Способ нанесения гальванических покрытий на поверхность длинномерных изделий Советский патент 1991 года по МПК C25D5/00 

жены аноды 4 с контактными токопод- водамн 5. При замкнутом выключателе

6ток замыкается в системе источник

7тока - анод 4-- электролит - штанга 8 - электролит - изделия (катоды) 2 - источник 7 тока.

При прохождении тока участок аб штанги 8 заряжается анодно и имеющийся здесь (заранее осажденный на штанге 8) металл покрытия растворяется и переходит на изделие (катод) 2, т.е. участок аб штанги 8 играет роль растворимого анода. На участке вг штанга

8заряжается катодно и на ней осаждается металл.

После окончания процесса нанесения покрытия на изделие 2 и участок вг штанги 8 последняя механически перемещается в правое крайнее положе ние (показано пунктиром). При этом выключатели 6 размыкают цепь левой ванны 1 и замыкают цепь правой ванны 1, а изделия 2 из левой ванны 1 вы-, гружаются. Наступает новый цикл нанесения покрытия на изделия - катоды в правой ванне и на заряженный катодно участок вг штанги 8. На участке де штанги 8 при этом работает растворимый анод, подготовленный в средней ванне предшествующего цикла.

При струйной подаче электролита, например через перфорации в штанге 8 вместо ванн 1 используются поддоны с насосами.

Поверхности бв и гд на штанге 8 между заряженными участками не несут поверхностного заряда и длина участков бв и гд может изменяться в широких пределах (при низком омическом сопротивлении самой штанги 8).

Изделия 9 (фиг.2) в виде трубы перемещаются относительно неперемещаемой штанги 10. На каждой из четырех одинаковых позиций аб, вг, де, ж,з имеются аноды 11 с токоподводами 12 и катодные токоподводы 13. Позиции работают попарно от одного источника тока. Совершаются по два одинаковых цикла обработки А и Б.

При цикле А изделия 9 на позициях аб и де находятся в контакте с катдом (работают клеммы I) и подключен аноды на позициях вг и жз (работают КЛРММЫ IV). Ток замыкается по цикл источник 14 тока - анод 11 - электр лиг - участок вг или жз штанги 10 (чгряжается катодно) - участок аб или де штанги 10 (заряжается анодно

0

5

0

5

559 (катод) - ис30

35

40

45

50

электролит - изделие точник 14 тока.

При цикле А клеммы II и анод 11 участков аб и де и клеммы III участков вг и жз обесточены.

После нанесения покрытия на изделие 9 и участок штанги 10 вг и жз происходит перемещение изделия 9 на позицию вг и жз и начинается цикл В: покрываются металлом катодно заряженные участки штанги 10 аб и де, т.е. при этом участки штанги попеременно заряжаются анодами аб и де на цикле . А (и выполняют роль растворимых анодов) и катодами вг и жз на цикле А. На цикле Б полярность участков штанги соответственно изменяется. Изделие 9 все время на всех позициях покрывается катодно.

Таким образом происходит изменение зарядов на участках питания благодаря механическому перемещению штанги (фиг.1) или электрическому переключению полярности на участках штанги (фиг.2).

В описанных случаях в системе может применяться один электролит во всех ваннах (позициях), когда анодные и катодные выходы по току равны и имеют близкие значения. Возможно также применение разних электролитов в ваннах (позициях) с целью регулирования выходов по току.

