Способ нанесения гальванического покрытия на внутреннюю поверхность цилиндрической детали и устройство для осуществления способа

Авторы патента:

C25D7/04 - трубки; кольца; полые тела

Владельцы патента RU 2777516:

Бодров Валерий Владимирович (RU)

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для хромирования внутренних поверхностей длинномерных цилиндрических тел вращения. Способ включает подключение к цилиндрической детали - катоду отрицательного полюса источника тока и подключение к аноду, размещенному в полости цилиндрической детали, положительного полюса источника тока и дальнейшее нанесение покрытия из электролита, размещенного в полости цилиндрической детали, при одновременном вращении цилиндрической детали относительно продольной оси, при этом нанесение покрытия осуществляют при перемещении электролита, заключенного в замкнутую полость емкости, вдоль полости цилиндрической детали, при этом емкость выполняют в виде катушки, образующей замкнутую полость для электролита между поверхностями катушки и внутренней поверхностью цилиндрической детали, и устанавливают катушку с возможностью перемещения вдоль полости цилиндрической детали. Устройство содержит вращатель с горизонтальной осью вращения для установки цилиндрической детали, во внутренней полости которой расположен анод, токоподводы, емкость для электролита, насосы, систему трубопроводов с регулируемыми вентилями для подачи и отвода электролита, при этом устройство снабжено дополнительной емкостью для электролита, выполненной в виде катушки, размещенной внутри полости цилиндрической детали, образующей замкнутую полость для электролита между поверхностями катушки и внутренней поверхностью цилиндрической детали, и установленной с возможностью перемещения вдоль полости цилиндрической детали. Технический результат: расширение ассортимента способов и устройств для нанесения гальванических покрытий. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области гальванического нанесения металлического покрытия, в частности хрома, и может быть использовано для хромирования внутренних поверхностей длинномерных цилиндрических тел вращения.

Известен проточный способ нанесения гальванического покрытия, при котором электролит прокачивают насосом с определенной скоростью через пространство между покрываемой поверхностью и анодом, например, через внутреннюю поверхность трубной заготовки, расположенной наклонно на наклонной станине, при этом прокачивают электролиты попеременно с разными химическими составами или различными модифицирующими присадками. См. Патент РФ №143186, МПК C25D 7/04, C25D 19/00, Установка для электролитического хромирования внутренней поверхности трубных заготовок, заявл. 22.10.2013.

Способ позволяет несколько расширить эксплуатационные возможности за счет обеспечения прокачивания электролитов попеременно с разными химическими составами или различными модифицирующими присадками.

Недостатком данного способа является необходимость применения системы циркуляции и сравнительно большой расход электролита и электроэнергии.

Известен способ нанесения гальванического покрытия на внутреннюю поверхность цилиндрической детали, включающий создание замкнутой электролитической ячейки во внутренней полости детали - катода и осаждение покрытия с вращением детали относительно горизонтальной оси, согласно которому деталь приводят во вращение с частотой, при которой ускорение центробежных сил превышает ускорение сил земного тяготения. При этом воздействие на процесс осаждения покрытия осуществляют изменением частоты вращения детали. См. Патент РФ №2321688, МПК C25D 7/04, Способ нанесения гальванических покрытий на внутренние поверхности цилиндрических деталей, заявл. 12.08.2005.

Перед началом процесса электролит поступает во внутреннюю полость детали. Во внутренней полости детали (катода) создают замкнутую электролитическую ячейку, деталь приводят во вращение относительно горизонтальной оси с частотой, при которой ускорение центробежных сил превышает ускорение сил земного тяготения, а воздействие на процесс осаждения осуществляют изменением частоты вращения детали, чем достигается расширение технологических возможностей, повышение производительности и качества обработки. Одновременно снижается расход электролита и исключается система циркуляции.

Тем не менее, недостатком данного способа является сравнительно большой расход электролита при производстве способа и большой расход электроэнергии, так как электролит занимает всю внутреннюю полость между анодом и внутренней поверхностью обрабатываемой цилиндрической детали.

Естественно, что и устройства, реализующие способ нанесения гальванического покрытия на внутреннюю поверхность цилиндрической детали, имеют конструктивные недостатки.

