Способ нанесения гальванического покрытия на внутреннюю поверхность цилиндрической детали и устройство для осуществления способа
METHOD FOR APPLYING ELECTROPLATING TO THE INNER SURFACE OF A CYLINDRICAL PART AND A DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHOD

Изобретение относится к области гальванического нанесения металлического покрытия, в частности хрома, и может быть использовано для хромирования внутренних поверхностей длинномерных цилиндрических тел вращения.
Известен проточный способ нанесения гальванического покрытия, при котором электролит прокачивают насосом с определенной скоростью через пространство между покрываемой поверхностью и анодом, например, через внутреннюю поверхность трубной заготовки, расположенной наклонно на наклонной станине, при этом прокачивают электролиты попеременно с разными химическими составами или различными модифицирующими присадками. См. Патент РФ №143186, МПК C25D 7/04, C25D 19/00, Установка для электролитического хромирования внутренней поверхности трубных заготовок, заявл. 22.10.2013.
Способ позволяет несколько расширить эксплуатационные возможности за счет обеспечения прокачивания электролитов попеременно с разными химическими составами или различными модифицирующими присадками.
Недостатком данного способа является необходимость применения системы циркуляции и сравнительно большой расход электролита и электроэнергии.
Известен способ нанесения гальванического покрытия на внутреннюю поверхность цилиндрической детали, включающий создание замкнутой электролитической ячейки во внутренней полости детали - катода и осаждение покрытия с вращением детали относительно горизонтальной оси, согласно которому деталь приводят во вращение с частотой, при которой ускорение центробежных сил превышает ускорение сил земного тяготения. При этом воздействие на процесс осаждения покрытия осуществляют изменением частоты вращения детали. См. Патент РФ №2321688, МПК C25D 7/04, Способ нанесения гальванических покрытий на внутренние поверхности цилиндрических деталей, заявл. 12.08.2005.
Перед началом процесса электролит поступает во внутреннюю полость детали. Во внутренней полости детали (катода) создают замкнутую электролитическую ячейку, деталь приводят во вращение относительно горизонтальной оси с частотой, при которой ускорение центробежных сил превышает ускорение сил земного тяготения, а воздействие на процесс осаждения осуществляют изменением частоты вращения детали, чем достигается расширение технологических возможностей, повышение производительности и качества обработки. Одновременно снижается расход электролита и исключается система циркуляции.
Тем не менее, недостатком данного способа является сравнительно большой расход электролита при производстве способа и большой расход электроэнергии, так как электролит занимает всю внутреннюю полость между анодом и внутренней поверхностью обрабатываемой цилиндрической детали.
Естественно, что и устройства, реализующие способ нанесения гальванического покрытия на внутреннюю поверхность цилиндрической детали, имеют конструктивные недостатки.
Так, установка для проточного электролитического хромирования внутренней поверхности трубной заготовки содержит станину для размещения трубной заготовки, систему подачи и слива рабочего раствора, включающую основную емкость с насосом для электролита основного химического состава, систему трубопроводов для подачи рабочего раствора в трубную заготовку и запорно-регулирующую арматуру, кроме того она снабжена, по крайней мере, одной дополнительной емкостью с насосом для электролита с другим химическим составом и/или различными модифицирующими присадками, установленной в системе подачи и слива рабочего раствора с возможностью попеременного включения с основной емкостью посредством запорно-регулирующей арматуры. См. Патент РФ №143186, МПК C25D 7/04, C25D19/00, Установка для электролитического хромирования внутренней поверхности трубных заготовок, заявл. 22.10.2013.
Установка позволяет несколько расширить эксплуатационные возможности за счет обеспечения прокачивания электролитов попеременно с разными химическими составами или различными модифицирующими присадками из одной или из другой емкости.
Недостатком данной установки является необходимость применения системы циркуляции с дополнительной емкостью с насосом для размещения в ней электролита с другим химическим составом и/или различными модифицирующими присадками, что усложняет и утяжеляет конструкцию установки, и сравнительно большой расход электролита и электроэнергии, так как прокачиваемый электролит занимает всю внутреннюю полость обрабатываемой поверхности.
