износостойкими твердыми узкими поясками, наружный диаметр которых уменьшается по длине проволоки пропорционально толщине наносимого покрытия, причем наружный диаметр последнего пояска равен наружному диаметру отверстия после калибровки, а шаг между поясками составляет не более половины длины калибруемого отверстия. В способе на поверхность калибруемого отверстия наносят покрытие при его гальваномеханической обработке упомянутым токопроводящим инструментом, который вводят в заполняемое рабочей жидкостью отверстие с обеспечением контакта с поверхностью отверстия не менее двух поясков проволоки. Далее включают постоянный ток обратной полярности и перемещают инструмент с силой, изменяемой пропорционально толщине слоя, наносимого на поверхность отверстия, и ограниченной пределом прочности токопроводящего инструмента на разрыв. Изобретения позволяют осуществить калибровку отверстия с уменьшением размера путем нанесения на поверхность отверстия качественного покрытия, в том числе и за счет исключения возможности появления коротких замыканий между инструментом и отверстием. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Способ изготовления поршневых колец // 2546265

Изобретение относится к области металлообработки. Способ включает соединение в один пакет (Р) нескольких поршневых колец (1), обработку внешней боковой поверхности (2, 2') пакета по цилиндрической поверхности и нанесение на обработанную цилиндрическую боковую поверхность (2, 2') износостойкого гальванического хромового покрытия (3). Износостойкое хромовое покрытие (3) наносят с постоянной толщиной в пределах всего пакета (Р), а затем обрабатывают с образованием рабочей поверхности (4), имеющей одну зону с максимальной и по меньшей мере одну зону с минимальной толщиной слоя покрытия. Поршневое кольцо изготовлено способом, приведенным выше, и имеет износостойкое гальваническое хромовое покрытие (3), контур которого повторяет контур рабочей поверхности (4). Технический результат: упрощение способа изготовления поршневых колец и получение покрытия в зоне рабочей поверхности поршневого кольца с оптимальными характеристиками. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ электролитического хромирования внутренней поверхности труб // 2586957

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для нанесения хромового покрытия на внутреннюю поверхность труб. Способ электролитического хромирования внутренней поверхности трубы в проточном электролите включает пропускание электролита внутри горизонтально расположенной трубы с анодом, при этом хромирование осуществляют с получением переходного, молочного и твердого слоев хромового покрытия с использованием электролита, свободного от наноалмазов, или электролита, содержащего 2-15 г/л наноалмазов, при этом используют постоянный ток, трубу непрерывно вращают, а анод размещают с эксцентриситетом относительно оси вращения трубы. Технический результат: получение эффективного способа хромирования с простым аппаратурным оформлением с обеспечением возможности создания многослойного покрытия и расширения эксплуатационных возможностей за счет создания условий получения не только равномерных характеристик слоев покрытия по длине покрываемой поверхности, но и одновременного достижения вариативности свойств покрытия в пределах его поперечного сечения как от слоя к слою, так и в пределах конкретного слоя в соответствии с существующей потребностью. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 пр.

Трубопровод, имеющий термостойкий и коррозионно-устойчивый плакирующий слой, который имеет превосходную обрабатываемость // 2636423

Изобретение относится к стальному трубопроводу, содержащему термостойкое и коррозионно-устойчивое многослойное плакирующее покрытие, имеющее улучшенную обрабатываемость. Указанное покрытие содержит первый плакирующий слой из ZnNi-сплава, имеющий содержание Ni от 5% до 9%, и толщину слоя от 3 мкм до 9 мкм, сформированный на поверхности стального трубопровода, второй плакирующий слой из ZnNi-сплава, имеющий содержание Ni от 10% до 15% и толщину слоя от 1 мкм до 3 мкм, осажденный на первый плакирующий слой из ZnNi-сплава, и хроматную пленку, сформированную на втором плакирующем слое из ZnNi-сплава. Обеспечивается получение термостойкого коррозионно-устойчивого плакирующего покрытия с улучшенной обрабатываемостью, в том числе на участке изгиба трубопровода. 1 табл., 6 пр.

Устройство и способ нанесения покрытия на цилиндры // 2637460

Изобретение относится к области гальванотехники. Устройство содержит ванну для нанесения гальванического покрытия, конфигурированную для хранения электролита, патроны для закрепления обрабатываемого цилиндра за оба конца в продольном направлении с возможностью его вращения и подачи на него напряжения и для погружения цилиндра в ванну, и пару противоположных нерастворимых электродов, установленных вертикально, причем электроды обращены к обеим боковым поверхностям цилиндра в ванне и выполнены с возможностью подачи электрического тока к ним, при этом пара электродов выполнена с возможностью близкого подвода к обеим боковым поверхностям цилиндра на заданном расстоянии до него, причем каждый из пары электродов имеет такую форму, что по меньшей мере нижняя часть электрода искривлена в направлении внутрь и имеет гребенчатый участок, причем оба электрода обращены один к другому со сдвигом так, что выступы гребенчатого участка одного из пары электродов расположены в позициях углублений между выступами гребенчатого участка другого из пары электродов, при этом каждый из пары электродов выполнен с возможностью поворота вокруг своего верхнего конца, так что расстояние от каждого электрода до наружной периферийной поверхности цилиндра является регулируемым. Технический результат: увеличение срока службы нерастворимого электрода. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 пр., 8 ил.

Устройство для нанесения электролитических покрытий на стальные трубы // 2640509

Изобретение относится к области гальванотехники. Устройство включает внутренний уплотнительный элемент, капсулу, выпуск, отверстие, цилиндрический нерастворимый анод, патрубок для подачи электролита, и многочисленные форсунки. Уплотнительный элемент отделяет стальную трубу в месте, находящемся внутри в продольном направлении относительно области, на которой выполнена внутренняя резьба. Капсула присоединена к концевому участку трубы, выпуск предназначен для выпуска электролита, находящегося внутри капсулы, а отверстие облегчает выпуск электролита, находящегося внутри капсулы. Анод размещен внутри концевого участка трубы. Форсунки выпускают электролит между наружной поверхностью анода и внутренней поверхностью концевого участка трубы, не допуская попадания выпускаемого из форсунок электролита в нерастворимый анод. Технический результат: предотвращение удерживания газовых пузырьков, немедленное удаление истощенного электролита и сокращение количества отработанной воды. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.