Ячейка для нанесения электролитических покрытий

Ячейка для нанесения электролитических покрытий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(„868104

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву № 644875 (22) Заявлено 18.02.81 (2!) 3249251/22-02 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 23.10.82. Бюллетень № 39

Дата опубликования описания 28.10.82 (51) М.К .з

С 25 D 17/00

Гесударственнмй квмнтет

СССР (53) УДК 621.357..7 (088.8) не делам нэебретений н вткрмтий

М. В. Апатенко, В. Н. Хохряков, П. М. Татару, В. Н. Долматов, .

М. П. Стратулат и В. И. Четверкиц (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ЯЧЕИКА ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИХ

ПОКРЫТИЙ

Изобретение относится к нанесению электролитических покрытий.

По основному авт. св. № 644875 известна ячейка для нанесения электролитических покрытий на обрабатываемую поверхность деталей сложной конфигурации, преимущест- s венно шеек коленчатых валов.

Эта ячейка содержит разъемный корпус из химического диэлектрика с рабочей полостью, подводящими и отводящими каналами, полукольцевыми перфорированными анодами, уплотнениями, полостями для подвода и отвода электролита из рабочей полости, газосборной камерой с дренажным отверстием, расположенной над отводящим каналом и сообщающейся посредством перфорации с полостью для отвода электролита, причем отводящий канал расположен выше уровня рабочей полости.

Интенсификация процесса электролиза за счет использования повышенных плотностей тока (более 90 — 110 А/дм, например, в процессах электролитического осаждения износостойкого хрома) с целью увеличения скорости осаждения электролитического покрытия с одновременным сохранением качества и равномерности электролитического покры2 тия при различных его толщинах (0,2—

0 6 мм) требует обеспечения равномерной подачи свежего ионизированного электролита непосредственно на всю обрабатываемую поверхность и интенсивную, равномерную его сменяемость по всему объему рабочей полости ячейки с одновременным отводом газов электролиза.

Однако конструкция перфорации анодов известной ячейки не предусматривает обеспечения перечисленных факторов. Это прежде всего объясняется тем, что подающая электролит перфорация полукольцевых анодов известных ячеек и анодных устройств выполнена обычно перпендикулярно или под углом к обрабатываемой поверхности, при этом ее суммарная площадь всегда меньше площади этой поверхности. В результате такого исполнения подающей перфорации практически исключено равномерное омывание обрабатываемой поверхности свежим ионизированным электролитом.

Одновременно нагнетаемые струи ионизированного электролита при ударе об обрабатываемую поверхность отражаются от нее, дробятся и смешиваются с электролитом рабочей полости, что приводит к обед968104 нению прикатодного слоя электролита, непосредственно омывающего обрабатываемую поверхность, и к неоднородности электролита, заполняющего рабочую полость. Вместе с тем хаотическое движение массы электро5 лита, нагнетаемого через перфорацию полукольцевых анодов, затрудняет его последующую равномерную сменяемость в рабочей полости, что способствует скоплению газов электролиза в нижнем объеме рабочей полости (под обрабатываемой поверхностью) и насыщению газами электролита верхнего объема рабочей полости (над обрабатываемой поверхностью).

В результате при использовании известной ячейки в электролитических процессах с-плотностью тока более 90 в 110 А/дм (например, в процессах электролитического хромирования шеек коленчатого вала в проточ- . ном саморегулирующем холодном электролите) на обрабатываемой поверхности осаждается неоднородное по структуре электролитическое покрытие с ярковыраженной дендритной бугристостью, которая особенно значительна в местах контакта ионизированных струй электролита, нагнетаемых через перфорацию полуанодов, при этом число дендритов и их размер увеличивается с наращиванием толщины слоя электролитическдго покрытия.

Цель изобретения — повышение скорости наращивания электролитического покрытия за счет интенсификации и стабилизации процесса. электролиза с одновременным улучшением качества электролитического покрытия и равномерности его осаждения.

Указанная цель достигается тем, что в ячейке для нанесения электрических покрытий перфорация анода для подачи электролита выполнена по касательной к образующим обрабатываемой поверхности в одном направлении.

Одновременно сечение перфорации для подачи электролита в плоскости касательной к образующей обрабатываемой поверхности 4 выполненО трапецеидальным с расширением в направлении к этой образующей, при этом длина отрезка или сумма отрезков, образованных при пересечении продолжения сторон этой трапеции с образующей, равна ее дли- 4 не, а перфорация для отвода электролита выполнена радиальной и размещена вне площади очерченной проекцией продолжения этих сторон на поверхности анода.

Кроме того, анод ячейки выполнен с дополнительной перфорацией для подвода 50 электролита, расположенной так же по касательной к каждой верхней и нижней образующим обрабатываемой поверхности в направлении, что и основная перфорация, а рабочая полость ячейки заполнена нейтральным абразивным материалом, например стек- лянными шариками.

На фиг. 1 изображена ячейка для электролитического покрытия и конструкция ее полуанодов; на фиг. 2 — сечение А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — схема подачи электролита.

Полуаноды 1 и 2 ячейки для нанесения электролитических покрытий, выполненные из нерастворимого в электролите материала, оснащены равномерно чередующейся, охватывающей обрабатываемую поверхность детали 3 перфорацией для подачи 4 и для отвода электролита 5 из рабочей полости 6.

При этом подающая 4 электролит перфорация полуанодов 1 и 2 выполнена по касательной к образующим обрабатываемой поверхности детали 3 в одном направлении по окружности.

Подающая 4 электролит перфорация в сечении плоскостью по касательной к образующим обрабатываемой поверхности выполнена чередующейся и представляет из себя трапецию с расширением в сторону этой образующей, при этом сумма отрезков, образованных при пересечении продолжения сторон трапеции с образующей обрабатываемой поверхности, равна ее длине.

