Устройство для осаждения электролитических покрытий

Предлагаемая полезная модель относится к получению металлических шарообразных гранул, применяющихся в литейно-металлургическом производстве, в частности, при изготовлении пористых литых заготовок из разных металлов и сплавов, используемых для изготовления деталей в машиностроении, авиастроении, судостроении, автомобилестроении, спортинвентаре и других отраслях промышленности.
Известно устройство для металлизации диэлектрических частиц: зерен, гранул, микросфер, частиц неправильной формы, которое содержит основную гальваническую ванну, соединенную с дополнительной посредством трубопроводов, насоса и соплового аппарата, расположенного на дне основной ванны и обеспечивающего равномерное поступление электролита к частицам во время процесса их металлизации (патент № 122655 РФ, МПК C23C 18/00, C25D 17/16; опубл. 10.12.2012; Бюл. № 34).
Недостатками данного устройства является наличие двух ванн, соединенных между собой трубопроводом, что увеличивает необходимый объем электролита для процесса электроосаждения металла.
Известно устройство для нанесения покрытия на мелкие детали, помещаемых насыпью в перфорированный корпус, выполненный в форме сочленённых основаниями усеченных многоугольных пирамид, посаженных на вал, имеющий привод вращения (патент № 2006535 РФ, МПК C25D 17/24; опубл.30.01.1994).
Недостатками данного устройства является сложная конструкция колокола, куда помещаются обрабатываемые детали.
Кроме этого, оба устройства не позволяют наносить равномерное покрытие на плавучие материалы, что обуславливается постоянным контактом с катодной частью устройства.
Наиболее близким к предлагаемому, по технической сущности, является устройство для металлизации, содержащее гальваническую ванну с горизонтально установленным вращающимся барабаном, который разделен на две одинаковые камеры пластиной, выполняющей функцию катода, и анодным желобом, установленным под барабаном (Патент DE3210770, МПК C23С3/02; опубл. 29.09.1983).
Основным недостатком устройства является контакт покрытых металлом гранул с катодной частью устройства, что приводит к продолжению процесса металлизации гранул и после достижения необходимой (расчетной) толщины покрытия.
Задачей является разработка устройства исключающего слипание между собой и прилипание к катоду металлизируемых гранул и предотвращение дальнейшего процесса металлизации покрытых и погрузившихся в нижнюю часть барабана гранул.
Техническим результатом является равномерно металлизированный слой на плавучих гранулах.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для осаждения электролитического покрытия на гранулы пенополистирола с токопроводящим слоем, содержащее гальваническую ванну, в которую горизонтально установлен барабан с размещенной внутри пластиной, при этом барабан выполнен из двух частей – верхней части в виде катодной контактной сетки и нижней части из диэлектрического перфорированного материала, при этом пластина установлена с возможностью вращения относительно статического барабана и с зазором относительно его внутренней поверхности, и выполняет функцию анода, причем размер упомянутого зазора превышает максимальный линейный размер покрываемых гранул пенополистирола.
В процессе электрохимической металлизации плавучие гранулы находятся в верхней части барабана, прижатые под давлением собственного веса к катодной контактной сетке. Вращение анодной пластины вызывает «колебания» электролита (перемешивание) и, соответственно, колебания гранул, что исключает постоянный контакт гранул с катодной сеткой и, как следствие, слипание гранул в процессе электрохимической металлизации. В процессе металлизации, покрытые металлическим слоем (отяжелевшие) гранулы опускаются на дно барабана, которое выполнено из непроводящего электрический ток материала (диэлектрика), что исключает дальнейшее нанесение металлического покрытия на гранулы.
В качестве плавучих гранул используются гранулы из пенополистирола.
Сущность устройства для получения металлизированного слоя на гранулах пенополистирола поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображена общая схема устройства для металлизации гранул пенополистирола, на фиг.2 показана схема устройства в разрезе.
Устройство для получения металлизированного слоя на гранулах пенополистирола состоит из ёмкости 1, представляющей собой гальваническую ванну, с установленной сверху рамой 2, на которой закреплены загрузочный барабан 3 в виде горизонтально установленного цилиндра и привод, состоящий из электродвигателя 4 и ременной передачи 5. Верхняя часть стенки (верхняя половина) загрузочного барабана 3 выполнена из токопроводящего материала в виде катодной контактной сетки 6 (подача отрицательного заряда осуществляется посредством токоведущего провода), а нижняя часть стенки загрузочного барабана 3 выполнена из не проводящего электрический ток материала 7. В стенке загрузочного барабана 3 выполнено загрузочное окно для загрузки в барабан плавучих гранул 8. Внутри загрузочного барабана 3 (на оси вращения) установлена анодная пластина 9. Анодная пластина 9 установлена с зазором к внутренней поверхности загрузочного барабана 3. Размер зазора должен пяти-шестикратно превышать максимальный линейный размер обрабатываемых плавучих гранул, при условии их расположения по поверхности катодной контактной сетки 6 в 1-3 ряда.
Ёмкость 1 заполняется электролитом 10 так, чтобы загрузочный барабан 3 был полностью в него погружен.
Устройство работает следующим образом.
Плавучие гранулы 8, предварительно плакированные (с токопроводящим слоем), через загрузочное окно размещают в загрузочном барабане 3. Устанавливают в ёмкость 1 загрузочный барабан 3, заливают в нее электролит 10 до полного погружения барабана 3 под поверхность электролита 10, и закрывают прозрачной защитной крышкой, для предотвращения выплесков электролита 10 в процессе работы установки.
Далее подключают источник питания постоянного тока к катодной контактной сетке 6 и анодной пластине 9 для начала гальванического процесса и одновременно с этим подключают привод к внешнему источнику питания постоянного тока.
Включенный электродвигатель 4 посредством ременной передачи 5 вращает анодную пластину 9, которая вращается внутри неподвижного загрузочного барабана 3 по часовой стрелке с заданной скоростью. Анодная пластина 9 служит для перемешивания электролита 10, что предотвращает слипание гранул 8 между собой и прилипание их к катодной контактной сетке 6 в процессе нанесения покрытия.
Для гальванического процесса и питания привода служат два независимых источника питания, что позволяет контролировать вращение анодной пластины 9 и цепь питания электролизной ванны.
В процессе работы установки плавучие материалы 8 всплывают к катодной поверхности 6, а вращающаяся анодная пластина 9 обеспечивает перемешивание электролита 10, что приводит в движение плавучий материал 8. Когда плавучий материал 8 полностью покрывается металлическим покрытием, он опускается в нижнюю часть барабана 3 из не проводящего электрический ток материала 7, за счет повышения своей массы (плотности), где процесс нанесения металлического покрытия прекращается. После погружения всех металлизированных гранул 11 на дно барабана 3 процесс нанесения покрытия прекращается, и отключаются все источники питания. Загрузочный барабан 3 извлекается и через загрузочное окно вынимаются металлизированные гранулы 11.
Предлагаемое устройство позволяет проводить нанесение покрытий на плавучие материалы, при этом исключается их слипание между собой и прилипание к катодной пластине, что позволяет получать равномерное покрытие по всему плавучему материалу.
Таким образом, устройство для осаждения электролитических покрытий, содержащее гальваническую ванну и горизонтально установленный барабан, выполненный из верхней части в виде катодной контактной сетки и нижней части из диэлектрического перфорированного материала, с размещенной внутри анодной пластиной, установленной с возможностью вращения относительно статического барабана и с зазором относительно его внутренней поверхности барабана, обеспечивает образование равномерно металлизированного слоя на плавучих гранулах.