CN101319338A - 用金属镍电铸法制造压力容器的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用金属镍电铸法制造压力容器的方法，其包括制备芯模、制造拷贝及脱模；其中制造拷贝步骤中所用的电沉积槽液配制如下：氨基磺酸镍：60－120重量份；硼酸：10－40重量份；氨基磺酸：2－6重量份；碳酸镍：2－6重量份；氯化镍：2－6重量份；及水：1000重量份；其中该电沉积槽液工作条件为：pH值：3.50－4.80，工作温度：45－70℃，工作电压：12－15VDC，电流密度：0.5－6.0ASD。本发明制造简单方便，无需太多设备，节省制造成本，从而更加适于实用。
Description
技术领域
本发明涉及一种制造容器的方法，特别是涉及一种压力容器的制造方法。
背景技术
人们在日常生活中，经常会使用一些能承受一定的压力的容器。如射击运动使用的气步枪的贮气罐。这种压力容器是用金属材料板材经过深冲拉伸制成一个金属内胆。再在内胆上加工罐头，然后在内胆的外表面用纤维热固型树脂复合材料紧贴缠绕以增加其内胆的耐压能力。
这种容器的制造关键在于内胆的深冲拉伸成型。深冲拉伸的过程是一个渐进的过程，每次的深冲拉伸的加工量不能太大，否则易拉撕裂。同时，每拉伸一次，要进行退火热处理，以消除加工应力。所以，整体拉伸成型的内胆加工复杂，成本高，工效低。
由此可见，上述现有的压力容器在制造方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决现有技术存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般制造方法又没有适切的方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。
电铸是电沉积技术中的一种，其主要包括：芯模材料的选择和芯模的设计(芯模是专门设计的一种电铸模型，可以用电铸法将芯模制成相同形状的元件)；芯模表面改性处理，如芯模表面镀上分离层或导电层；电沉积制造拷贝，(拷贝是芯模表面上电沉积后得到的半成品)其中包括电解液的配置(成分及杂质的浓度)，电流密度、温度、搅拌程度等内容；脱模或不脱模；机械加工等步骤。
金属镍是电铸上常用的一种金属，电解镍时电解液通常选用硫酸盐镀镍电解液和氨基磺酸盐镀镍电解液。
有鉴于上述现有的容器在制造方法与使用上存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种新的方法，能够改进一般现有的压力容器的方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的主要目的在于，克服现有的制造压力容器的方法存在的缺陷，而提供一种新的用金属镍电铸法制造压力容器的方法，所要解决的技术问题是使其制造简单方便，无需太多设备，节省制造成本，从而更加适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种用金属镍电铸法制造压力容器的方法，其包括制备芯模、制造拷贝、脱模及缠绕纤维的步骤；其中制造拷贝步骤中所用的电沉积槽液配制如下：氨基磺酸镍：60-120重量份；硼酸：10-40重量份；氨基磺酸：2-6重量份；碳酸镍：2-6重量份；氯化镍：2-6重量份；及水：1000重量份；其中该电沉积槽液工作条件为：PH值：3.50-4.80，工作温度：45-70℃，工作电压：12-15VDC，电流密度：0.5-6.0ASD。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的方法，其中所述的芯模为涂有导电层的石蜡芯模或吹塑芯模。
前述的方法，其中所述的导电层为石墨层或导电漆。
前述的方法，其中制造拷贝的步骤之前还包括将用金属棒加工成的罐头与芯模镶接的步骤。
前述的方法，其中所述的缠绕纤维的步骤中使用粘结材料固定纤维。
