CN106435535B - 一种高温镀液涂布式化学镀在线修复平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温镀液涂布式化学镀在线修复平台，包括有滚筒刷、汇液盘、回流管、储液罐、恒温箱、循环泵和给液管，所述汇液盘的底部通过回流管连通至储液罐，所述储液罐设置于恒温箱内，所述循环泵的进液口与储液罐连通，所述循环泵的出液口通过给液管与滚筒刷连通。本发明平台通过涂布式的方法对器件施镀，不仅可以摆脱对镀槽及其它配套专用设备的依赖，还可以显著降低镀液需求量，减少材料及电能的消耗，并实现对器件表明的定点修复；同时还在修复过程中能对镀液温度和浓度进行监测，从而实现高温化学镀，在低成本条件下实现更高的修复质量。本发明作为一种高温镀液涂布式化学镀在线修复平台可广泛应用于设备修复领域。
Description
技术领域
本发明涉及设备修复领域，尤其是一种高温镀液涂布式化学镀在线修复平台。
背景技术
迄今为止，现有化学镀技术仍以“浸入式”（浸镀）挂镀或滚镀为主，即将工件整体或部分浸泡于盛装镀液的容器中完成施镀过程。上述处理模式，对于体积小、几何形状复杂的工件的处理尤其是批量处理而言，不仅可行，而且高效。但是，当遇到1）大型工件（如大型换热器、反应釜、电缆机械集合机上的牵引轮等）的化学镀尤其是局部化学镀，2）难以拆卸或拆卸成本过高（如因锈蚀等原因导致拆卸难度大甚至根本无法拆卸，或拆卸过程严重影响使役性能甚至直接导致损毁）的在役高值仪器/设备重要结构件的化学镀，或3）现场修复尤其是在线修复（如锅炉炉管、压力管道、电网设备、飞机蒙皮、舰船壳体等）用化学镀时，浸入式处理模式会遭遇以下诸多困扰：1）因镀液用量过大而造成资源严重浪费，环保压力剧增；2）配套镀槽及相应专用设备制作/运行成本过高；3）降温效应过强，严重影响施镀效果；或4）大型工件无法通过浸入式处理模式进行正常施镀。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是：提供一种避免降温效应、减少资源浪费的高温镀液涂布式化学镀在线修复平台。
本发明所采用的技术方案是：一种高温镀液涂布式化学镀在线修复平台，包括有滚筒刷、汇液盘、回流管、储液罐、恒温箱、循环泵和给液管，所述汇液盘的底部通过回流管连通至储液罐，所述储液罐设置于恒温箱内，所述循环泵的进液口与储液罐连通，所述循环泵的出液口通过给液管与滚筒刷连通。
进一步，所述滚筒刷包括有滚筒部、导液部和手柄部，所述滚筒部与手柄部连接，所述导液部设置于滚筒部中心并与给液管连通。
进一步，所述手柄部包括有可伸缩手柄、滚筒支架和两个吊环螺母，所述可伸缩手柄与滚筒支架固定连接，所述两个吊环螺母的螺栓分别与滚筒支架的两端连接，所述两个吊环螺母的螺口相对并用于与滚筒部连接。
进一步，所述滚筒部包括有开孔圆筒以及开孔圆筒外的包裹层，所述开孔圆筒的一端焊有用于固定导液部的法兰；所述开孔圆筒的另一端为封闭端或焊有法兰。
进一步，所述开孔圆筒采用不锈钢或聚四氟乙烯材料。
进一步，所述包裹层采用聚乙烯醇胶棉材料。
进一步，所述导液部包括有滚珠轴承、固定套和导液管，所述滚珠轴承设置于固定套内，所述固定套通过螺栓固定于开孔圆筒的一端，所述滚珠轴承的内圈与导液管连接。
进一步，还包括有控制电路和温度传感器，所述温度传感器设置于汇液盘内，所述温度传感器与控制电路连接。
进一步，还包括有镀液浓度检测模块，所述镀液浓度检测模块与控制电路连接。
本发明的有益效果是：本发明平台通过涂布式的方法对器件施镀，不仅可以摆脱对镀槽及其它配套专用设备的依赖，还可以显著降低镀液需求量，减少材料及电能的消耗，并实现对器件表明的定点修复；同时还在修复过程中能对镀液温度和浓度进行监测，从而实现高温化学镀，在低成本条件下实现更高的修复质量。
附图说明
图1为本发明平台结构示意图；
图2为本发明的手柄部结构示意图；
图3为本发明的开孔圆筒立体视图；
图4为本发明的开孔圆筒包裹后的剖视图；
图5为本发明滚筒部和导液部结构示意图。
图中：1、滚筒刷；2、汇液盘；3、待镀管件；4、给液管；5、回流管；6、循环泵；7、储液罐；8、恒温箱；101、可伸缩手柄；102、滚筒支架；103、吊环螺母的螺栓；104、吊环螺母的螺孔；105、开孔圆筒；106、包裹层；107、滚珠轴承；108、固定套；109、导液管；110、滑环。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
