СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ НА ВНУТРЕННЮЮ ПОВЕРХНОСТЬ ИЗДЕЛИЯ МАЛОГО СЕЧЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF ELECTROLYTE COATING APPLICATION ONTO INTERNAL SURFACE OF SMALL CROSS-SECTION ITEM, AND DEVICE FOR METHOD IMPLEMENTATION

Изобретение относится к гальванотехнике, к способам и устройствам для нанесения покрытий на внутренние поверхности изделий, в частности для покрытия внутренних поверхностей изделий малого сечения, в том числе изогнутых и длинномерных.
Известен способ электролитического нанесения покрытия на внутреннюю поверхность полого изделия (патент RU №2282683). Изобретение относится к области гальваностегии и может быть использовано при нанесении размерного высококачественного покрытия на внутреннюю поверхность полого изделия в сочетании с механической обработкой. Способ включает размещение анода совместно с прижимами в полости изделия, пластическое деформирование прижимами в процессе осаждения металла из раствора, перемещение прижимов по длине и одновременно поперек поверхности осаждения, подачу в полость изделия концентрированного и вывод обедненного раствора, причем раствор подают в полость изделия с торца и прокачивают вдоль поверхности осаждения посредством системы ребер на поверхности анода, которые располагают по спирали под углом β к торцу изделия, а угол β выбирают из условия: . Технический результат: повышение стабильности качества покрытия изделий за счет упрощения оборудования, повышения его мобильности и надежности. Недостаток - невозможность его применения для нанесения качественного покрытия на внутреннюю поверхность изделий малого сечения, в том числе длинномерных и сложнопрофилированных (СД).
В качестве прототипа взят процесс серебрения волноводных секций (ВС), описанный в ОСТ.5Р.9136-83. Нанесение покрытия (в данном случае серебряного) производят в несколько этапов. Изделие подготавливают, монтируют в нем анод, состоящий из нескольких серебряных проволок, фиксируемых за счет гибких опор, при этом длина анода вместе с опорами определяется длиной ВС. Производят предварительное серебрение. Монтируют насадку для подвода электролита к ВС и проводят серебрение внутренней полости ВС протоком электролита, содержащего серебро. Отрицательный полюс источника тока подключен к ВС, а положительный полюс - к аноду. При этом для ВС длиной более 400 мм применяют двусторонний токоподвод к аноду, для ВС длиной менее 400 мм - односторонний токоподвод. В процессе серебрения с протоком электролита периодически производят смещение звеньев анода относительно секции при отключенном насосе и токе, выгрузив секцию с насадкой из ванны. По окончании серебрения производят демонтаж насадки и анода, при котором возможно нарушение покрытия.
Данный процесс продолжителен по времени, сложен и не обеспечивает равномерное качество покрытия сложных внутренних поверхностей деталей малого сечения.
В качестве прототипа заявляемого устройства выбран анод (см. ОСТ.5Р.9136-83.), который содержит несколько проволок, выполненных из металла с заданными физико-химическими свойствами, фиксируемых в нужном положении, обеспечивающем равномерное распределение тока с помощью гибких опор. Опоры представляют собой полиэтиленовые звенья, связанные капроновой леской или нитью. Количество опор, длина проволоки и длина лески определяются длиной волноводной секции.
Недостаток известного способа и устройства заключается в том, что при достаточной сложности их реализация не обеспечивает равномерности покрытия сложнопрофилированных длинномерных (СД) изделий малого сечения.
Целью предлагаемого изобретения является обеспечение равномерного покрытия внутренней поверхности изделий малого сечения, в том числе длинномерных и сложнопрофилированных, за счет упрощения способа и устройства электролитического нанесения покрытия на внутреннюю поверхность изделий.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе электролитического нанесения покрытия на внутреннюю поверхность изделия малого сечения, включающем погружение изделия с вмонтированным в него анодом в электролит, подключение к изделию отрицательного полюса источника тока, а к аноду - положительного, прокачку электролита через внутреннюю поверхность изделия, используют анод из проволоки, помещенной внутри перфорированной трубки из изолирующего материала, а анод подключают к источнику тока с двух сторон независимо от длины изделия. При этом перфорированную трубку можно выполнить из полиэтилена, фторопласта или поливинилхлорида. Проволоку и перфорированную трубку выполняют гибкими.