前述的方法，其中所述的粘结材料为不饱和聚脂树脂、环氧树脂、呋喃树脂、酚醛树脂或其它树脂。
前述的方法，其中所述的纤维为碳纤维、玻璃纤维或聚酰胺纤维。
借由上述技术方案，本发明用金属镍电铸法制造压力容器的方法至少具有下列优点：
1、制造简单方便，无需太多设备，节省制造成本。
2、本发明制造方法制造的容器具有耐磨蚀、强度高、耐摔碰、保温性强、自重轻的优点。
3、本发明制造方法制造的容器形状及规格变化随意性大，只需改变芯模的形状及大小，即可获相应形状及大小的产品，尤其适合制造几何形状复杂的容器。
本发明具有上述诸多优点及实用价值，其不论在制造方法或功能上皆有较大的改进，在技术上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的用金属镍电铸法制造压力容器的方法具有增进的多项功效，从而更加适于实用，并具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1为电沉积制造拷贝的示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图和较佳实施例，对依据本发明提出的用金属镍电铸法制造压力容器的方法其具体实施方式、制造方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。
以下各实施例请均参阅图1。
实施例1
一、制备芯模
步骤1：用金属棒制成罐头3，本实施例中使用铜棒，但不限于此；
步骤2：用低熔点石蜡浇铸成芯模，本实施例中芯模的形状为圆柱形罐体，长度为100毫米。
步骤3：将加工好罐头3镶接在石蜡芯模5上。
步骤4：在石蜡芯模5外表面均匀涂上石墨粉4层，石墨粉层的技术要求如下：
a.粒度：1-20微米
b.厚度：0.2-0.4毫米
c.导电性：电阻≤0.5Ω
二、配制电沉积槽液6
1、槽液组分：
a.氨基磺酸镍[Ni(SO3·NH3)·4H2O]120克
杂质元素控制：Fe＜2.0PPM，Cu＜0.1PPM，Zn＜0.1PPM
b.硼酸[H3BO3]40克
杂质元素控制：Fe＜2.0PPM
c.氨基磺酸：[SO3·NH3]2克
杂质元素控制：Fe＜2.0PPM
d.碳酸镍[Nico3]6克
杂质元素控制：Pb＜0.05％，Cu＜0.05％，Zn＜0.06％ CI＜0.03％
e.氯化镍[NiCI]2克
杂质元素控制：Fe＜2.0PPM，Cu＜4.0PPM，Na＜30PPM，Pb＜1.0PPM，Zn＜30PPM
f.纯水：1L
电阻值≥4m MΩ
2、槽液的工作条件：
a.PH值：3.50
b.工作温度：70℃
c.工作电压：15VDC
d.电流密度：6.0ASD
三、金属镍板7
1、将金属镍板7悬挂在盛满槽液的槽体8内的四侧及底部，并连接直流电源的正极。
2、金属镍板的技术条件：
a.纯度：≥99.9％
b.电压：15VDC
四、电解沉积
步骤1.将涂有石墨粉4的石蜡芯模5、整体浸入槽液6中，并连接直流电源的负极，同时与减速转动装置9连接。
步骤2.接通电源，石蜡芯模在槽液6中转动，转速3-10转/分钟，进行1小时。此时金属镍板7在电流的作用下裂解成粒度为40-60纳米的金属镍粒通过槽液6的桥架作用均匀沉积在石蜡芯模5的石墨粉4层上。随沉积厚度的增加，纳米级的镍金属尘粒逐步形成一个与石蜡芯模形状及大小尺寸一致并与罐头3连接为一整体的内胆。
五、缠绕纤维热固形树脂复合材料。
以容器轴向90度缠绕排列有序并涂匀热固型树脂的增强纤维，缠满为止为第一层。
顺时针方向旋转45度再缠绕排列有序，涂匀热固型树指的增强纤维，缠满为止为第二层。
与缠绕第二层的方法继续缠绕第三层和第四层。
须绕第一层至第四层为止，即完成一个单元的增强纤维的缠绕，每个单元的增强纤维复合材料的缠绕厚度约为0.6mm，根据容器的设计压力，计算需要缠绕增强纤维的单元数。
使用碳纤维及环氧树脂、固化温度为130±5℃，缠绕4个单元。