参照图1，一种高温镀液涂布式化学镀在线修复平台，包括有滚筒刷1、汇液盘2、回流管5、储液罐7、恒温箱8、循环泵6和给液管4，所述汇液盘2的底部通过回流管5连通至储液罐7，所述储液罐7设置于恒温箱8内，所述循环泵6的进液口与储液罐7连通，所述循环泵6的出液口通过给液管4与滚筒刷1连通。
进一步作为优选的实施方式，所述滚筒刷1包括有滚筒部、导液部和手柄部，所述滚筒部与手柄部连接，所述导液部设置于滚筒部中心并与给液管连通。
参照图2，进一步作为优选的实施方式，所述手柄部包括有可伸缩手柄101、滚筒支架102和两个吊环螺母，所述可伸缩手柄与滚筒支架固定连接，所述两个吊环螺母的螺栓103分别与滚筒支架的两端连接，所述两个吊环螺母的螺口104相对并用于与滚筒部连接。
进一步作为优选的实施方式，所述可伸缩手柄101的后部还设置有连接部件，用于连接传动机构，从而实现镀液的自动涂布。
参照图3和图4，进一步作为优选的实施方式，所述滚筒部包括有开孔圆筒105以及开孔圆筒外的包裹层106，所述开孔圆筒105的一端焊有用于固定导液部的法兰；所述开孔圆筒105的另一端为封闭端或焊有法兰。
进一步作为优选的实施方式，所述开孔圆筒采用不锈钢或聚四氟乙烯材料；开孔圆筒也可采用其它惰性且难镀的材料制成。
所述开孔圆筒上均匀设置有与圆筒中心连通的圆孔，用于镀液的传输。
进一步作为优选的实施方式，所述包裹层采用聚乙烯醇胶棉材料，其吸水性好、耐热且化学性质稳定，不会影响施镀效果，同时起到储存和传导镀液的作用。
参照图5，进一步作为优选的实施方式，所述导液部包括有滚珠轴承107、固定套108和导液管109，所述滚珠轴承107设置于固定套108内，所述固定套108通过螺栓固定于开孔圆筒105的一端，所述滚珠轴承107的内圈与导液管109连接。
其中导液管109采用硬质导管，例如不锈钢管，与滚珠轴承107的内圈连接，将所述滚珠轴承107设置于固定套108内并用环氧树脂填充。
进一步作为优选的实施方式，为了增强导液部的灵活性，滚珠轴承107也可采用特型滑环代替。
进一步作为优选的实施方式，所述开孔圆筒105的另一端还设置有滑环110，便于滚筒部的滚动。
进一步作为优选的实施方式，还包括有控制电路和温度传感器，所述温度传感器设置于汇液盘内，所述温度传感器与控制电路连接。
进一步作为优选的实施方式，还包括有镀液浓度检测模块，所述镀液浓度检测模块与控制电路连接。
结合上述实施方式的说明，本发明的一个具体实施步骤如下：
a）表面整理：对能够以常规浸镀法对工件或制备该工件的材料实施化学镀的工件的预处理表面进行打磨、抛光、脱脂或酸洗处理；
b）镀前活化：对经步骤a）处理过的工件表面进行活化处理；
c）涂布施镀：将高温化学镀镀液涂布于处于室温下的经步骤b）处理过的工件表面，通过镀层材料的原位合成和涂覆完成镀层的制备；所述高温化学镀镀液的温度T≥Topt+10℃，其中Topt为该镀液对相同的工件或制备该工件的材料以常规浸镀法实施化学镀时对应的最佳施镀温度。
其中步骤c）所述涂布方法为刷涂、辊涂、敷涂、裹涂、喷涂或浇涂。
涂布施镀的目的在于完成镀层材料在工件表面特定部位的原位合成和涂覆。本新方法采取与浸镀法完全不同的方式——涂布法完成镀液向工件表面的传输或补给。其中所述刷涂，是指将镀液用刷子蘸涂于工件表面的过程。所述辊涂，是指以转辊作为镀液的载体，镀液在转辊表面形成一定厚度的液膜，借助转辊转动过程中与工件表面接触，将镀液涂敷于工件表面的过程。所述敷涂和裹涂，是指以吸水性能良好的材料如海绵、脱脂棉以及其它天然的或人工合成的吸水材料为载体，将镀液吸收后敷贴或裹贴于工件表面的过程。所述喷涂，是指将镀液细化/雾化后喷洒于工件表面的过程。所述浇涂，是指将镀液浇淋于工件表面的过程。
任何化学镀沉积反应的顺利进行均以克服相关反应的活化能垒为必要条件。改变镀液体系活化能最经济、最有效的方式之一是调控镀液温度。具有工业实际应用价值的常规化学镀浸镀工艺，其最佳施镀温度一般不低于75℃。如果工件在施镀前未经预热等特殊处理，即处于常温或室温，则工件/镀液间不可避免地存在明显温差。当涂布施镀时，由于镀液体积与工件表面积之比远小于常规浸镀法，且镀液与周围室温大气的接触面积大，因此当镀液涂布于工件表面后，势必经历明显的降温过程。为确保镀液在接触工件表面后不致因为降温效应而丧失活性，本技术采取在涂布施镀前将镀液预热的应对策略。