Данная совокупность признаков позволяет сократить по времени процесс нанесения покрытия, упростить его за счет сокращения числа операций и повысить качество.
В устройстве указанный технический результат достигается за счет того, что анод для электролитического нанесения покрытия на внутреннюю поверхность изделия малого сечения, токопроводной жилой которого является проволока, расположен внутри перфорированной трубки из изолирующего материала, например полиэтилена, фторопласта или поливинилхлорида, с возможностью подключения к источнику тока с двух сторон независимо от длины изделия. Рекомендуется перфорированную трубку и проволоку выполнить гибкими. Выполнение такой конструкции позволяет существенно упростить устройство-прототип. Конструкция анода дает возможность наносить покрытие на внутреннюю поверхность изделия малого сечения, не нарушая его при монтаже-демонтаже. При нанесении покрытия на сложнопрофилированные (изогнутые) и длинномерные изделия используют гибкий анод (гибкость в данном случае определяется свойствами проволоки) данной конструкции, что дает возможность повторять форму изделия, не нарушая покрытие.
Сравнение заявляемых технических решений с прототипами позволяет установить соответствие их критерию "новизна". При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемые изобретения от прототипов, не были выявлены и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "изобретательский уровень".
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид устройства для покрытия внутренней поверхности полых изделий малого сечения; на фиг.2 изображено обрабатываемое изделие (волноводная секция) с размещенным в ее полости анодом.
Оборудование для электролитического покрытия внутренних поверхностей деталей содержит ванну 1, заполненную электролитом (содержащим в нашем примере серебро), насос 2, погруженный в ванну 1 и соединенный с помощью гибкого шланга 3 с приспособлением подвода электролита к покрываемому изделию 4, также расположенному в ванне 1 со стороны одного из фланцев 8. Приспособление подвода электролита снабжено коллектором с насадками 5, в нашем устройстве их три. Количество насадок 5 определяется количеством обрабатываемых изделий 4. Через приспособление электролит закачивается во внутреннюю полость изделия 4 со стороны фланца 8, а через свободный конец со стороны второго фланца выливается в ванну 1. Анод, токопроводной жилой которого является проволока 6 из материала, выбранного в зависимости от назначения, помещенная внутри гибкой перфорированной трубки 7, выполненной, например, из полиэтилена или фторопласта, монтируют во внутренней полости изделия 4, соединяют с положительным источником тока, а изделие 4 - с отрицательным. Установка снабжена прибором, выполненным в виде электронного блока, который регулирует частоту тока подачи на двигатель насоса 2 и тем самым регулирует изменение скорости потока электролита.
Установка работает следующим образом.
Изделие 4 с анодом с одной стороны подсоединяют к одной из насадок 5. Штуцер коллектора с насадками 5 подсоединяют к шлангу 3 насоса 2, насадки 5 с изделиями 4 погружают в ванну 1. Изделия 4 подсоединяют к отрицательному полюсу источника тока, анод - к положительному. При нанесении покрытия с прокачкой электролита насос 2 включают и при помощи прибора, выполненного в виде электронного блока, выставляют необходимую частоту тока, подаваемого на двигатель насоса 2. Включают источник питания и выставляют необходимый ток. По истечении расчетного времени все выключают в обратном порядке.
Пример конкретного выполнения.
