CN114293235A - 用于多步骤表面处理的遮蔽和密封系统 - Google Patents

Abstract

本发明题为用于多步骤表面处理的遮蔽和密封系统。本发明公开了用于遮蔽和密封部件以用于表面处理的系统。系统包括设置在部件的彼此相对端部上的一对固定板。将一个或多个内套管插入部件中，以遮蔽和密封部件的至少一部分。外套管在固定板之间延伸以密封部件的外部。一对固定杆在第一固定板和第二固定板之间延伸并且将第一固定板和第二固定板耦接在一起。该系统被构造成实现部件的暴露区域的表面处理，暴露区域的至少一部分由一个或多个内套管限定并且邻近一个或多个内套管设置。

Description

用于多步骤表面处理的遮蔽和密封系统

技术领域

本发明整体涉及限制部件表面的暴露区域以用于接受处理，并且更具体地涉及遮蔽和密封系统，该遮蔽和密封系统防止部件的未处理表面区域暴露、精确限定待处理的暴露区域，并且避免处理阶段之间溶液的交叉污染。

背景技术

许多制成品需要表面处理，诸如通过镀覆、改变基体材料的化学组成、涂覆、蚀刻或其他表面修整。例如，部件可以根据设计参数来构造，然后可以在单步或多步骤表面处理工艺中仅对部件表面的一部分进行表面处理。在多步骤工艺中，部件可逐步从一个阶段移动到另一个阶段，并且经受完成限定处理工艺中的一个或多个步骤的操作。当作为处理工艺的一部分将部件浸入溶液中时，槽之间的溶液残留是不期望的并且可能需要中间冲洗步骤。

处理工艺可涉及以对部件的某些区域不期望的方式改变部件的表面诸如其材料组成或光洁度的步骤。因此，可遮蔽部件的部分以防止暴露于产生此类改变的操作。例如，在材料修整操作中采用遮蔽，其中仅部件的表面的具体限定区域暴露于工艺操作。遮蔽可涉及施加保护材料，诸如蜡、胶带、油漆等。当被遮蔽的表面为内部部件表面时，可能难以准确且可重复地施加遮蔽剂，从而导致加工成本增加。在表面处理之后从部件移除遮蔽剂也导致加工成本增加。

因此，希望提供用于准备只处理部件表面的一部分的部件的更高效且有效的系统。另外，结合附图和前述背景技术，遮蔽和密封的其他期望的特征和特性将根据后续具体实施方式和所附权利要求书变得显而易见。

发明内容

提供本发明内容以便以简化形式描述所选概念，这些概念在具体实施方式中进一步描述。本发明内容不旨在识别要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在用于帮助确定要求保护的主题的范围。

系统提供部件的遮蔽和密封以用于表面处理(包括在多步骤工艺中)。在一个实施方案中，系统包括设置在部件的彼此相对端部上的一对固定板。将一个或多个内套管插入部件中，以遮蔽和密封部件的至少一部分。外套管在固定板之间延伸以密封部件的外部。至少一个固定杆在固定板之间延伸并且将固定板耦接在一起。该系统被构造成实现部件的暴露区域的表面处理，其中暴露区域的至少一部分由一个或多个内套管限定并且邻近一个或多个内套管设置。

在多个附加实施方案中，表面处理系统包括设置在部件的彼此相对端部上的一对固定板。将一对内套管插入部件中，以遮蔽和密封部件的至少一部分。外套管在固定板之间延伸以密封部件的外部。一对固定杆延伸穿过将它们耦接在一起的固定板。该系统被构造用于对部件的暴露区域进行表面处理，其中暴露区域的至少一部分设置在内套管之间。

在多个其他实施方案中，表面处理系统包括设置在部件的相对端部上的一对固定板。将一对内套管插入部件中从而密封部件的一部分。阳极通过内套管定位在部件内。外套管在固定板之间延伸以密封部件的外部。系统被构造成允许流体循环通过部件，以在多步骤镀覆工艺期间对部件内的暴露区域进行镀覆。暴露区域设置在内套管之间和阳极周围。该系统被构造成在多步骤镀覆工艺期间将部件的所有表面(除了在暴露区域处)保持为干燥状态，并且在多步骤镀覆工艺的步骤之间允许流体从系统中排出。

