一种用于制备中空工件内表面Ni‑SiC复合镀层的装置制造方法及图纸

一种用于制备中空工件内表面Ni‑SiC复合镀层的装置，在储液槽内排布有相互平行的并且上下排布的下出水管和上出水管。从上出水管与下出水管流出的电镀液汇合后，在电镀液循环泵的驱动力下，流向密封电镀台，调节电磁流量计控制流向密封电镀台的电镀液体积流量。在密封电镀台中完成复合电镀后，电镀液由回路回到储液槽中。空气排气管的一端与压缩空气泵的出口连接，另一端接入储液槽内。本发明专利技术是一种基于传统的非封闭浸泡式电镀装置开发的一种封闭、连续循环的电镀装置，具有结构合理、运行可靠、使用操作方便的特点，能够获得质量良好的Ni‑SiC复合镀层的中空工件内表面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属材料表面改性技术及设备领域，具体是一种用于在回转体等中空工件的内表面上制备Ni-SiC复合镀层的循环电镀设备。
技术介绍
目前，工程机械企业基本采用传统的浸泡式电镀工艺，即将工件完全浸泡在电镀液中进行电镀。浸泡式Ni-SiC电镀工艺存在诸多问题。最主要的是，传统浸泡工艺不能完全解决电镀液中SiC微粒团聚的问题，导致SiC利用率低，镀层性能不稳定，成品率低。其次，只有中空工件的内表面是待镀工作面，其余部分均为非工作面，采用传统浸泡式工艺进行电镀时，若工件的非工作面未进行绝缘保护处理，其表面也会镀覆一层Ni-SiC复合镀层。但是对于形状复杂的中空工件，密封工作繁琐，对密封材料要求高。密封材料的选择标准有：①耐酸、耐碱、耐高温；②绝缘性好、疏水性好；③电镀完成后易去除。另外，浸泡式电镀装置中电镀槽大多没有设置槽盖，是敞口、非封闭的，进行电镀时产生热量、废气、酸雾等，直接从镀液中溢出并混合于空气中，既污染电镀车间的环境又有损操作人员的身体健康。另外，电镀液中水分的蒸发引起电镀液中组分的浓度发生改变，环境中的粉尘等外来物会沉降到镀液中，使镀液的稳定性降低，影响镀层质量。综上，浸泡式电镀具有SiC微粒利用率低、SiC在镀层中分布不均匀、密封要求高、污染问题严重等问题。寻找新的更环保、更高效的电镀装置，实现清洁生产、节能绿色环保电镀的应用是表面处理技术发展的必然趋势。循环镀液法已经投入工业生产实践中，用循环泵将电镀液从镀液贮槽中输入镀槽，使之在阳极和工件的间隙中流过，再返回镀液贮槽。循环镀液法中，通过改变电流密度，可以控制Ni的沉积速率，而通过改变镀液流速，可以控制SiC的沉积速度。采用循环镀液法时，电镀液中SiC悬浮效果好，镀覆速率高，中空工件的非工作面无需绝缘密封也不会受到污染，镀层中SiC微粒含量和镀速控制方便，电镀液限制管道内循环流动，无废气酸雾等排出。专利CN101023204A、CN103031590A和CN102828220A中，分别提供了一种在中空工件膛壁上形成镀层的电镀装置，这些装置进行电镀时均具有一个共同的特点：电镀液总是由下至上流过阴极与阳极间的间隙。电镀液的这种流动方式会造成镀层厚度及SiC含量呈梯度分布。专利JPA2014214375和JPA1998310896中电镀液的流动方式具有类似的特点，也会导致复合镀层中微粒分布不均匀，且敞口式的储液槽不能避免电镀液在加热过程中大量蒸发，既会导致电镀液的组分浓度改变又污染环境。专利JPA2010285645和专利JPA2011122205，提供了采用电镀液循环法在缸体内表面进行电镀的装置示意图，但专利内容重点强调缸体的密封夹具，并没有对电镀液的流动路径和流动速度、储液槽的结构及槽内电镀液的控制和连通储液槽与缸体的管道设计等信息进行详细说明。专利JPA1991018167，电镀液利用自重从储液槽中流向柱状阳极与中空工件间的间隙空间，完成电镀后，电镀液再通过循环泵回到储液槽中。电镀液采用这种流动方式循环流动时，流出储液槽的速率υ1受储液槽中电镀液的液面高度控制，流回储液槽的速率υ2须小于υ1，才能保证电镀液能充满间隙空间，也能保证循环泵不会吸入空气。但是这种流动方式的缺点是，不能通过控制电镀液的流速来实现控制复合镀层的沉积速率的目的，循环泵的体积流量随着υ1的变化而不断调整，会降低循环泵的使用寿命。专利JPA2000104198是在专利JPA1995188990的基础上，进行补充和完善，增加了温控系统和自动加料调节pH的控制系统。为了使微粒在电镀液中始终保持悬浮状态，专利中采用了搅拌器机械搅拌与空气搅拌相结合的方式。专利JPA1999350195中，电镀液的流动方式是利用循环泵将电镀液从储液槽输送至镀槽的镍阳极内，镍阳极侧壁上开有孔状电镀液流动通道，电镀液由电镀液流动通道喷射到缸体内表面上，完成复合电镀后，电镀液经回流管道返回到储液槽中。