При использовании описанного выше оборудования производили серебрение прямых и изогнутых волноводных секций длиной 205 и 480 мм и сечением 11×5,5 и 13×6,5 мм из алюминиевого сплава. Предварительно секции химически никелируют. Промежуточные операции (промывка, обезжиривание и т.п.) осуществляют и параметры (плотность тока, время выдержки) устанавливают в соответствии со стандартами, а также возможен экспериментальный подбор параметров в зависимости от необходимой толщины покрытия. Равномерность покрытия по всей длине при серебрении достигается при использовании в качестве анода серебряной проволоки, помещенной в перфорированную трубку, например, из фторопласта. Анод данной конструкции монтируют в канал изделия (волноводной секции). Изделие соединяют с отрицательным полюсом. Анод, находящийся во внутренней полости изделия, соединяют с положительным полюсом источника тока. В нашем примере подключение анода производят с двух сторон, что гарантирует качество покрытия изделия любой длины, в том числе изогнутые. Проводят предварительное серебрение и основное серебрение без протока электролита. Изделие с анодом монтируют на приспособлении для подвода электролита и погружают в ванну 1 с электролитом серебрения. Для серебрения с протоком насос 2, погруженный в ванну 1, соединяют с помощью гибкого шланга 3 с приспособлением подвода электролита серебрения к покрываемому изделию 4 (волноводной секции). Через приспособление электролит закачивают во внутреннюю полость изделия с одной стороны, через свободный конец выливают в ванну 1. Установка снабжена прибором, выполненным в виде электронного блока, который регулирует частоту тока, подаваемого на двигатель насоса 2, и тем самым регулирует изменение скорости потока электролита.
При осуществлении указанной выше технологии получены следующие результаты.
Из шести образцов, покрытых при помощи внутреннего анода по ОСТ5Р. 9136-83 (с одно- или двухсторонним токоподводом к аноду в зависимости от длины изделия и протоком электролита), на двух образцах канал не прокрыт, на четырех образцах на внутренней поверхности покрытие либо не соответствует требованиям ГОСТ 9.301, либо повреждено при демонтаже внутреннего анода.
Из восьми образцов, покрытых с применением внутреннего анода из серебряной проволоки, помещенной в перфорированную трубку, с протоком электролита и двухсторонним подводом тока к аноду покрытие на внутренней поверхности соответствует требованиям ГОСТ 9.301 на всех образцах.
Один образец (11×5,5×480 мм) покрывался без внутреннего анода. Внутренний канал волновода не прокрылся.
Образец №16 (13×6,5×205 мм) покрывался с применением внутреннего анода из серебряной проволоки, помещенной в перфорированную трубку, с двухсторонним подводом тока к аноду, без протока электролита серебрения. Покрытие по внешнему виду соответствует требованиям ГОСТ 9.301. Покрытие неравномерное с занижением толщины покрытия в середине до 50%.
Образец №17 (13×6,5×205 мм) покрывался с применением внутреннего анода из нержавеющего тросика, помещенного в перфорированную трубку, с двухсторонним подводом тока к аноду, без протока электролита серебрения. Покрытие по внешнему виду соответствует требованиям ГОСТ 9.301. Покрытие неравномерное с занижением толщины покрытия в середине до 50%.
Основной трудностью при покрытии длинномерного волновода сложной формы (с изгибами) является монтаж и демонтаж внутреннего анода. Демонтаж внутреннего анода по ОСТ. 5Р. 9136-83 приводит к нарушению (сдиранию) покрытия по всей длине волновода. Демонтаж внутреннего анода с серебряной проволокой такого дефекта не дает.
При использовании способа и устройства, отраженных в данной заявке на изобретение, имеются незначительные непрокрытые места контакта приспособления с волноводом и частичное отсутствие покрытия в местах сопряжения, что допускается НТД.
Контроль по внешнему виду внутренней поверхности волноводов проводился на соответствие ГОСТ 9.301 и ОСТ 92-1436 после разрезки.
Контроль прочности сцепления проводился методом нагрева в соответствии с ГОСТ 9.302.
Контроль толщины покрытия проводился струйно-периодическим методом и металлографическим методом в соответствии с ГОСТ 9.302.
Использование изобретения позволяет:
получить серебряное покрытие с требуемыми функциональными свойствами в одной гальванической ванне;
получить равномерное покрытие на внутренней поверхности изделий малого сечения по всей длине детали (до 500 мм), в том числе сложнопрофилированных;
существенно упростить технологию нанесения покрытия.