设计压力大于10Mpa(主要适用于压力较高的容器)
水压试验压力＝1.5倍设计工作压力
六、成品
1.采用热熔的方法使石蜡芯模熔化(石蜡可反复使用)流出。
2.用机械或手工的方法除去石墨粉层。
实施例2：用吹塑芯模制备
一、制备吹塑芯模
1、制备圆柱形的吹塑芯模，长度为100毫米
2、在吹塑芯模外表面均匀涂上导电漆，技术要求如下：
导电性：电阻≤0.5Ω
二、配制电沉积槽液
1、槽液组分：
a.氨基磺酸镍[Ni(SO3·NH3)·4H2O]60克
杂质元素控制：Fe＜2.0PPM，Cu＜0.1PPM，Zn＜0.1PPM
b.硼酸[H3BO3]10克
杂质元素控制：Fe＜2.0PPM
c.氨基磺酸：[SO3·NH3]6克
杂质元素控制：Fe＜2.0PPM
d.碳酸镍[Nico3]2克
杂质元素控制：Pb＜0.05％，Cu＜0.05％，Zn＜0.06％CI＜0.03％
e.氯化镍[NiCI]6克
杂质元素控制：Fe＜2.0PPM，Cu＜4.0PPM，Na＜30PPM，Pb＜1.0PPM，Zn＜30PPM
f.纯水：1L
2、槽液的工作条件：
a.PH值：4.80
b.工作温度：45℃
c.工作电压：12VDC
d.电流密度：0.5ASD
三、金属镍板
同实施例1。
四、电解沉积
同实施例1。
五、缠绕纤维热固形树脂复合材料。
使用玻璃纤维及酚醛树脂，固化温度为80±5℃，缠绕1个单元。
主要适用于压力较低的容器 设计压力＜10Mpa
水压试验压力＝1.5倍设计工作压力
六、成品
同实施例1。
实施例3
1、槽液组分：
a.氨基磺酸镍[Ni(SO3·NH3)·4H2O]90克
杂质元素控制：Fe＜2.0PPM，Cu＜0.1PPM，Zn＜0.1PPM
b.硼酸[H3BO3]25克/
杂质元素控制：Fe＜2.0PPM
c.氨基磺酸：[SO3·NH3]4克
杂质元素控制：Fe＜2.0PPM
d.碳酸镍[Nico3]3.5克
杂质元素控制：Pb＜0.05％，Cu＜0.05％，Zn＜0.06％ CI＜0.03％
e.氯化镍[NiCI]4.5克
杂质元素控制：Fe＜2.0PPM，Cu＜4.0PPM，Na＜30PPM，Pb＜1.0PPM，Zn＜30PPM
f.纯水：1L
2、槽液的工作条件：
a.PH值：4
b.工作温度：60℃
c.工作电压：13VDC
d.电流密度：2.5ASD
3、其余步骤同实施例1
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1、一种用金属镍电铸法制造压力容器的方法，其特征在于其包括的制备芯模、制造拷贝、脱模及缠绕纤维的步骤；其中制造拷贝步骤中所用的电沉积槽液配制如下：
氨基磺酸镍：60-120重量份；
硼酸：10-40重量份；
氨基磺酸：2-6重量份；
碳酸镍：2-6重量份；
氯化镍：2-6重量份；及
水：1000重量份；
其中该电沉积槽液工作条件为：PH值：3.50-4.80，工作温度：45-70℃，工作电压：12-15VDC，电流密度：0.5-6.0ASD。
2、根据权利要求1所述的用金属镍电铸法制造压力容器的方法，其特征在于其中所述的芯模为涂有导电层的石蜡芯模或吹塑芯模。
3、根据权利要求2所述的用金属镍电铸法制造压力容器的方法，其特征在于其中所述的导电层为石墨层或导电漆。
4、根据权利要求1所述的用金属镍电铸法制造压力容器的方法，其特征在于其中在制造拷贝的步骤之前还包括以下步骤：
将用金属棒加工成的罐头与芯模镶接。
5、根据权利要求1所述的用金属镍电铸法制造压力容器的方法，其特征在于缠绕纤维步骤中使用粘结材料固定纤维。
6、根据权利要求5所述的用金属镍电铸法制造压力容器的方法，其特征在于其中所述的粘结材料为环氧树脂、呋喃树脂或酚醛树脂。
7、根据权利要求5或6所述的用金属镍电铸法制造压力容器的方法，其特征在于其中所述的纤维为碳纤维、玻璃纤维或聚酰胺纤维。
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