Так, установка для проточного электролитического хромирования внутренней поверхности трубной заготовки содержит станину для размещения трубной заготовки, систему подачи и слива рабочего раствора, включающую основную емкость с насосом для электролита основного химического состава, систему трубопроводов для подачи рабочего раствора в трубную заготовку и запорно-регулирующую арматуру, кроме того она снабжена, по крайней мере, одной дополнительной емкостью с насосом для электролита с другим химическим составом и/или различными модифицирующими присадками, установленной в системе подачи и слива рабочего раствора с возможностью попеременного включения с основной емкостью посредством запорно-регулирующей арматуры. См. Патент РФ №143186, МПК C25D 7/04, C25D19/00, Установка для электролитического хромирования внутренней поверхности трубных заготовок, заявл. 22.10.2013.

Установка позволяет несколько расширить эксплуатационные возможности за счет обеспечения прокачивания электролитов попеременно с разными химическими составами или различными модифицирующими присадками из одной или из другой емкости.

Недостатком данной установки является необходимость применения системы циркуляции с дополнительной емкостью с насосом для размещения в ней электролита с другим химическим составом и/или различными модифицирующими присадками, что усложняет и утяжеляет конструкцию установки, и сравнительно большой расход электролита и электроэнергии, так как прокачиваемый электролит занимает всю внутреннюю полость обрабатываемой поверхности.

Известно устройство для для нанесения гальванического покрытия на внутреннюю поверхность цилиндрической детали, содержащее вращатель с горизонтальной осью вращения для установки цилиндрической детали, во внутренней полости которой расположен неподвижный анод, выполненный в виде цилиндрической трубы, расположенной соосно оси вращения детали, закрепленный на анодной штанге, токоподводы, емкость для электролита, насосы, систему трубопроводов с регулируемыми вентилями для подачи и отвода электролита. Герметизацию электролитической ячейки достигают установкой с торцов детали неподвижной крышки и со стороны анода - подвижной крышки с фторопластовым уплотнением, а также применением пружинного механизма поджима. В анодной штанге выполнен газоотводный канал с обратным клапаном, соединенный с емкостью. Для улучшения характеристик процесса осаждения покрытия возможна установка в межэлектродном пространстве активаторов щеточного типа с закреплением на анодной штанге или крышке. Подвод тока к детали осуществляют скользящим но наружной поверхности контактом. См. Патент РФ №2321688, МПК C25D 7/04, Способ нанесения гальванических покрытий на внутренние поверхности цилиндрических деталей, заявл. 12.08.2005.

Недостатком данного устройства является большой расход электролита при производстве способа и сравнительно большой расход электроэнергии, используемой для осуществления способа, так как электролит занимает всю внутреннюю полость между анодом и внутренней поверхностью обрабатываемой цилиндрической детали.

Технической задачей заявляемой группы изобретений является повышение экономичности нанесения хромовых покрытий на внутреннюю поверхность длинномерных цилиндрических деталей путем уменьшения расхода электролита и снижения расхода электроэнергии за счет осаждения покрытия при перемещении электролита, заключенного в замкнутую полость, вдоль обрабатываемой полости цилиндрической детали.

Техническая задача решается тем, что в известном способе нанесения гальванического покрытия па внутреннюю поверхность цилиндрической детали, включающем подключение к цилиндрической детали - катоду, отрицательного полюса источника тока и подключение к аноду, размещенному в полости цилиндрической детали, положительного полюса источника тока, и дальнейшее нанесение покрытия из электролита, размещенного в полости цилиндрической детали, при одновременном вращении цилиндрической детали относительно продольной оси, согласно изобретению нанесение покрытия осуществляют при перемещении электролита, заключенного в замкнутую полость, вдоль полости цилиндрической детали.

Также техническая задача решается тем, что в известном устройстве для осуществления способа, содержащем вращатель с горизонтальной осью вращения для установки цилиндрической детали, во внутренней полости которой расположен анод, токоподводы, емкость для электролита, насосы, систему трубопроводов с регулируемыми вентилями для подачи и отвода электролита, согласно изобретению устройство снабжено дополнительной емкостью для электролита, выполненной в виде катушки, размещенной внутри полости цилиндрической детали, образующей замкнутую полость для электролита между поверхностями катушки и внутренними стенками цилиндрической детали, и установленной с возможностью перемещения вдоль полости цилиндрической детали.