根据流体力学的连续性方程可知，υ电镀液流动通道＝υ镍阳极*(S镍阳极/S电镀液流动通道)，式中S镍阳极和S电镀液流动通道分别为镍阳极截面面积和电镀液流动通道的面积总和，υ镍阳极和υ电镀液流动通道分别为先后流入镍阳极和电镀液流动通道的电镀液流速。因此需要调整好S镍阳极与S电镀液流动通道的比例关系，保证电镀液以适当的速度从电镀液流动通道流出，否则，当携带着SiC微粒的高速电镀液持续喷射和冲刷缸体内表面时，硬质SiC微粒刮削硬度较低的缸体内表面，导致出现呈发散状的刮削花纹，且花纹与镍阳极上的电镀液流动通道平行正对。花纹的面积较大，由中心延伸至试样的上下边缘，花纹中心呈金属银白色，说明中心处SiC含量低。根据流体力学的连续性方程可知，υ电镀液流动通道＝υ镍阳极*(S镍阳极/S电镀液流动通道)，式中S镍阳极和S电镀液流动通道分别为镍阳极截面面积和电镀液流动通道的面积总和，υ镍阳极和υ电镀液流动通道分别为先后流入镍阳极和电镀液流动通道的电镀液流速，故即使采用较小的体积流量1.280m3/h，υ电镀液流动通道仍然很大，从镍阳极上的孔状电镀液流动通道中高速喷出电镀液冲击刮削而导致破坏镀层表面。因此，基于传统浸泡式电镀系统，设计开发一种具有电镀速率快、SiC微粒利用率高、节能环保等特点的连续循环电镀装置，对于绿色高效地制备硬度高耐磨性好的Ni-SiC复合镀层具有重要意义。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的从镍阳极上的孔状电镀液流动通道中高速喷出电镀液冲击刮削而导致镀层表面被破坏的不足，本专利技术提出了一种用于制备中空工件内表面Ni-SiC复合镀层的装置。本专利技术包括储液槽、电镀液循环泵、压缩空气泵、电磁流量计、压缩空气泵和密封电镀台。在所述储液槽内排布有相互平行的下出水管和上出水管，并使所述上出水管位于电镀液液位的3/4处，下出水管位于电镀液液位的最低处。所述下出水管的出口端与位于储液槽外的电镀液循环泵的入口连通；所述上出水管的出口端在储液槽外与下出水管连通。所述电镀液循环泵的出口通过管路与位于储液槽内的电磁流量计的入口连通。所述电磁流量计的出口通过管路与下夹具的电镀腔进水口连通。从上出水管与下出水管流出的电镀液汇合后，在电镀液循环泵的驱动力下，流向密封电镀台，调节电磁流量计控制流向密封电镀台的电镀液体积流量。在密封电镀台中完成复合电镀后，电镀液由回路回到储液槽中。所述压缩空气泵位于储液槽外另一侧；该压缩空气泵的出口连接在电磁流量计出口与电镀液循环泵之间的管路上；在所述压缩空气泵的出口管路上有空气排气管；所述空气排气管出口端的管子水平的置于该储液槽内底表面，并且在该空气排气管位于储液槽内底表面一段的管壁上有两排气孔，所述两排气孔对称的分布在该空气排气管圆周表面的下侧；所述两排气孔的中心线之间的夹角α为90°。压缩空气泵有两个出气接口。第一出气接口与位于储液槽内的空气排气管通过软管连通，在两者之间的软管上设置有浮子流量计。压缩空气泵的第二个出气接口通过软管向空气供给支路提供空气，空气供给支路与电镀液输送管之间有45°夹角。所述控制面板的第二输出端通过数据线与电镀液循环泵的输入端连接；所述控制面板的第三输出端通过数据线与位于储液槽内的加热管和热电偶连接。所述控制面板的输入端与位于储液槽内的液位计连接。所述的空本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备中空工件内表面Ni‑SiC复合镀层的装置，其特征在于，包括储液槽、电镀液循环泵、压缩空气泵、电磁流量计、压缩空气泵和密封电镀台；在所述储液槽内排布有相互平行的下出水管和上出水管，并使所述上出水管位于电镀液液位的3/4处，下出水管位于电镀液液位的最低处；所述下出水管的出口端与位于储液槽外的电镀液循环泵的入口连通；所述上出水管的出口端在储液槽外与下出水管连通；所述电镀液循环泵的出口通过管路与位于储液槽内的电磁流量计的入口连通；所述电磁流量计的出口通过管路与下夹具的电镀腔进水口连通；从上出水管与下出水管流出的电镀液汇合后，在电镀液循环泵的驱动力下，流向密封电镀台，调节电磁流量计控制流向密封电镀台的电镀液体积流量；在密封电镀台中完成复合电镀后，电镀液由回路回到储液槽中；所述压缩空气泵位于储液槽外另一侧；该压缩空气泵的出口连接在电磁流量计出口与电镀液循环泵之间的管路上；在所述压缩空气泵的出口管路上有空气排气管；所述空气排气管出口端的管子水平的置于该储液槽内底表面，并且在该空气排气管位于储液槽内底表面一段的管壁上有两排气孔，所述两排气孔对称的分布在该空气排气管圆周表面的下侧；所述两排气孔的中心线之间的夹角α为90°。...