Опыты проводят на лабораторной установке (фиг.З), состоящей из винил- пластовых ванн 15 и 16 длиной 1000мм, шириной 200 мм (электролизер рафинирования и подготовки растворимого анода 15, гальваническая ванна 16), алюминиевых электродов 17 (их диаметр и длину изменяли), растворимых анодов 18 (пластин из цинка Ц1) без чехлов,0 шины 19 из пучка проволоки с общим сечением металла 300 мм2 для соединения электродов 17 в двух ваннах жестг кими хомутами и шин 20 и 21 для подвода тока от стандартного выпрямителя. Токоподводы к стальной трубе 22 (пробовали разные диаметры и стенки) крепят с помощью жестких хомутов 23 на болтах. Циркуляцию электролита осуществляют с.помощью насоса (не показан), нагнетающих патрубков 24 и сливных штуцеров 25. Достигается скорость движения электролита относительно внутренней поверхности труб 0,3-0,4 м/с. Плотность тока регулируют гальваностати- чески.Покрывают образцы труб из стали марки 10 двух размеров: 0 156 3. длиной 700 мм с электродами из сплава алюминия 0 I 00 м и 1 20 мм; 0 76 х 3, длиной 500 мм с электродом из сплава алюминия 0 50 мм. Покрытия на трубы наносят после ряда последовательных переполюсовок на анодном электроде

С ДРУГИМИ Трубами.

По известному способу в гальванической ячейке покрывают внутреннюю поверхность образцов - патрубков 0 210 V3 мм, длиной 120 мм из стали марки 10. Заряженные струи создают путем нагнетания электролита насосом давлением 2 атм через анод - трубу 0 68 х 8 мм из цинка с тремя отверстиями 0 4 мм на длину 120 мм. Трубу отливают из электродного цинка марки Ц1. Образец - патрубок вращают коак- сиально относительно анода.

Аналогично на трубу 076 х 3 мм, наносят медное покрытие. При этом используют электрод из нержавеющей стат ли 0 50 мм.

Во всех случаях подготовка поверхности труб одинаковая: электрохимическое обезжиривание, промывание, декапирование.

Результаты сравнительных испытаний приведены в таблице.

Из таблицы следует, что качество цинкового и медного покрытий, получаемых по предлагаемому способу, выше, чем по известному: улучшение равномерности путем снижения разброса толщин на , улучшение кристаллической структуры при повышении микротвердости на 6-8%, улучшение внешнего вида за счет отсутствия анодного шлама.

Способ расширяет технологические возможности в связи с возможностью обработки труб меньших диаметров (от

5

0

з

5

0

30 мм и более) , в то время как по прототипу можно обрабатывать трубы только диаметром 200-250 мм и более, повышает производительность обработки на 8-11% за счет сокращения ручного труда на чистку и смену растворимых анодов и за счет возможности снижения расстояния между электродами без потерь качества по неравномерности покрытия .

Формула изобретения

1.Способ нанесения гальванических покрытий на поверхность длинномерных изделий с использованием нескольких электрохимических ванн и биполярного подвода тока, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, повышения производительности и улучшения качества покрытий на внутренней поверхности металлических труб используют биполярный электрод - металлическую штангу, установленную с возможностью аксиального перемещения внутри трубы и служащую растворимым анодом за счет слоя металла, предварительно осажденного на биполярный электрод во вспомогательной ванне, и процесс осуществляют многократно, меняя попеременно заряды на участках штанги.

2.Способ поп.1, отличающийся тем, что изменение зарядов на участках штанги осуществляют перемещением штанги из вспомогательной ванны в основную.

3.Способ по п.1, отличающийся тем, что изменение зарядов на участках штанги осуществляют последовательным включением и отключением анодов по мере перемещения обрабатываемого изделия при неподвижной штанге.

