Устройство для электролитно-плазменной обработки металлической поверхности



Устройство для электролитно-плазменной обработки металлической поверхности
Устройство для электролитно-плазменной обработки металлической поверхности

 


Владельцы патента RU 2439212:

Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (ОАО НПО "ЦНИИТМАШ") (RU)
Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг РФ) (RU)

Изобретение относится к области электролитно-плазменной обработки поверхности изделий из стали, металлов и сплавов. Устройство включает анод, выполненный в виде пластины с отверстиями, камеру, образованную пластиной анода с отверстиями и поверхностью обрабатываемого изделия-катода, и камеру, образованную пластиной анода и металлической крышкой, являющейся вторым анодом. Металлическая крышка снабжена штуцером и отверстием для подачи электролита в камеру, уплотнительной рамкой из токонепроводящего или диэлектрического материала, отделяющей поверхность изделия-катода от пластины анода с отверстиями. Поверхность пластины анода с отверстиями со стороны набегающего потока электролита, а также поверхность отверстий покрыта токонепроводящим или диэлектрическим материалом. Технический результат: устранение осаждения металла на аноде устройства, повышение эффективности электролитно-плазменной обработки и предотвращение разрушения анодов. 2 ил.

 

Изобретение относится к области электролитно-плазменной обработки поверхности изделий из стали, металлов и сплавов.

Известно устройство для обработки поверхности изделия, содержащее ванну, анод, обрабатываемое изделие, источник питания, узел подачи электролита, при этом электролит подают через плоский перфорированный анод из инертного электропроводящего материала, который размещен параллельно заземленному катоду, причем между анодом и изделием размещено устройство для равномерного распределения электролита по поверхности изделия - спрейер, в виде плоского перфорированного слоя. Обработку поверхности изделия ведут в режиме образования разрядов плазмы на поверхности изделия. Устройство используют как для очистки поверхности изделия, так и для нанесения слоя защитного или декоративного покрытия.

(RU 2077611, C25F 5/00, C25F 17/00, опубликовано 20.04.1997.)

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является устройство обработки поверхности металлических изделий микроплазменными разрядами, включающее ванну, систему рециркуляции электролита, источник питания, анод в виде крышки ванны и анод - пластина с отверстиями, обрабатываемое изделие - катод. Обработку изделия ведут в режиме образования микроплазменных разрядов в ионизированной пеногазопаровой среде на поверхности изделия.

(RU 2149930, C25F 1/00, C25F 7/00, опубликовано 27.05.2000.)

Однако опыт эксплуатации известных устройств показал их недостаточную эффективность, поскольку на поверхности анода, обращенной к обрабатываемой поверхности изделия, начинает осаждаться металл наряду с его осаждением на поверхности изделия-катода. Это снижает эффективность модификации поверхности изделий из металла и снижает скорость процесса.

Примером существования осаждения металла на аноде со стороны, обращенной к катоду, может служить электролитно-плазменный процесс нанесения на поверхность стальной полосы цинкового покрытия с использованием в качестве электролита водного раствора сульфата цинка, а в качестве анода - графитовой пластины с отверстиями для прокачки электролита. После проведения процесса покрытия цинком стальной полосы электролитно-плазменной технологией было обнаружено, что на поверхности анода, обращенного к поверхности катода - изделия, высадился цинк, который при окислении разрушил поверхность анода. Также было установлено, что цинк высаживается на поверхности отверстий, образуя трубки, выступающие над поверхностью (см. фиг.1 - фотография поверхности анода после нескольких часов работы).

Задачей и техническим результатом изобретения является устранение осаждения металла на аноде устройства, повышение эффективности электролитно-плазменного процесса обработки и предотвращение разрушения анодов.

Технический результат достигается тем, что устройство для электролитно-плазменной обработки металлической поверхности включает анод, выполненный в виде пластины с отверстиями, камеру, образованную пластиной анода с отверстиями и поверхностью обрабатываемого изделия-катода, и камеру, образованную пластиной анода и металлической крышкой, являющейся вторым анодом, причем металлическая крышка снабжена отверстием и штуцером для подачи электролита в камеру, при этом устройство дополнительно снабжено уплотнительной рамкой из токонепроводящего или диэлектрического материала, отделяющей поверхность изделия-катода от пластины анода с отверстиями, причем поверхность пластины анода с отверстиями со стороны набегающего потока электролита, а также поверхность отверстий покрыта токонепроводящим или диэлектрическим материалом.

