УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ

Настоящая полезная модель относится к области электрохимии и может найти применение при очистке поверхностей различных, преимущественно длинномерных или крупногабаритных изделий, с последующим нанесением на них металлизирующего покрытия.
Для качественной металлизации поверхности изделия, его поверхность необходимо предварительно подготовить к нанесению металлического покрытия, для чего ее предварительно очищают. Поэтому известные устройства для металлизации поверхностей крупногабаритных изделий, как правило, содержат:
- моечную ванну для очистки поверхности изделия;
- ванну для ополаскивания (для смыва моющего раствора с поверхности изделий);
- ванну для электрохимического нанесения покрытий, содержащую пластмассовую емкость;
- электрод, погружаемый в раствор;
- источник создания разности электрических потенциалов между электродом и изделием.
Наиболее качественная очистка поверхности производится в ультразвуковых ваннах. Поэтому моечную ванну и ванну для ополаскивания дополнительно оснащают ультразвуковыми излучателями.
Кроме того, для интенсификации процесса электрохимического нанесения покрытий в раствор также вводят ультразвуковые колебания. Эта интенсификация обусловлена, главным образом, возникновением в электролите акустических течений, которые, вызывая перемешивание электролита, способствуют выравниванию концентрации ионов и дегазацию электролита в прикатодном слое. При увеличении интенсивности ультразвука и возникновении кавитации эффективность ультразвукового воздействия на электрохимические процессы возрастает. Находящиеся в порах и трещинах катода зародыши газовой фазы усиленно растут и покидают электролит, т.е. усиливается дегазация; происходит очистка поверхности катода, которая приводит к увеличению его активной поверхности почти в 3 раза; резко усиливаются микромасштабные акустические течения, а с ними и процессы перемешивания.
Известно устройство для электролитической очистки длинномерных изделий, содержащее источник постоянного тока, рабочую камеру с торцовыми стенками, в которых имеются отверстия для прохождения изделия, бак для хранения электролита, гидронасос, нагнетающий выход которого соединен с входным патрубком рабочей камеры, а вход погружен в электролит в баке для хранения электролита, и разматывающие и приемное устройства, отличающееся тем, что входные и выходные отверстия рабочей камеры снабжены диэлектрическими втулками, рабочая камера соединена с положительным полюсом источника постоянного тока, а изделие - с отрицательным полюсом (см., патент RU 4974 U1, 16.09.1997, C25F 7/00).
Известна ультразвуковая установка для обработки изделий, например, внутренних поверхностей труб, преимущественно для нанесения хромовых гальванических покрытий, содержащая полый шток с ультразвуковым преобразователем кольцевого типа с наружным излучением, привод поступательного перемещения и подводящие коммуникации, расположенные в полости штока, отличающаяся тем, что она снабжена электродами с токопроводами и центрирующими элементами, шток выполнен по крайней мере с двумя коническими преобразователями, расположенными последовательно после кольцевого преобразователя, причем конусность излучающих оболочек составляет 8-12% каждый электрод установлен на меньшей торцевой стенке конического преобразователя, а токопроводы выполнены в виде полых штанг, каждая из которых соединена с соответствующим анодом (см., патент RU 2042742 C1, 27.08.1995, C25D 7/04).
Известно устройство очистки изделия, в частности, металлической ленты, содержащее первый участок, на котором установлено устройство очистки под высоким давлением, расположенный за ним в направлении подачи металлической ленты второй участок, на котором установлено ультразвуковое устройство очистки, причем ультразвуковое устройство очистки имеет емкость, наполненную жидкостью, в которой установлены ультразвуковые излучатели, и расположенный за ультразвуковым устройством очистки в направлении подачи металлической ленты третий участок, на котором установлено второе устройство очистки под высоким давлением, причем ультразвуковые излучатели расположены каждый в отдельном корпусе, в частности в корпусе из высококачественной стали, внутри емкости по обе стороны от металлической ленты, причем устройства очистки под высоким давлением и ультразвуковое устройство очистки имеют отдельные емкости для прохождения металлической ленты и в устройстве ультразвуковой очистки предусмотрена вертикальная подача металлической ленты (см., патент RU 2357809 C2, 10.06.2009, B08B 3/02).
Недостатком приведенных аналогов, применительно к крупногабаритным изделиям является, высокая стоимость технологического оборудования, связанная с необходимостью использования большого количества ультразвуковых излучателей.
Задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель, заключается в разработке устройства, которое бы устраняло недостатки аналогов, а также более эффективно осуществляло процесс обработки изделий.
Техническим результатом полезной модели является повышение качества обработки изделия, в частности, качество наносимого покрытия.
Поставленная задача и технический результат достигается за счет того, что устройство для обработки изделий, согласно полезной модели, содержит емкость для очистки, ополаскивания и электрохимического нанесения покрытия на изделие, имеющую сливной кран в нижней части, при этом на дне емкости установлена подложка из диэлектрического материала, на которой размещен электрод, по меньшей мере один ультразвуковой излучатель с волноводом для возбуждения изгибных колебаний изделия, закрепленный посредством узла крепления непосредственно на изделии и связанный с электрическим генератором тока, установленным за пределами емкости, причем волновод является одновременно электродом, соединенным с одним из выходов генератора тока, со вторым выходом которого соединен электрод, установленный на диэлектрической подложке, при этом узел крепления выполнен с возможностью перемещения волновода относительно поверхности изделия и создания электроискрового промежутка между изделием и волноводом и содержит два идентичных ультразвуковых излучателя, установленных на противоположных концах изделия.
В устройстве использован способ нанесения покрытия методом электрохимической и электроискровой обработки.
Целесообразно использовать два ультразвуковых излучателя, установленных на противоположных концах изделия.
В качестве изделия для обработки используют металлическое или композитное изделие.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором схематично изображено предлагаемое устройство.
Устройство: содержит емкость для очистки 6, ополаскивания и электрохимического нанесения покрытия на изделие (на чертеже не обозначено), имеющей сливной кран 7 в нижней части, при этом, на дне емкости 6 установлена подложка из диэлектрического материала 8, на которой размещен электрод 9; по меньшей мере, один ультразвуковой излучатель 1 с волноводом 2 для возбуждения изгибных колебаний изделия, закрепленный посредством узла крепления 5 непосредственно на изделии с возможностью перемещения его относительно поверхности изделия и связанный с электрическим генератором 3, установленным за пределами емкости 6, причем волновод 2 является одновременно электродом, соединенным с одним из выходов генератора тока 4, со вторым выходом которого соединен электрод 9, установленный на диэлектрической подложке 8.
Устройство работает следующим образом.
Соединяют ультразвуковые излучатели 1 с волноводом 2 с электрическим генератором 3. Закрепляют ультразвуковые излучатели 1 на поверхности изделия, причем конструкция узла крепления 5 обеспечивает «жесткий» акустический контакт. Затем включают ультразвуковые излучатели 1. После этого изделие с закрепленными на нем включенными ультразвуковыми излучателями 1 с волноводами 2 последовательно погружают в емкость 6, в которую предварительно заливают моющий раствор. При действии ультразвуковых колебаний происходит интенсивная очистка поверхности изделия. После окончания очистки изделия сливают моющий раствор через кран на патрубке слива жидкости 7, после чего заливают в емкость 6 ополаскивающий раствор. Затем ополаскивающий раствор сливают и заливают раствор для проведения операции электрохимического осаждения. После заполнения емкости данным раствором включают генератор тока 4. После проведения операции нанесения покрытия выключают генератор тока 4, сливают раствор, перемещают волновод в узле крепления 5, образуя электроискровой промежуток между волноводом и изделием. Включают генератор тока 4 и наносят покрытие на изделия электроискровым методом.
2
Подведение к изделию ультразвуковых колебаний интенсифицирует процесс электроосаждения: ускоряется растворение металла анода, ослабляется истощение электролита вблизи катода (даже при плотностях тока до 7-8 А/дм). Под действием колебаний снижается потенциал выделения водорода и, следовательно, процесс дегазации электролита идет при меньших напряжениях.
2
В результате действия этих факторов заметно увеличивается выход металла по току, допустимые значения тока возрастают для большинства типов электролитов в несколько раз (до 10 и более) и достигает 8-10 А/дм.
То есть, под действием ультразвуковых колебаний повышается производительность электроосаждения, характеризуемая увеличением толщины покрытия в единицу времени.
Улучшается качество покрытий: повышается плотность; улучшается структура (металл становится мелкозернистым, блестящим); увеличивается микротвердость.
Покрытия получаются равномернее и толще в несколько раз, улучшается его адгезия к подложке.