附图说明

下面将结合以下附图来描述本发明，其中相似数字表示相似元件，并且其中：

图1至图5为根据示例性实施方案的用于多步骤表面处理工艺的装置的示意图；

图6为根据示例性实施方案的诸如在图1至图5的多步骤表面处理工艺中所使用的遮蔽和密封系统的透视图；

图7为根据示例性实施方案的图6的遮蔽和密封系统的剖视图；并且

图8为根据示例性实施方案的具有另选套管构造的图6的遮蔽和密封系统的剖视图。

具体实施方式

以下具体实施方式本质上仅是示例性的，并且不旨在限制本发明或本发明的应用和使用。如本文所用，词语“示例性”是指“用作示例、实例或例证”。因此，本文中描述为“示例性”的任何实施方案不一定被理解为比其他实施方案优选或有利。本文描述的所有实施方案是为使得本领域的技术人员能够制作或使用本发明而提供的示例性实施方案，而不限制由权利要求书限定的本发明的范围。此外，不旨在受前述技术领域、背景技术、发明内容或以下具体实施方式中呈现的任何明示或暗示的理论的约束。

本文所公开的各种实施方案涉及用于限定待处理的部件的区域并且用于防止处理溶液的交叉污染的系统。虽然本文所述的实施方案可在镀覆操作中公开，但本公开不限于镀覆，而是适用于其他表面处理工艺。该系统可包括设置在待处理部件的相对端部上的一对固定板。可将一对内套管插入部件中从而密封部件的一部分。根据应用，内套管可以是可重复使用的并且由柔性或刚性材料制成。阳极可通过内套管的特征结构定位在部件内。当需要时，外套管可在固定板之间延伸以密封部件的外部。在一些实施方案中，钩状固定杆可延伸穿过固定板并且可被构造成将电流传导到部件。该系统可被构造成允许流体循环通过部件以实现部件内部的暴露区域的镀覆，其中暴露区域由套管限定并且限定在阳极周围。该系统准确且重复地限定待处理的部件的表面以匹配使用中的要求，被有效地应用和移除，并且可重复使用。此外，该系统具有保持部件的所有区域不被镀覆干燥的有益能力。

参见图1至图5，体现为与多步骤镀覆工艺一起使用的装置20涉及使部件22移动通过多个阶段23-25以获得所需的表面光洁度。在其他实施方案中，可采用不同数量的阶段。在当前实施方案中，装置20包括承载部件22并且由传送机28传送的遮蔽和密封系统26。传送机28由系统26的固定杆32接合。传送机28包括具有用于工件22和反电极/阳极杆33的单独电路的工作杆30。部件22组装在系统26中，装载在传送机28上，并且在阶段23处浸入容纳在槽36中的溶液34中，如图1所示。在槽36中，部件22经受初始处理，该初始处理可以是准备用于表面处理修整的预处理工艺，或者可以是表面处理操作的一部分。在多个实施方案中，预处理工艺可清洁部件22以准备适当的修整。溶液34可包含基于部件22的材料和所需的表面预处理而选择的一种或多种化学品。在多个实施方案中，预处理工艺可涉及多个槽36中的多于一种溶液34。在部件22的表面准备进行修整时，该部件的表面可诸如用酸蚀剂或其他溶液34活化。溶液34可具有不希望与稍后的处理溶液混合的性质，因此系统26被构造成抑制交叉污染，如下文进一步所述。当预处理完成时，由系统26承载的部件22从溶液34中取出并由传送机28向前传输，如图2所示。在多个实施方案中，冲洗槽(未示出)及其相关工艺步骤可被包括在工艺槽36、40、44之间，例如，其中需要或优选地在移至下一个工艺槽36、40、44之前移除所有工艺溶液。

在阶段24处，将部件22浸入容纳于槽40中的溶液38中，如图3所示。在槽40中，部件22可经历涂覆材料的沉积。在一些实施方案中，可选择溶液38而不是涂覆材料的沉积物来实现部件22自身的表面材料的变化。在当前实施方案中，涂覆材料是镀覆材料。可采用部件22上的电沉积，这通过工作杆30与部件22的电连接以及与反电极/阳极杆33的单独电连接来实现。在部件22的仅一部分上可能需要表面处理，因此系统26被构造成遮蔽和密封部件的不希望暴露于溶液34、38、42的那些区域，如下文进一步所述。在溶液38中的处理完成之后，如由系统26和传送机28承载的部件22从溶液38中取出并如图4所示向前传输。

在阶段25处，将部件22浸入槽44中的溶液42中以进行附加处理，如图5所示。溶液42可以是实现所需的表面处理/修整的另一步骤。在一些实施方案中，可选择溶液42以向在槽40中实现的工艺提供后处理。例如，溶液42可提供在前一阶段24中沉积的材料的钝化。在其它实施方案中，溶液42可提供对部件22的其它期望的处理。在槽44中处理之后，可从系统26中取出部件，并根据所涉及的产品和应用的需求进一步处理该部件。