Изобретение может быть проиллюстрировано данными, представленными на фиг.1 и 2, где:

а - осажденный цинк;

б - места разрушения анода;

в - цинковые металлические трубки, выступающие над поверхностью;

1 - пластина анода с отверстиями;

2 - металлическая крышка реактора;

3 - токоподвод;

4 - штуцер;

5 - токонепроводящая труба;

6 - уплотнительная рамка;

7 - уплотнительный ролик;

8 - ролики;

9 - изделие-катод;

10 - набегающий поток электролита;

11 - отверстие в уплотнительной рамке;

12 - штуцер для выхода электролита, паров и газов;

13 - покрытие из токонепроводящего материала;

14 - отверстия в пластине анода 1.

Устройство по изобретению работает следующим образом.

Набегающий поток электролита (10), например, водный раствор электролита, содержащий 150 г/л сульфата цинка, подается по токонепроводящей трубе (5) через штуцер (4) и отверстие в металлической крышке в камеру, образованную пластиной анода (1) с отверстиями (14) и металлической крышкой (2) реактора, являющейся вторым анодом. Положительное напряжение 150±20 В на пластину анода (1) и металлическую крышку (2) реактора, которые находятся в физическом и электрическом контакте, подают от внешнего источника постоянного тока через токоподвод (3). Поскольку поверхность пластины анода (1), а также поверхность отверстий (14) анода со стороны набегающего электролита покрыта токонепроводящим или диэлектрическим покрытием, например изолирующим слоем полиэтилена толщиной 0,2 мм, то в камере отсутствует прямой ток между пластиной анода (1) и крышкой (2). Это устраняет осаждение цинка на поверхность пластины анода и ее разрушение. При этом наличие отверстий (14) в пластине анода (1) облегчает процесс возникновения микроплазменных разрядов на поверхности обрабатываемого изделия-катода (9), что повышает эффективность процесса обработки. Набегающий поток электролита (10) через отверстия (14) пластины анода (1) попадает в следующую камеру, образованную пластиной анода (1) с отверстиями и поверхностью обрабатываемого изделия-катода (9). Для надежной герметизации этой камеры ее стенки образованы уплотнительной рамкой (6), выполненной из токонепроводящего или диэлектрического материала, например стеклотекстолита, которая отделяет поверхность катода-изделия от пластины анода с отверстием. В уплотнительной рамке размещен уплотнительный ролик (7), препятствующий вытеканию электролита из камеры. Проход через в камеру изделия-катода (9), например в виде стальной полосы, обеспечивают ролики 8, которые также могут служить средством соединение изделия с отрицательным полюсом источника тока (не показано). Для выхода из камеры электролита, паров и газов уплотнительная рамка (6) снабжена отверстием (11) и штуцером (12).

В результате обработки изделия-катода (9) в устройстве по изобретению в режиме электролитно-плазменной обработки на его поверхности формируется слой α-железа без неметаллических примесей, модифицированный цинком.

Таким образом, устройство по изобретению обеспечивает достижение поставленного технического результата: устранение осаждения металла на аноде устройства, повышение эффективности электролитно-плазменного процесса обработки и предотвращение разрушения анодов.

Устройство для электролитно-плазменной обработки металлической поверхности, включающее анод, выполненный в виде пластины с отверстиями, камеру, образованную пластиной анода с отверстиями и поверхностью обрабатываемого изделия - катода, и камеру, образованную пластиной анода и металлической крышкой, являющейся вторым анодом, причем металлическая крышка снабжена штуцером и отверстием для подачи электролита в камеру, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено уплотнительной рамкой из токонепроводящего или диэлектрического материала, отделяющей поверхность изделия - катода от пластины анода с отверстиями, причем поверхность пластины анода с отверстиями со стороны набегающего потока электролита, а также поверхность отверстий покрыта токонепроводящим или диэлектрическим материалом.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области электрохимической обработки металлических изделий, а именно к способам электрохимической обработки (ЭХО) поверхности металлических изделий от загрязнений технологическими смазками, следов оксидной пленки, продуктов износа и других типов загрязнений.