Известно устройство для для нанесения гальванического покрытия на внутреннюю поверхность цилиндрической детали, содержащее вращатель с горизонтальной осью вращения для установки цилиндрической детали, во внутренней полости которой расположен неподвижный анод, выполненный в виде цилиндрической трубы, расположенной соосно оси вращения детали, закрепленный на анодной штанге, токоподводы, емкость для электролита, насосы, систему трубопроводов с регулируемыми вентилями для подачи и отвода электролита. Герметизацию электролитической ячейки достигают установкой с торцов детали неподвижной крышки и со стороны анода - подвижной крышки с фторопластовым уплотнением, а также применением пружинного механизма поджима. В анодной штанге выполнен газоотводный канал с обратным клапаном, соединенный с емкостью. Для улучшения характеристик процесса осаждения покрытия возможна установка в межэлектродном пространстве активаторов щеточного типа с закреплением на анодной штанге или крышке. Подвод тока к детали осуществляют скользящим но наружной поверхности контактом. См. Патент РФ №2321688, МПК C25D 7/04, Способ нанесения гальванических покрытий на внутренние поверхности цилиндрических деталей, заявл. 12.08.2005.
Недостатком данного устройства является большой расход электролита при производстве способа и сравнительно большой расход электроэнергии, используемой для осуществления способа, так как электролит занимает всю внутреннюю полость между анодом и внутренней поверхностью обрабатываемой цилиндрической детали.
Технической задачей заявляемой группы изобретений является повышение экономичности нанесения хромовых покрытий на внутреннюю поверхность длинномерных цилиндрических деталей путем уменьшения расхода электролита и снижения расхода электроэнергии за счет осаждения покрытия при перемещении электролита, заключенного в замкнутую полость, вдоль обрабатываемой полости цилиндрической детали.
Техническая задача решается тем, что в известном способе нанесения гальванического покрытия па внутреннюю поверхность цилиндрической детали, включающем подключение к цилиндрической детали - катоду, отрицательного полюса источника тока и подключение к аноду, размещенному в полости цилиндрической детали, положительного полюса источника тока, и дальнейшее нанесение покрытия из электролита, размещенного в полости цилиндрической детали, при одновременном вращении цилиндрической детали относительно продольной оси, согласно изобретению нанесение покрытия осуществляют при перемещении электролита, заключенного в замкнутую полость, вдоль полости цилиндрической детали.
Также техническая задача решается тем, что в известном устройстве для осуществления способа, содержащем вращатель с горизонтальной осью вращения для установки цилиндрической детали, во внутренней полости которой расположен анод, токоподводы, емкость для электролита, насосы, систему трубопроводов с регулируемыми вентилями для подачи и отвода электролита, согласно изобретению устройство снабжено дополнительной емкостью для электролита, выполненной в виде катушки, размещенной внутри полости цилиндрической детали, образующей замкнутую полость для электролита между поверхностями катушки и внутренними стенками цилиндрической детали, и установленной с возможностью перемещения вдоль полости цилиндрической детали.
В частных случаях исполнения изобретение выполнено следующим образом.
Согласно изобретению торцевые поверхности дополнительной емкости для электролита уплотнены со стороны внутренней поверхности цилиндрической детали уплотнениями, выполненными из электроизоляционного материала.
Согласно изобретению дополнительная емкость для электролита снабжена механизмом для перемещения емкости вдоль полости цилиндрической детали.
Согласно изобретению емкость для электролита в виде катушки снабжена технологическим отверстием в торцевой части катушки для отвода газов и электролита из замкнутой полости емкости и трубкой для подачи электролита в замкнутую полость емкости, установленной в торцевой части катушки.
Согласно изобретению дополнительная емкость для электролита в виде катушки снабжена трубкой для промывки нанесенного покрытия, расположенной вдоль емкости.
Нанесение покрытия на внутреннюю поверхность цилиндрической детали при перемещении электролита, заключенного в замкнутую полость, вдоль полости цилиндрической детали обеспечивает уменьшение расхода используемого электролита и снижение расхода электроэнергии, так как в замкнутой полости располагается значительно уменьшенное количество электролита по сравнению с прототипом.
Выполнение дополнительной емкости для электролита в виде катушки, размещенной внутри полости цилиндрической детали, образующей замкнутую полость для электролита между поверхностями катушки и внутренними стенками цилиндрической детали, и установленной с возможностью перемещения вдоль полости цилиндрической детали позволяет осуществить данный способ нанесения покрытия на внутреннюю поверхность длинномерных цилиндрических деталей при уменьшении расхода электролита и при снижении расхода электроэнергии.
Выполнение торцевых поверхностей дополнительной емкости для электролита со стороны внутренней поверхности цилиндрической детали с уплотнениями, выполненными из электроизоляционного материала, с одной стороны препятствует истечению электролита из емкости, с другой стороны -изолирует емкость для электролита от цилиндрической детали - катода.