Способ

Характер обработки

Характеристика покрытия образца стальных труб

Толщина1, мкм

Изобретение относится к области гальванотехники, конкретно к способам нанесения гальванических покрытий трубчатых изделий в металлургии, машиностроении и приборостроении. Целью изобретения является расширение технологических возможностей, повышение производительностии улучшение качества покрытий на внутренней поверхности металлических труб. Для этого предложено проводить процесс с испольИзобретение относится к гальванотехнике, а именно к способам нанесения гальванических покрытий на трубчатые изделия, и может быть использовано в металлургии, мешиностроении и приборостроении. Целью изобретения является расширение технологических возможностей, повышение производительности и улучшение качества покрытий на внутренней поверхности металлических труб. зованием нескольких электрохимических ванн и биполярного электрода металлической штанги, установленной с возможностью аксиального перемещения внутри трубы и служащей растворимым анодом за счет слоя металла, предварительно осажденного на биполярный электрод во вспомогательной ванне, процесс осуществляют многократно, меняя попеременно заряды на участках штанги. Изменение зарядов на участках штанги осуществляют либо перемещением штанги ия вспомогательной ванны в основную, либо последовательным включением и отклонением анодов по мере перемещения обрабатываемого изделия при неподвижной штанге. Данный способ позволяет получать равномерное по длине труб покрытие на внутренней поверхности труб длиной более 2 м, что дает возможность повысить производительность и применять большие токи современных мощных выпрямителей. 2 з.п.ф-лы, 3 ил. 1 табл. с € На фиг.1 представлена схема, поясняющая сущность предлагаемого способа, при перемещении штанги относительно неподвижных изделий; на фиг.2 - то же, при неподвижной штанге с пе- ремещением покрываемых изделий; на фиг.З - схема, план. В одной из ванн 1 (фиг.1) расположены обрабатываемые изделия {катоды) с контактными токоподводами 3. В другой (средней) ванне 1 располо(Л О GO со о ГС оэ

еый

Покрытие патрубке 0 210 мм«.3, длиной 120 мм. Время обра ботки 2 мим. Межэлег- тродвое расстояние 26 мм. Поверхность катода 7,7 дм , анода 3,1 дм

ZnS04 i

7HtO 450

На«504

HOHgO 40

KAl(S04)t

Ш2Н О 35

ред- га- ын

Покрытие трубы 0 156x3 мм. длиной 700 мм с анодом 0 100 мм. Межэлектродное расстояние 25 мм. Поверхность катода 33 дм2, анода 22 дм. После 8 пе- . реполюсовок. Время обработки 2 мга

Покрытие трубы 0 I56X 3 мм, длиной 700 мм с анодом 0 120 им. Межэлек-, : тродное расстояние 15 мм. Поверхность катода 33 дм2, анода 26,4 дм. После 12 переполвсовох.

То

77

30

Цинкование 32-36 230

3,8

12-18

Светлая 20 с вкраплениямишлама

44-50

3,5

29,1

36-40

960

24-26

13-16 Светлая 11

46-56

ON LJ Ы О NJ

э

37,5

30,2

38-42

995

6,9

24-27

14-17

М-

10,5

46-56

Время обработки 2 мин.

Покрмше трубы f 76 3 мм, длиной 500 мм. Межэлектродное расстояние 10 мм Поверхность катода II дм, анода 7,в5 дм. После б аереполюсовок. Время обработки 2

эше- Покрытие патрубков твый t 2IOx 3 мм, длиной 120 мм. Время обработки 2 мня. Межэл«ктродвое расстояние.26 мм. Поверхность катода 7,7 дм. 3.1 дм

анода

CuSOt 5HtO 250 HЈS04 60 Тиомочевина 0,5-1

Покрытие трубы t 76 3 мм, длиной 500 мм. Межэлектрод- иое расстояние Юмм. Поверхность катода 11 , анода 7,35 дм1. После 7 аереполюсовок. Время обработки 2

и

70,0

50,440-42

555

5,9

25-28

26-32 Смтлм

,

46-56

Меднение 25-26 15,4

о

со UJ

о ю

О

7,4

11-15 Светлая, 16,4 незначительные -- вкрапле- кня япа- ка

62-68

24-2733

12-1412-14 Светлая 8,7

66-72

vD 0-4

С n

СЧ1

./////s///////////////////////AJcV71 / 2ГР±/ I

/

20

ТВ Л15

/ / /

,25

Фиг.З