В частных случаях исполнения изобретение выполнено следующим образом.

Согласно изобретению торцевые поверхности дополнительной емкости для электролита уплотнены со стороны внутренней поверхности цилиндрической детали уплотнениями, выполненными из электроизоляционного материала.

Согласно изобретению дополнительная емкость для электролита снабжена механизмом для перемещения емкости вдоль полости цилиндрической детали.

Согласно изобретению емкость для электролита в виде катушки снабжена технологическим отверстием в торцевой части катушки для отвода газов и электролита из замкнутой полости емкости и трубкой для подачи электролита в замкнутую полость емкости, установленной в торцевой части катушки.

Согласно изобретению дополнительная емкость для электролита в виде катушки снабжена трубкой для промывки нанесенного покрытия, расположенной вдоль емкости.

Нанесение покрытия на внутреннюю поверхность цилиндрической детали при перемещении электролита, заключенного в замкнутую полость, вдоль полости цилиндрической детали обеспечивает уменьшение расхода используемого электролита и снижение расхода электроэнергии, так как в замкнутой полости располагается значительно уменьшенное количество электролита по сравнению с прототипом.

Выполнение дополнительной емкости для электролита в виде катушки, размещенной внутри полости цилиндрической детали, образующей замкнутую полость для электролита между поверхностями катушки и внутренними стенками цилиндрической детали, и установленной с возможностью перемещения вдоль полости цилиндрической детали позволяет осуществить данный способ нанесения покрытия на внутреннюю поверхность длинномерных цилиндрических деталей при уменьшении расхода электролита и при снижении расхода электроэнергии.

Выполнение торцевых поверхностей дополнительной емкости для электролита со стороны внутренней поверхности цилиндрической детали с уплотнениями, выполненными из электроизоляционного материала, с одной стороны препятствует истечению электролита из емкости, с другой стороны -изолирует емкость для электролита от цилиндрической детали - катода.

Снабжение дополнительной емкости для электролита механизмом для перемещения емкости вдоль полости цилиндрической детали при нанесении покрытия необходимо для работоспособности устройства.

Снабжение дополнительной емкости для электролита в виде катушки технологическим отверстием в торцевой части качу тики необходимо для отвода газов и электролита из замкнутой полости емкости. Снабжение дополнительной емкости для электролита в виде катушки трубкой, установленной в торцевой части катушки, необходимо для подачи электролита в замкнутую полость емкости.

Снабжение дополнительной емкости для электролита в виде катушки трубкой, расположенной вдоль емкости, необходимо для промывки покрытия после его нанесения при отводе дополнительной емкости.

Сущность группы изобретений поясняется чертежом, где схематично изображено устройство для нанесения гальванического покрытия на внутреннюю поверхность цилиндрической детали.

Устройство для нанесения гальванического покрытия на внутреннюю поверхность цилиндрической детали содержит вращатель (вращатель на чертеже не показан) с горизонтальной осью вращения для установки цилиндрической детали 1. Во внутренней полости детали 1 расположен анод 2, который может быть выполнен в виде двух полуколец, как па черт еже, в виде разомкнутого кольца, либо иным способом. Устройство содержит токоподводы, емкость для электролита, насосы (токоподводы, емкость для электролита, насосы на чертеже не показаны), систему трубопроводов, показанной частично в виде трубки 3, с регулируемыми вентилями (вентили на чертеже не показаны) для подачи и отвода электролита. При этом устройство снабжено дополнительной емкостью для электролита, выполненной в виде катушки 4, размещенной внутри полости цилиндрической детали 1, образующей замкнутую полость 5 для электролита между поверхностями катушки 4 и внутренними стенками цилиндрической детали 1, и установленной с возможностью перемещения вдоль полости цилиндрической детали 1 посредством механизма 6. Механизм 6 может быть выполнен либо в виде толкателя, либо в виде тянущего устройства, либо иным способом. Торцевые поверхности дополнительной емкости для электролита в виде катушки 4 выполнены со стороны внутренней поверхности цилиндрической де тали 1 с уплотнениями 7 из электроизоляционного материала. Дополнительная емкость для электролита в виде катушки 4 снабжена технологическим отверстием 8 в торцевой части катушки 4 для отвода газов и электролита из замкнутой полости 5 емкости и трубкой 3 (входящей в систему трубопроводов) для подачи электролита в замкнутую полость 5 емкости, установленной в торцевой части катушки 4. Кроме того, емкость для электролита в виде катушки 4 снабжена трубкой 9 для промывки нанесенного покрытия, расположенной вдоль емкости.