Снабжение дополнительной емкости для электролита механизмом для перемещения емкости вдоль полости цилиндрической детали при нанесении покрытия необходимо для работоспособности устройства.
Снабжение дополнительной емкости для электролита в виде катушки технологическим отверстием в торцевой части качу тики необходимо для отвода газов и электролита из замкнутой полости емкости. Снабжение дополнительной емкости для электролита в виде катушки трубкой, установленной в торцевой части катушки, необходимо для подачи электролита в замкнутую полость емкости.
Снабжение дополнительной емкости для электролита в виде катушки трубкой, расположенной вдоль емкости, необходимо для промывки покрытия после его нанесения при отводе дополнительной емкости.
Сущность группы изобретений поясняется чертежом, где схематично изображено устройство для нанесения гальванического покрытия на внутреннюю поверхность цилиндрической детали.
Устройство для нанесения гальванического покрытия на внутреннюю поверхность цилиндрической детали содержит вращатель (вращатель на чертеже не показан) с горизонтальной осью вращения для установки цилиндрической детали 1. Во внутренней полости детали 1 расположен анод 2, который может быть выполнен в виде двух полуколец, как па черт еже, в виде разомкнутого кольца, либо иным способом. Устройство содержит токоподводы, емкость для электролита, насосы (токоподводы, емкость для электролита, насосы на чертеже не показаны), систему трубопроводов, показанной частично в виде трубки 3, с регулируемыми вентилями (вентили на чертеже не показаны) для подачи и отвода электролита. При этом устройство снабжено дополнительной емкостью для электролита, выполненной в виде катушки 4, размещенной внутри полости цилиндрической детали 1, образующей замкнутую полость 5 для электролита между поверхностями катушки 4 и внутренними стенками цилиндрической детали 1, и установленной с возможностью перемещения вдоль полости цилиндрической детали 1 посредством механизма 6. Механизм 6 может быть выполнен либо в виде толкателя, либо в виде тянущего устройства, либо иным способом. Торцевые поверхности дополнительной емкости для электролита в виде катушки 4 выполнены со стороны внутренней поверхности цилиндрической де тали 1 с уплотнениями 7 из электроизоляционного материала. Дополнительная емкость для электролита в виде катушки 4 снабжена технологическим отверстием 8 в торцевой части катушки 4 для отвода газов и электролита из замкнутой полости 5 емкости и трубкой 3 (входящей в систему трубопроводов) для подачи электролита в замкнутую полость 5 емкости, установленной в торцевой части катушки 4. Кроме того, емкость для электролита в виде катушки 4 снабжена трубкой 9 для промывки нанесенного покрытия, расположенной вдоль емкости.
Нанесения гальванического покрытия на внутреннюю поверхность цилиндрической детали осуществляется следующим образом.
Цилиндрическую деталь 1 помещают на вращатель (вращатель на чертеже не показан). Из емкости для электролита (емкость на чертеже не показана) через трубку 3 для подачи электролита насосом (насос на чертеже не показан) подводят электролит в замкнутую полость 5 катушки 4. Затем включают вращатель, источник тока и через токоподводы (вращатель, источник тока и токоподводы на чертеже не показаны) осуществляют подключение к цилиндрической детали 1 - катоду, отрицательного полюса источника тока и подключение к аноду 2, размещенному в полости цилиндрической детали 1, положительного полюса источника тока. После чего включают механизм 6, который осуществляет перемещение дополнительной емкости для электролита в виде катушки 4 вдоль полости цилиндрической детали 1. Процесс перемещения ведут с определенной скоростью в зависимости от заданных технологических режимов хромирования изделия. В процессе нанесения гальванического покрытия, в частности, при хромировании, постоянно происходит выделение газа в виде водорода, который отводится через технологическое отверстие 8, через это же отверстие 8 происходит отвод и отработанного электролита, который отводится через систему трубопроводов. По окончании процесса нанесения покрытия отводят катушку 4 назад и одновременно осуществляют промывку нанесенного покрытия, для чего в трубку 9 подают промывочный раствор или проточную воду для распыления во внутренней полости детали 1. После завершения процесса промывки деталь 1 с нанесенным покрытием заданной толщины извлекают из устройства.
Группа изобретений обеспечивает повышение экономичности нанесениея хромовых покрытий на внутреннюю поверхность длинномерных цилиндрических изделий путем уменьшения расхода электролита и снижения расхода электроэнергии.