Изобретение относится к области электролитического травления металлов и может быть использовано для обработки плоского проката, в частности лент инструментальной стали и/или С-стали.
Изобретение относится к электролитно-плазменной обработке, в частности полированию, металлических изделий из нержавеющих сталей, титана и титановых сплавов и может быть использовано в турбомашиностроении при полировании лопаток.
Изобретение относится к химической и электрохимической очистке металлических поверхностей от трудноудаляемых масляных загрязнений, например от прокатных смазок, с помощью моющих растворов, содержащих каустическую соду, фосфаты и поверхностно-активные вещества (ПАВ).

Изобретение относится к способу очистки твердых поверхностей моющим и очищающим средством бытового и технического назначения и может быть использовано для очистки различных твердых поверхностей от минеральных и органических загрязнений.

Изобретение относится к области электрохимических методов обработки металлических поверхностей и может быть использовано для удаления лакокрасочных покрытий, окалины, накипи с поверхности металлов.

Изобретение относится к электролитной очистке поверхности металлов, преимущественно сварочной проволоки, и может найти применение в металлургии, строительстве, машиностроении.

Изобретение относится к электрохимической очистке деталей из алюминиевых сплавов от высокотемпературных пригаров, образующихся в процессе изготовления деталей методом изотермической штамповки.

Изобретение относится к области электролитно-плазменной обработки поверхности токопроводящего проката и может найти применение при осуществлении технологических операций очистки и травления металлов и сплавов

Изобретение относится к очистке поверхности металлических изделий из стали, медных сплавов или серебра. В способе на металлическую поверхность наносят гель-электролит, содержащий полиэтиленгликоль, перхлорат щелочных металлов, трифторацетат щелочных металлов и два мономера акрилового ряда. Гель-электролит наносят толщиной ≤1 мм, приводят его в контакт с электродом, выполненным из нейтрального по отношению к гель-электролиту материала, при этом полностью исключают контакт указанного электрода с очищаемой металлической поверхностью. Между электродом и очищаемой металлической поверхностью создают электрическое напряжение, при котором электрод является анодом, и величина которого превышает электродный потенциал металла, загрязняющего указанную металлическую поверхность. После очистки гель-электролит удаляют с металлической поверхности. Изобретение обеспечивает эффективную очистку поверхности любых металлов, ускоряет процесс очистки, а также позволяет контролировать качество очистки поверхности. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к химической технологии получения углеродных наноматериалов (УНМ), а именно к их очистке от металлсодержащего катализатора. Очистка производится путем растворения катализатора различными реагентами в электролизере, катодное и анодное пространство которого разделено мембраной. Очищаемый УНМ располагают в анодном пространстве электролизера. В качестве электролита используют водные растворы веществ, при электролизе которых в анодном пространстве электролизера происходит накопление реакционоспособных анионов, образующих с катализатором растворимые в воде соли. Использование изобретения не требует большого количества реагентов для удаления катализатора, при этом сам реагент не расходуется и может использоваться многократно, отсутствует образование большого количества сточных вод.
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для удаления полимерных покрытий с поверхности деталей из легированных сталей, в частности из нержавеющих трип-сталей высокой прочности и пластичности, а также при восстановлении особо ответственных деталей летательных аппаратов, например торсионов несущих винтов вертолетов. Способ включает погружение торсиона в электролит, подачу на торсион электрического потенциала, формирование парогазового слоя между электролитом и торсионом. При этом к торсиону вначале прикладывают электрический потенциал от 310 В до 350 В, а после повышения величины тока снижают потенциал до 280-300 В и проводят процесс электролитно-плазменного полирования до получения заданной шероховатости поверхности торсиона. В качестве торсиона несущего винта вертолета используют торсион, выполненный из легированной стали, а в качестве электролита используют водный раствор соли сульфата аммония концентрацией от 5 до 10 г/л, причем удаление покрытия ведут при температуре от 70°C до 85°C до его полного снятия. Технический результат: повышение производительности процесса удаления полимерного покрытия при одновременном полировании стальной поверхности торсиона и снижении трудоемкости процесса. 2 з.п. ф-лы, 1 пр.