遮蔽和密封系统26包括固定系统，并且在图6中更详细地示出。部件22(不可见)被包封在外套管50中，该外套管在一对套管环52、54之间延伸。套管环52、54分别由一对固定板56、58保持，固定板56、58设置在部件22的相对端部并且通过两个固定杆32夹在一起。在一些实施方案中，套管环52、54可以结合到固定板56、58中，这可以通过消除两个潜在的液体通路来增强防泄漏系统。固定钩60接合固定杆32，使得系统26可易于装载到传送机28上以及从传送机卸除。阳极杆33延伸穿过固定板56。在当前实施方案中，起泡器62由固定板58承载，以有助于产生流体流进入和通过系统26。

系统26的附加细节在所参考的图7的剖视图中可见。在该实施方案中，部件22为大致圆柱形形状并且包括与纵向孔66相交的横孔64。纵向孔66包括各种直径的区段，包括需要对表面70进行处理的区段68。表面70是纵向孔66内部的部件22的内表面，并且与部件22的端部72、74间隔开，使得表面70的遮蔽和处理具有挑战性。为了在表面70处提供对处理区76的精确限定，系统26为部件22的其他区域提供精确的遮蔽和不透流体的密封。

部件22适配在外套管50内，并且O形环80、82分别设置在固定板56、58与套管环52、54之间。O形环84、86设置在套管环52、54与外套管50之间。因此，部件22容纳在其外表面88上的密封环境中。部件22由固定板56、58经由插入的端盖90、92承载。端盖90适配在固定板56的开口94内。O形环96、98设置在端盖90与固定板56之间以提供外表面88的附加密封。端盖92适配在固定板58中的沉孔台阶100内，该沉孔台阶围绕穿过固定板58的开口102。O形环104设置在端盖92与固定板58之间以提供外表面88的附加密封。端盖90抵靠部件22的端部72并且包括从端部72延伸到纵向孔66中的延伸部106。延伸部106抵靠部件22偏置内套管110。端盖92抵靠部件22的端部74并且包括从端部74延伸到纵向孔66中的延伸部108。延伸部108抵靠部件22偏置内套管122。

端部72与处理区76之间的部件22的内部由内套管110密封。内套管110由柔性材料诸如硅树脂制成，以易于插入到纵向孔66中并提供密封。内套管110包括环形放大区段112，该环形放大区段密封横孔64并且接合纵向孔66中的台阶114以用于精确定位。内套管110包括邻近端部72设置在延伸部106与部件22之间的环形区段116，以用于改善密封。内套管110为大致中空且圆柱形的形状。端盖90包括与开口94对准的通孔118，使得流体可通过固定板56、端盖90和内套管110传递到处理区76，其中在内套管110与部件22之间的区域120中的部件22的表面被遮蔽并密封以保持不透流体和干燥。

端部74与处理区76之间的部件22的内部由内套管122密封。内套管122也由柔性材料诸如硅树脂制成，以易于插入到纵向孔66中并提供密封。内套管122包括环形放大区段124，该环形放大区段接合纵向孔66中的台阶126以用于精确定位。内套管122包括邻近端部74设置在延伸部108与部件22之间的环形区段128，以用于改善密封。内套管122为大致中空且圆柱形的形状。端盖92包括与开102对准的通孔140，使得流体可通过固定板58、端盖92和内套管122传递到处理区76，其中在内套管122与部件22之间的区域130中的部件22的表面被遮蔽并密封。系统26遮蔽和密封除处理区76中的表面70之外的部件22的所有表面。

阳极132在处理区76中居中并且由内套管110、122保持在适当位置。在当前实施方案中，阳极132可为惰性/不溶性阳极，并且可涂覆有材料诸如混合金属氧化物、镀铂钛。在一些实施方案中，阳极132可以是可溶的。阳极132在台阶134中在内套管110的放大区段112处接合，并且在台阶136中在内套管122的放大区段124处接合。这将阳极132定位在用于处理表面70的期望位置处。阳极杆33延伸穿过内套管110、通孔118和开口94。起泡器62通过安装环138承载在固定板58上，并且以开102和通孔140为中心。起泡器62有助于在处理期间引起流体流动。流体通常穿过开102、通孔140、内套管122、处理区76、内套管110、通孔118和开口94以使流体循环，以用于表面70的处理。流体的循环也可由于由处理工艺引起的处理区76中气泡的形成而引起。该构造还允许流体在从一种溶液移动到另一种溶液时易于从系统26中排出，以防止从槽到槽的溶液残留和污染，并且在处理期间保持未处理区域干燥。在完成处理工艺时，固定板56、58和固定杆32被解开，并且部件22易于从系统26移除。套管110、122由于其柔性性质而易于从纵向孔66内取出。例如，内套管110可经过处理表面70移除并从端部74取出。