Нанесения гальванического покрытия на внутреннюю поверхность цилиндрической детали осуществляется следующим образом.

Цилиндрическую деталь 1 помещают на вращатель (вращатель на чертеже не показан). Из емкости для электролита (емкость на чертеже не показана) через трубку 3 для подачи электролита насосом (насос на чертеже не показан) подводят электролит в замкнутую полость 5 катушки 4. Затем включают вращатель, источник тока и через токоподводы (вращатель, источник тока и токоподводы на чертеже не показаны) осуществляют подключение к цилиндрической детали 1 - катоду, отрицательного полюса источника тока и подключение к аноду 2, размещенному в полости цилиндрической детали 1, положительного полюса источника тока. После чего включают механизм 6, который осуществляет перемещение дополнительной емкости для электролита в виде катушки 4 вдоль полости цилиндрической детали 1. Процесс перемещения ведут с определенной скоростью в зависимости от заданных технологических режимов хромирования изделия. В процессе нанесения гальванического покрытия, в частности, при хромировании, постоянно происходит выделение газа в виде водорода, который отводится через технологическое отверстие 8, через это же отверстие 8 происходит отвод и отработанного электролита, который отводится через систему трубопроводов. По окончании процесса нанесения покрытия отводят катушку 4 назад и одновременно осуществляют промывку нанесенного покрытия, для чего в трубку 9 подают промывочный раствор или проточную воду для распыления во внутренней полости детали 1. После завершения процесса промывки деталь 1 с нанесенным покрытием заданной толщины извлекают из устройства.

Группа изобретений обеспечивает повышение экономичности нанесениея хромовых покрытий на внутреннюю поверхность длинномерных цилиндрических изделий путем уменьшения расхода электролита и снижения расхода электроэнергии.

1. Способ нанесения гальванического покрытия на внутреннюю поверхность цилиндрической детали, включающий подключение к цилиндрической детали - катоду отрицательного полюса источника тока и подключение к аноду, размещенному в полости цилиндрической детали, положительного полюса источника тока и дальнейшее нанесение покрытия из электролита, размещенного в полости цилиндрической детали, при одновременном вращении цилиндрической детали относительно продольной оси, отличающийся тем, что нанесение покрытия осуществляют при перемещении электролита, заключенного в замкнутую полость емкости, вдоль полости цилиндрической детали, при этом емкость выполняют в виде катушки, образующей замкнутую полость для электролита между поверхностями катушки и внутренней поверхностью цилиндрической детали, и устанавливают катушку с возможностью перемещения вдоль полости цилиндрической детали.

2. Устройство для нанесения гальванического покрытия на внутреннюю поверхность цилиндрической детали, содержащее вращатель с горизонтальной осью вращения для установки цилиндрической детали, во внутренней полости которой расположен анод, токоподводы, емкость для электролита, насосы, систему трубопроводов с регулируемыми вентилями для подачи и отвода электролита, отличающееся тем, что устройство снабжено дополнительной емкостью для электролита, выполненной в виде катушки, размещенной внутри полости цилиндрической детали, образующей замкнутую полость для электролита между поверхностями катушки и внутренней поверхностью цилиндрической детали, и установленной с возможностью перемещения вдоль полости цилиндрической детали.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что торцевые поверхности дополнительной емкости для электролита уплотнены со стороны внутренней поверхности цилиндрической детали уплотнениями, выполненными из электроизоляционного материала.