Изобретение относится к технологии электролитно-плазменного удаления защитных покрытий из полимерных материалов с поверхности деталей из легированных сталей, в частности из нержавеющих трип-сталей высокой прочности и пластичности, и может быть использовано при восстановлении особо ответственных деталей летательных аппаратов, например торсионов несущих винтов вертолетов. Способ включает погружение детали в электролит, формирование вокруг обрабатываемой поверхности детали парогазовой оболочки и зажигание разряда между обрабатываемой деталью и электролитом путем подачи на обрабатываемую деталь электрического потенциала. При этом к обрабатываемой детали прикладывают электрический потенциал от 270 В до 300 В, а в качестве электролита используют водный раствор соли сульфата аммония концентрацией от 4 до 8 г/л, причем удаление покрытия ведут при температуре от 70°C до 90°C до полного снятия покрытия. Технический результат: полное удаление полимерного покрытия с получением полированной поверхности детали при снижении трудоемкости процесса. 6 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к области производства высокопрочных углеродных лент на основе полиакрилонитрильных нитей, в частности к электрохимической обработке поверхности углеродных волокон, используемых в конструкционных композитах в качестве упрочняющей матрицы. Электролит содержит аминосодержащий мономер и воду, при этом в качестве аминосодержего мономера он содержит солянокислый анилин с концентрацией 0,001-0,05 моль/л или пиррол с концентрацией 0,001-0,015 моль/л. Технический результат: составы для электрохимической обработки содержат не более двух компонентов, стабильны и обеспечивают увеличение прочности композиционного материала на 10-20%. 2 н.п. ф-лы, 3 ил., 8 табл., 8 пр.
Изобретение относится к металлургическому производству и к электролитической обработке металлов и может быть использовано для снятия оксидных пленок металлов - оксида железа, гематита, магнетита, окалины, образующихся при холодной и горячей прокатке и при термообработке. Способ включает непрерывную подачу электролита в ванну к очищаемым поверхностям проката, поляризацию этих поверхностей путем создания разницы потенциалов между прокатом и электродом, протягивание ленты, подключенной к аноду источника тока, через электролитическую ванну, при этом обработку ленты ведут при разности потенциалов между анодом и катодом от 280 до 340 В и плотности тока на аноде от 0,4 до 0,6 А/см2, ленточный прокат протягивают через электролитическую ванну со скоростью, обеспечивающей время прохождения элементарной площадки проката через электролит в пределах от 10 до 20 секунд, причем площадь погруженных в электролит поверхностей ленты определяют по соотношению Sa<Sк/2, где Sа - площадь погруженных в электролит поверхностей ленты, Sк - площадь поверхности катода. Технический результат: снижение энергозатрат на единицу площади очищенной поверхности ленты, повышение качества очистки, повышение стабильности и производительности очистки. 5 з.п. ф-лы, 3 пр.
Изобретение относится к области электролитической обработки металлов и может быть использовано для снятия оксидных пленок металлов, образующихся при холодной и горячей прокатке, а также при термообработке и коррозии металлов. Способ включает протягивание ленты через электролитическую ванну с использованием источника постоянного напряжения, при этом обрабатываемое изделие служит анодом, а обработку проводят в водных растворах солей электропроводностью 0,05-0,7 Ом-1·см-1, коэффициентом поверхностного натяжения 50-76 мН/м при температуре от 30 до 70°C в течение 10-30 с при напряжении 280-340 В и плотности тока на аноде 0,4-0,6 А/см2. Технический результат: повышение качества поверхности обрабатываемого проката, стабильности процесса обработки и однородности очистки поверхности изделия от окалины и пленок оксидов металлов, а также снижение энергозатрат на единицу площади очищаемой поверхности. 3 пр.

Изобретение относится к электролитическим способам обработки металлов и может быть использовано для травления полосы из нержавеющей стали. Способ включает травление полосы из нержавеющей ферритной стали в ванне смесью, содержащей H2SO4 и избыток по меньшей мере одного окислителя, при этом на сталь подают электрический ток, а указанная смесь не содержит HF. Второй вариант способа включает обработку указанной стали в ванне смесью, содержащей H2SO4 и избыток по меньшей мере одного окислителя, обеспечивающего превращение всего количества сульфата железа (II) в сульфат железа (III) (Fe2(SO4)3), и подачу тока на сталь, причем концентрация H2SO4 составляет от 10 г/л до 200 г/л. Технический результат: снижение общего количества химических реагентов, содержащихся в электролите травления. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 6 табл., 4 пр., 3 ил.
Наверх