为获得最佳镀覆效果，在确保镀液稳定的前提下，镀液温度最好控制在比该镀液对相同的工件或其制备材料以常规浸镀法实施化学镀时对应的最佳施镀温度高至少10℃的范围内。否则，化学镀镀速将难以满足实用之需，或化学镀反应因外界提供的活化能不足而根本无法顺利进行。因此本发明中采用了温度传感器以及控制电路对镀液温度进行实时监测，同时控制电路还连接有恒温箱，当温度传感器检测到镀液温度低于高温化学镀镀液的温度T（T≥Topt+10℃，Topt为常规浸镀法实施化学镀时对应的最佳施镀温度）时，控制电路将控制恒温箱提高恒温箱内的镀液温度。涂布施镀所用化学镀镀液可以任何公知的或私密的配方自配或直接购买商业化产品。涂布施镀其它条件如镀液涂布速度、频率及次数等具体工艺参数的取值水平，则视工件导热性能、镀液配方、镀层种类、镀速、镀层微观结构及其厚度等具体要求而定。涂布施镀结束后，工件整体或其镀覆局部最好进行清洗、干燥等处理，以除去残留在工件表面的镀液，包括自来水和/或蒸馏水、去离子水擦洗/淋洗，热风或压缩空气吹干，或易挥发性有机溶剂如乙醇、丙酮等擦洗后晾干等。为满足实际应用需要，还可进一步进行钝化、去氢等处理。
以尺寸250mm×300mm×2.5mm的20#钢板为处理对象，首先对其中心50mm×50mm的一个表面区域以手持砂轮进行初磨，再以240-1000#水磨砂纸由粗到细依次打磨。以脱脂棉依次蘸取自来水和蒸馏水进行擦洗，热风吹干后以纱布蘸取无水乙醇进行擦洗，晾干。以毛刷蘸取7%的盐酸溶液均匀刷涂于预镀区域进行活化，60sec后以滤纸将活化液吸干，并将提前预热至95℃的化学镀镀液（具体配方及主要工艺条件见表，当采用常规浸镀法以该镀液对20#钢进行处理时，最佳施镀温度为85℃）以毛刷均匀刷涂于预镀区域，数秒后可见大量气泡产生，证实化学镀过程顺利进行。待析气现象明显减弱时，则补刷镀液。如上循环操作60min后，以滤纸吸干样板表面的残留溶液，并依次以自来水和蒸馏水进行擦洗，吹干。结果肉眼可见一层光亮、均匀、致密的银白色镀层。以划格法对镀层进行结合力检测，发现镀层/基体结合紧密，无任何起皮、脱落现象。以10g/L铁氰化钾、20g/L氯化钠溶液进行孔隙率测试，发现镀层致密。分别以50ml/L硫酸、3.5%氯化钠和100g/L氢氧化钠溶液进行点滴试验，2h内镀层无任何变化，说明镀层耐蚀性优异。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可以作出的等同变换或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (7)
1.一种高温镀液涂布式化学镀在线修复平台，其特征在于：包括有滚筒刷、汇液盘、回流管、储液罐、恒温箱、循环泵和给液管，所述汇液盘的底部通过回流管连通至储液罐，所述储液罐设置于恒温箱内，所述循环泵的进液口与储液罐连通，所述循环泵的出液口通过给液管与滚筒刷连通；还包括有控制电路、温度传感器和镀液浓度检测模块，所述温度传感器设置于汇液盘内，所述温度传感器和镀液浓度检测模块均与控制电路连接。
2.根据权利要求1所述的一种高温镀液涂布式化学镀在线修复平台，其特征在于：所述滚筒刷包括有滚筒部、导液部和手柄部，所述滚筒部与手柄部连接，所述导液部设置于滚筒部中心并与给液管连通。
3.根据权利要求2所述的一种高温镀液涂布式化学镀在线修复平台，其特征在于：所述手柄部包括有可伸缩手柄、滚筒支架和两个吊环螺母，所述可伸缩手柄与滚筒支架固定连接，所述两个吊环螺母的螺栓分别与滚筒支架的两端连接，所述两个吊环螺母的螺口相对并用于与滚筒部连接。
4.根据权利要求2所述的一种高温镀液涂布式化学镀在线修复平台，其特征在于：所述滚筒部包括有开孔圆筒以及开孔圆筒外的包裹层，所述开孔圆筒的一端焊有用于固定导液部的法兰；所述开孔圆筒的另一端为封闭端或焊有法兰。
5.根据权利要求4所述的一种高温镀液涂布式化学镀在线修复平台，其特征在于：所述开孔圆筒采用不锈钢或聚四氟乙烯材料。
6.根据权利要求4所述的一种高温镀液涂布式化学镀在线修复平台，其特征在于：所述包裹层采用聚乙烯醇胶棉材料。
7.根据权利要求4所述的一种高温镀液涂布式化学镀在线修复平台，其特征在于：所述导液部包括有滚珠轴承、固定套和导液管，所述滚珠轴承设置于固定套内，所述固定套通过螺栓固定于开孔圆筒的一端，所述滚珠轴承的内圈与导液管连接。
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