4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что дополнительная емкость для электролита снабжена механизмом для перемещения емкости вдоль полости цилиндрической детали.

5. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что дополнительная емкость для электролита в виде катушки снабжена технологическим отверстием в торцевой части катушки для отвода газов и электролита из замкнутой полости емкости и трубкой для подачи электролита в замкнутую полость емкости, установленной в торцевой части катушки.

6. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что емкость для электролита в виде катушки снабжена трубкой для промывки нанесенного покрытия, расположенной вдоль емкости.

Изобретение относится к гальванотехнике и может использоваться при восстановлении внутренних цилиндрических поверхностей деталей вневанным электролитическим осаждением. Устройство содержит свинцовый стакан с конусными отверстиями, верхний и нижний упорные подшипники, патрубки, уплотнитель, верхний и нижний корпуса, установленные один в другой, имеющие возможность взаимного телескопического перемещения при монтаже, соединенные с перпендикулярно расположенными ветками, на которые установлены подпружиненные верхние и нижние отводы для точного прижатия к детали покрытого войлочным тампоном роликового анода с автоматической клапанной системой, состоящей из плоских пружин и конусных клапанов и выполненной с возможностью локальной подачи электролита в зону электролиза.

Установка для хромирования внутренних поверхностей деталей // 2749954

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для нанесения износостойких и коррозионностойких хромовых покрытий на внутренние поверхности обрабатываемых деталей. Установка содержит проточную ванну с крышкой, в которой установлен трубчатый анод, систему подвода и отвода электролита, бак с электролитом, токопроводы и источник тока.

Резьбовое соединение для труб или трубок и способ изготовления резьбового соединения для труб или трубок // 2729482

Заявленная группа изобретений относится к трубному резьбовому соединению и способу его изготовления. Трубное резьбовое соединение содержит ниппель и муфту, каждый из которых содержит контактную поверхность с резьбовым участком и нерезьбовым металлическим контактным участком.

Устройство электроосаждения // 2719218

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для нанесения покрытия электроосаждением на резьбу внутренней периферии концевой части стальной трубы. Устройство содержит первый уплотнительный элемент, расположенный внутри стальной трубы для герметизации и второй уплотнительный элемент, расположенный на конце стальной трубы и вместе со стальной трубой и первым уплотнительным элементом образующий приемную полость для приема электролита, электрод, расположенный в приемной полости, множество сопел, размещенных внутри приемной полости и расположенных вокруг оси стальной трубы для инжекции электролита, и держатель, предусмотренный на втором уплотнительном элементе, для удерживания множества сопел, причем электролит инжектируется каждым из сопел в направлении, наклоненном под углом более 20 градусов и менее 90 градусов к внутренней резьбе относительно плоскости, перпендикулярной оси трубы, а держатель содержит электролитный канал для подачи электролита к соплам, при этом первый уплотнительный элемент закреплен на держателе, держатель содержит первый канал, проходящий вдоль оси трубы, а первый уплотнительный элемент включает диск, содержащий второй канал, проходящий до его внешней периферии и сообщающийся с первым каналом, и прокладку, установленную на внешней периферии диска в контакте с внутренней периферией стальной трубы.

Устройство электроосаждения // 2704778

Изобретение относится к устройству электроосаждения, применяемому для стальной трубы с наружной резьбой на внешней периферии концевой части стальной трубы. Устройство содержит уплотнительный элемент, расположенный на конце стальной трубы для герметизации стальной трубы, контейнер, электрод, находящийся в контейнере и обращенный к наружной резьбе, и множество сопел.

Резьбовой трубный компонент, защищенный с помощью пленки // 2664930

Изобретение относится к средствам для защиты резьбовых концов трубных компонентов, в частности трубных компонентов, предназначенных для бурения или разработки углеводородных скважин и т.п. Трубный компонент содержит по меньшей мере один резьбовой участок для соединения компонента с дополняющим его компонентом, и по меньшей мере часть трубного участка покрыта снимаемой пленкой, которая защищает от коррозии и выполнена из водной дисперсии пленкообразующего полимера, выбранного из полиакриловых смол, акриловых сополимеров или алифатических полиуретанов поликонденсатного типа.

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.

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.

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.

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.