Отводящая 5 электролит перфорация размещена против промежутков между подающей 4 перфорацией вне площади, очерченной проекцией на поверхность полуанодов 1 и 2 продолжения сторон его трапецеидального сечения в направлении, образующей обрабатываемой поверхности детали 3, По касательной к верхней и нижней образующим обрабатываемой поверхности детали 3 в том же направлении, что и основная подающая 4 перфорация, полуаноды 1 и 2 оснащены дополнительной подающей 7 и 8 перфорацией анологичной по сечению основной.

Перфорация подающая 4 и дополнительная 7 и 8 связаны между собой каналом-коллектором 9, сообщающимся с полостью 10 для подвода электролита, а отводящая 5 электролит перфорация сообщается с отводящей электролит полостью 11.

Рабочая полость 6 ячейки заполнена нейтральным абразивным материалом, например шариками 12 из стекла, диаметр которых больше поперечного сечения перфораций полуанодов.

Ячейка работает следующим образом, Электролит из полости 10 поступает в канал-коллектор 9, из которого через перфорацию подающую 4 и дополнительную 7 и 8 нагнетается в рабочую полость ячейки по касательной к образующим обрабатываемой детали 3, в том числе к верхней и нижней образующим. Суммарная длина струй нагнетаемого электролита, при соприкосновении с обрабатываемой поверхностью детали 3 по ее образующим, под действием сил поверхностного натяжения обволакивают эту поверхность, создавая на ней постоянно обновляющуюся сплошную и концентричную пленку ионизированного свежего электролита.

968104

Общая направленность по окружности, нагнетаемых струй электролита в рабочую полость 6, а также суммарная длина каждой из них, равной длине образующей, в месте контакта с ней придает массе электролита, заполняющей эту полость, вращательное движение, которая дополнительно «растягивает» по всей обрабатываемой поверхности детали 3 обволакивающую ее пленку свежего ионизированного электролита, равномерно распределяя его по этой поверхности.

Одновременно под действием центробежных сил, вращающейся массы электролита происходит равномерный отвод отработанного электролита и газов электролиза через промежутки между струями трапецеидального сечения нагнетаемого электролита, об- t5 разованных за счет прерывистой, трапецеидальной по сечению перфорации подающей 4 и дополнительной 7 и 8, в радиальную отводящую 5 перфорацию полуанодов 1 и 2 и далее в отводящую полость 11 ячейки.

Струи электролита, нагнетаемого в рабочую полость 6 через дополнительную 7 и 8 перфорацию по касательной к верхней и нижним образующим обрабатываемой поверхности детали 3, образуют на этих участках пленку свежего, постоянно обновляющегося, ионизированного электролита и препятствует скоплению газов электролиза в рабочей полости под обрабатываемой поверхностью и насыщению ими верхних слоев электролита над этой поверхностью.

Внутреннюю поверхность полуанодов 1 ЗО и 2 и поверхность наращиваемого электролитического покрытия в процессе электролиза механически обрабатывают стеклянными шариками 12, увлекаемых вращающимся потоком электролита рабочей полости, которые активизируют эти поверхности и сбивают зарождающиеся дендриты.

Выполнение подающей электролит перфорации полуанодов ячейки по касательной к образующим обрабатываемой поверхности в одном направлении, наличие дополнитель- 4р ной подающей электролит перфорации, выполненной так же по касательной к каждой верхней и нижней образующим обрабатываемой поверхности в том же направлении,что и основная подающая перфорация, а также выполнение сечения подающей электролит перфорации в плоскости касательной к образующей трапецеидальной с расширением в сторону этой образующей, при условии, что длина отрезка или сумма отрезков образованных при пересечении продолжения сторон трапеций с образующей не меньше ее длины, а отводящая электролит перфорация анода расположена вне площади очерченной йроекцией на поверхность полуанодов продолжения этих сторон и выполнена радиальной, позволяет вести процесс электролиза при плотностях тока 150 — 350 А/дм2 и получать качественное, равномерное покрытие.

Наличие нейтрального абразивного материала позволяет стабилизировать процесс электролиза, что дает возможность получать качественные электролитические покрытия толщиной 0,20 — 0,6 мм.

Формула изобретения

l. Ячейка для нанесения электролитических покрытий по авт. св. № 644875, отличающаяся тем, что, с целью повышения скорости наращивания электролитического покрытия за счет интенсификации и стабилизации процесса электролизера, улучшения качества электролитического покрытия и его равномерности, перфорация анода для подачи электролита выполнена по касательной к образующим обрабатываемой поверхности в одном направлении.

2. Ячейка по п. 1, отличающаяся тем, что сечение перфорации анода для подачи электролита в плоскости касательной к образующей обрабатываемой поверхности выполнено трапецеидальным с расширением в направлении к этой образующей, при этом длина отрезка или сумма отрезков, образованных при пересечении продолжения сторон трапецией с образующей, равна ее длине, а перфорация анода для отвода электролита расположена вне площади очерченной на поверхности анода проекцией продолжения этих сторон и выполнена радиальной.

3. Ячейка по п. 1, отличающаяся тем, что анод выполнен с дополнительной перфорацией для подачи электролита, расположенной так же по касательной к каждой верхней и нижней образующим обрабатываемой поверхности в направлении, что и основная перфорация.

4. Ячейка по п. 1, отличающаяся тем, что рабочая полость заполнена нейтральным абразивным материалом, например стеклянными шариками.

968104

А-Р

Составитель Н. Петров

Редактор Н. Ро гули ч Техред И. Верес Корректор О. Билак

Закащ 7265/41 Тираж 686 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4