【技术特征摘要】
1.一种用于制备中空工件内表面Ni-SiC复合镀层的装置，其特征在于，包括储液槽、电镀液循环泵、压缩空气泵、电磁流量计、压缩空气泵和密封电镀台；在所述储液槽内排布有相互平行的下出水管和上出水管，并使所述上出水管位于电镀液液位的3/4处，下出水管位于电镀液液位的最低处；所述下出水管的出口端与位于储液槽外的电镀液循环泵的入口连通；所述上出水管的出口端在储液槽外与下出水管连通；所述电镀液循环泵的出口通过管路与位于储液槽内的电磁流量计的入口连通；所述电磁流量计的出口通过管路与下夹具的电镀腔进水口连通；从上出水管与下出水管流出的电镀液汇合后，在电镀液循环泵的驱动力下，流向密封电镀台，调节电磁流量计控制流向密封电镀台的电镀液体积流量；在密封电镀台中完成复合电镀后，电镀液由回路回到储液槽中；所述压缩空气泵位于储液槽外另一侧；该压缩空气泵的出口连接在电磁流量计出口与电镀液循环泵之间的管路上；在所述压缩空气泵的出口管路上有空气排气管；所述空气排气管出口端的管子水平的置于该储液槽内底表面，并且在该空气排气管位于储液槽内底表面一段的管壁上有两排气孔，所述两排气孔对称的分布在该空气排气管圆周表面的下侧；所述两排气孔的中心线之间的夹角α为90°。2.如权利要求1所述用于制备中空工件内表面Ni-SiC复合镀层的装置，其特征在于，压缩空气泵有两个出气接口；第一出气接口与位于储液槽内的空气排气管通过软管连通，在两者之间的软管上设置有浮子流量计；压缩空气泵的第二个出气接口通过软管向空气供给支路提供空气，空气供给支路与电镀液输送管之间有45°夹角。3.如权利要求1所述用于制备中空工件内表面Ni-SiC复合镀层的装置，其特征在于，所述控制面板的第二输出端通过数据线与电镀液循环泵的输入端连接；所述控制面板的第三输出端通过数据线与位于储液槽内的加热管和热电偶连接；所述控制面板的输入端与位于储液槽内的液位计连接。4.如权利要求1所述用于制备中空工件内表面Ni-SiC复合镀层的装置，其特征在于，所述的空气供给支路的一端与电镀液循环泵的出口连通，另一端与电磁流量计的入口连通；所述电磁流量计的出口与密封电镀台中的下夹具的电液入口连通；位于所述下夹具上的电液出口通过回流管路与储液槽的入口连通。5.如权利要求1所述用于制备中空工件内表面Ni-SiC复合镀层的装置，其特征在于，所述密封电镀台包括中空工件、镍阳极、上夹具、下夹具、阳极导电杆、密封圈、锁紧丝杠和电镀整流电源；其中，所述中空工件和镍阳极均位于所述下夹具与上夹具之间，并使该中空工件、镍阳极、下夹具与上夹具同轴；所述镍阳极封闭端端盖为镍阳极的导电板；该镍阳极的筒体中部均布有穿透筒体的电镀液流动通道；在所述导电板的中心处有安装螺纹孔，阳极导电杆的螺纹端在该螺纹孔内；为使所述阳极导电杆稳固，在该导电板内表面中心有加固板；所述阳极导电杆的顶端...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢发勤，周颖，吴向清，田进，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61