[發(fā)明專利]一種用于制備中空工件內(nèi)表面Ni?SiC復(fù)合鍍層的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610810698.2
• 申請日: 2016-09-09
• 公開（公告）號: CN106283166B
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝發(fā)勤;周穎;吳向清;田進(jìn)
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C25D19/00
• 分類號: C25D19/00;C25D15/00;C25D7/04;C25D5/02;C25D5/08
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心61204
• 代理人: 慕安榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬材料表面改性技術(shù)及設(shè)備領(lǐng)域，具體是一種用于在回轉(zhuǎn)體等中空工件的內(nèi)表面上制備Ni-SiC復(fù)合鍍層的循環(huán)電鍍設(shè)備。

背景技術(shù)

目前，工程機械企業(yè)基本采用傳統(tǒng)的浸泡式電鍍工藝，即將工件完全浸泡在電鍍液中進(jìn)行電鍍。浸泡式Ni-SiC電鍍工藝存在諸多問題。最主要的是，傳統(tǒng)浸泡工藝不能完全解決電鍍液中SiC微粒團(tuán)聚的問題，導(dǎo)致SiC利用率低，鍍層性能不穩(wěn)定，成品率低。其次，只有中空工件的內(nèi)表面是待鍍工作面，其余部分均為非工作面，采用傳統(tǒng)浸泡式工藝進(jìn)行電鍍時，若工件的非工作面未進(jìn)行絕緣保護(hù)處理，其表面也會鍍覆一層Ni-SiC復(fù)合鍍層。但是對于形狀復(fù)雜的中空工件，密封工作繁瑣，對密封材料要求高。密封材料的選擇標(biāo)準(zhǔn)有：①耐酸、耐堿、耐高溫；②絕緣性好、疏水性好；③電鍍完成后易去除。另外，浸泡式電鍍裝置中電鍍槽大多沒有設(shè)置槽蓋，是敞口、非封閉的，進(jìn)行電鍍時產(chǎn)生熱量、廢氣、酸霧等，直接從鍍液中溢出并混合于空氣中，既污染電鍍車間的環(huán)境又有損操作人員的身體健康。另外，電鍍液中水分的蒸發(fā)引起電鍍液中組分的濃度發(fā)生改變，環(huán)境中的粉塵等外來物會沉降到鍍液中，使鍍液的穩(wěn)定性降低，影響鍍層質(zhì)量。

綜上，浸泡式電鍍具有SiC微粒利用率低、SiC在鍍層中分布不均勻、密封要求高、污染問題嚴(yán)重等問題。尋找新的更環(huán)保、更高效的電鍍裝置，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)、節(jié)能綠色環(huán)保電鍍的應(yīng)用是表面處理技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。

循環(huán)鍍液法已經(jīng)投入工業(yè)生產(chǎn)實踐中，用循環(huán)泵將電鍍液從鍍液貯槽中輸入鍍槽，使之在陽極和工件的間隙中流過，再返回鍍液貯槽。循環(huán)鍍液法中，通過改變電流密度，可以控制Ni的沉積速率，而通過改變鍍液流速，可以控制SiC的沉積速度。采用循環(huán)鍍液法時，電鍍液中SiC懸浮效果好，鍍覆速率高，中空工件的非工作面無需絕緣密封也不會受到污染，鍍層中SiC微粒含量和鍍速控制方便，電鍍液限制管道內(nèi)循環(huán)流動，無廢氣酸霧等排出。

專利CN101023204A、CN103031590A和CN102828220A中，分別提供了一種在中空工件膛壁上形成鍍層的電鍍裝置，這些裝置進(jìn)行電鍍時均具有一個共同的特點：電鍍液總是由下至上流過陰極與陽極間的間隙。電鍍液的這種流動方式會造成鍍層厚度及SiC含量呈梯度分布。專利JPA2014214375和JPA1998310896中電鍍液的流動方式具有類似的特點，也會導(dǎo)致復(fù)合鍍層中微粒分布不均勻，且敞口式的儲液槽不能避免電鍍液在加熱過程中大量蒸發(fā)，既會導(dǎo)致電鍍液的組分濃度改變又污染環(huán)境。

專利JPA2010285645和專利JPA2011122205，提供了采用電鍍液循環(huán)法在缸體內(nèi)表面進(jìn)行電鍍的裝置示意圖，但專利內(nèi)容重點強調(diào)缸體的密封夾具，并沒有對電鍍液的流動路徑和流動速度、儲液槽的結(jié)構(gòu)及槽內(nèi)電鍍液的控制和連通儲液槽與缸體的管道設(shè)計等信息進(jìn)行詳細(xì)說明。專利JPA1991018167，電鍍液利用自重從儲液槽中流向柱狀陽極與中空工件間的間隙空間，完成電鍍后，電鍍液再通過循環(huán)泵回到儲液槽中。電鍍液采用這種流動方式循環(huán)流動時，流出儲液槽的速率υ₁受儲液槽中電鍍液的液面高度控制，流回儲液槽的速率υ₂須小于υ₁，才能保證電鍍液能充滿間隙空間，也能保證循環(huán)泵不會吸入空氣。但是這種流動方式的缺點是，不能通過控制電鍍液的流速來實現(xiàn)控制復(fù)合鍍層的沉積速率的目的，循環(huán)泵的體積流量隨著υ₁的變化而不斷調(diào)整，會降低循環(huán)泵的使用壽命。專利JPA2000104198是在專利JPA1995188990的基礎(chǔ)上，進(jìn)行補充和完善，增加了溫控系統(tǒng)和自動加料調(diào)節(jié)pH的控制系統(tǒng)。為了使微粒在電鍍液中始終保持懸浮狀態(tài)，專利中采用了攪拌器機械攪拌與空氣攪拌相結(jié)合的方式。