ГАЛЬВАНИЧЕСКАЯ ВАННА

Полезная модель относится к конструктивным элементам электролизеров для нанесения покрытий электролитическим способом, а также к устройствам управления ими.
Из уровня техники известна гальваническая ванна (RU 1817487C, МПК C25D 17/00 C25D 21/12, опубл. 20.09.1995), содержащая емкость, трубчатые электронагреватели и приспособления для их крепления, дополнительно снабжена датчиком загрузки, двухпредельным сигнализатором уровня жидкости, устройствами коммутации напряжения питания трубчатых электронагревателей по числу последних и блоком автоматического контроля и управления защитой трубчатых электронагревателей от перегрева.
Недостатком известного устройства является его ограниченные возможности по поддержанию наночастиц электролита во взвешенном состоянии для предотвращения их агломерации, вследствие отсутствия в конструкции ванны узлов для барботирования. Кроме того, устройство управления ванной выполнено на основе дискретных элементов, что в целом снижает ее надежность.
Наиболее близким техническим решением к заявленной полезной модели и выбранным в качестве прототипа признана гальваническая ванна (RU 2042743C1, МПК C25D 17/02, опубл. 17.08.1995), содержащая внешний и внутренний корпус, дно последнего из которых включает набор полуцилиндрических профилей, перемешивающий механизм, выполненный в виде перфорированных трубок с соплами, напорную систему, кольцевой заборный элемент и приспособление для размещения деталей.
Недостатком гальванической ванны является низкая технологичность, связанная со сложностью ее конструкции.
Технической задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является обеспечение возможности нанесения с ее помощью гальванических покрытий с применением наночастиц.
Указанная задача решена тем, что гальваническая ванна содержит корпус, образованный дном со сливом и боковыми стенками, на котором закреплена катодная штанга и анод. Отличает гальваническую ванну от известных аналогов то, что дно ванны снабжено узлом для барботирования, выполненным в виде трубы с отверстиями с соплами, проложенной вдоль периметра корпуса, подключенной к компрессору; дополнительно на дне ванны с внешней стороны закреплены ультразвуковые преобразователи. К компрессору и ультразвуковым преобразователям электрически подключены силовые выходы блока управления, закрепленного на боковой стенке корпуса ванны и выполненного на основе микроконтроллера.
Положительным техническим результатом, обеспечиваемым раскрытой выше совокупностью признаков устройства, а именно введением в конструкцию устройства узла барботирования и ультразвуковых преобразователей, является обеспечение возможности использования гальванической ванны для нанесения гальванических, химических и анодизационных покрытий с применением наночастиц, с одновременным значительным уменьшением агломерации наночастиц в электролите.
Конструкция гальванической ванны поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан ее вид сбоку, а на фиг. 2 - ее вид сверху.
Гальваническая ванна устроена следующим образом.
Ее основой является корпус 1, образованный дном со сливом и боковыми стенками, на котором закреплена катодная штанга 2 и анод 3, при этом дно ванны снабжено узлом для барботирования, выполненным в виде трубы 4 с отверстиями с соплами 5, проложенной вдоль периметра корпуса 1, подключенной к компрессору (на фигурах условно не показан]; дополнительно на дне ванны с внешней стороны закреплены ультразвуковые преобразователи 6. К компрессору и ультразвуковым преобразователям электрически подключены силовые выходы блока управления 7, закрепленного на боковой стенке корпуса ванны с внешней стороны и выполненного на основе микроконтроллера.
Труба узла барботирования может быть выполнена из керамики или стекла, при этом отверстия с соплами выполнены с возможностью направления потока воздуха из них к центру ванны.
В качестве микроконтроллера блока управления может быть использован восьми- или тридцатидвухразрядный микроконтроллер, например, микросхема Atmel AVR ATMega128L в индустриальном исполнении. Микроконтроллер AVR ATMega128L содержит микропроцессорное ядро, соединенное посредством системной шины с FLASH-памятью программ, SRAM-памятью данных, многоканальным десятиразрядным аналого-цифровым преобразователем и универсальными восьмиразрядными портами ввода-вывода, выполненными с возможностью выполнения альтернативных функций. В частности, ряд портов ввода-вывода микроконтроллера могут работать в качестве аппаратных ШИМ-модуляторов. Силовые выходы блока управления могут быть выполнены на основе тиристорных ключей, при этом выходы портов ввода-вывода, работающих в режиме ШИМ-модуляторов, целесообразно подключить к силовым выходам, что обеспечит возможность реализации частотного управления работой узла барботирования и ультразвуковых преобразователей. Дополнительно блок управления может быть снабжен измерительным входом, с возможностью подключения к нему терморезистивных датчиков для измерения температуры электролита в ванне. Измерительный вход при этом может быть подключен к одному из каналов аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера.
Гальваническую ванну используют следующим образом.
Первоначально ванну готовят к работе, заполняя ее электролитом, добавляя в него наночастицы, например, наноалмазы, углеродные нанотрубки или металлические наночастицы. Затем подключают компрессор и ультразвуковые преобразователи к силовым выходам блока управления. После чего осуществляют загрузку деталей в ванну и начинают технологический процесс их обработки. Во все время осуществления технологического процесса электролиза блок управления на основе управляющей программы, хранящейся во FLASH-памяти программ микроконтроллера, осуществляет управление электродвигателем компрессора, обеспечивая нагнетание пузырьков воздуха в центр гальванической ванны, и ультразвуковыми преобразователями, чем достигается равномерное перемешивание электролита. В случае применения в конструкции блока управления дополнительного измерительного входа одновременно с управлением барботером и ультразвуковыми преобразователями может осуществляться измерение температуры электролита и ее индикация оператору установки с помощью линейки семисегментных индикаторов, подключенной к блоку управления.
Таким образом, рассмотренная в настоящей заявке гальваническая ванна является эффективным устройством для нанесения гальванических покрытий, содержащих наночастицы.