在图8的实施方案中示出了另选的内套管方法，其中为简单起见省略了固定杆32和起泡器62。在该示例中，由于纵向孔155的形状，部件150适于在遮蔽和密封系统26中使用刚性内套管152、154。固定板56、58、套管环52、54和外套管150在其各自的界面处包括用于密封的O形环156-159。考虑到内套管152、154的刚性性质，在与内套管152、154的界面处提供附加的O形环160-166以用于密封目的，包括在端盖157和固定板56、58处。内套管152承载O形环162、163，并且内套管154承载O形环164、165。内套管152、154准确地限定处理区170，该处理区位于部件150的表面172上，并且部件150的所有其他表面被系统26遮蔽和密封。在该实施方案中，内套管154的刚性性质允许省略邻近固定板58的端盖。套管152、154接合并定位阳极132，并且允许表面处理溶液循环通过系统26和处理区170。

通过前述实施方案，精确地限定了处理区，并且遮蔽并密封了未处理的表面以在处理期间保持干燥。该系统允许流体易于循环到处理区并且易于排出以防止截留和交叉污染。内套管的使用有利于精确且可重复地限定待处理的表面。该系统提供高性价比、高效的遮蔽方法，并且在处理后易于移除。该系统支持使用具有多个步骤的表面处理工艺，诸如难以遮蔽位置的镀镍。

虽然在本发明的前述具体实施方式中已呈现了至少一个示例性实施方案，但是应当理解存在大量的变型形式。还应当理解，一个示例性实施方案或多个示例性实施方案仅是示例，并且不旨在以任何方式限制本发明的范围、适用性或构型。相反，前述具体实施方式将为本领域的技术人员提供一种用于实现本发明的示例性实施方案的便利路线图。应当理解，在不脱离如所附权利要求书中阐述的本发明的范围的情况下，可对示例性实施方案中描述的元件的功能和布置进行各种改变。

Claims (10)

1.一种用于部件的表面处理的系统，所述系统包括：

第一固定板和第二固定板，所述第一固定板和所述第二固定板设置在所述部件的彼此相对端部上；

至少一个内套管，将所述至少一个内套管插入所述部件中，以遮蔽和密封所述部件的至少一部分；

外套管，所述外套管在所述固定板之间延伸以密封所述部件的外部；和

至少一个固定杆，所述至少一个固定杆在所述第一固定板和所述第二固定板之间延伸并且将所述第一固定板和所述第二固定板耦接在一起，

其中所述系统被构造成实现所述部件的暴露区域的表面处理，所述暴露区域的至少一部分邻近所述至少一个内套管设置。

2.根据权利要求1所述的系统，所述系统包括阳极，所述阳极接合所述至少一个内套管并且通过所述至少一个内套管定位在所述部件内。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述部件包括限定孔的内表面，所述暴露区域包括位于面向所述阳极的所述内表面上的处理区。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个固定杆被构造成传导电流并且通过所述第一固定板和所述第二固定板与所述部件电耦接。

5.根据权利要求4所述的系统，所述系统包括位于所述至少一个固定杆上的钩，所述钩被构造成与传送机耦接。

6.根据权利要求1所述的系统，所述系统包括端板，其中所述端板耦接在所述第一固定板与所述至少一个内套管之间。

7.根据权利要求6所述的系统，所述系统包括端盖，其中：

所述至少一个内套管包括中空形状，

所述第一固定板和所述第二固定板各自限定开口，

所述端盖限定通孔，并且

所述系统被构造成允许流体循环穿过所述部件并穿过所述至少一个内套管，穿过所述第一固定板和所述第二固定板的所述开口并穿过所述通孔。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一固定板限定开口并且包括邻近所述至少一个内套管设置的阳极，其中所述阳极包括延伸穿过所述第一固定板的所述开口的阳极杆。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个内套管限定所述部件内的表面处理区，所述表面处理区包括所述暴露区域。

10.根据权利要求9所述的系统，其中除了在所述表面处理区中之外，所述部件的所有表面均被密封干燥。

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