CN114318321B - 一种超声辅助镀金属装置 - Google Patents

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本发明公开了一种超声辅助镀金属装置，包括传动装置、滚筒和超声振动装置，超声振动装置由工具头7、变幅杆9、换能器10和超声电源11组成，滚筒由外筒3、内筒4、环形隔板5和支撑板6组成，环形隔板5和支撑板6将外筒3和内筒4之间的空间分割为多个独立的工作腔，工件14放置在工作腔内，外筒3的内壁与内筒4的外壁上分别设有与支撑板6配合的卡槽A301和卡槽B401，内筒4、环形隔板5和支撑板6上均设有可使金属粉末15通过的微孔，工具头7穿过外筒3的上端盖插入内筒4内，传动装置由电机18，主动齿轮16和被动齿轮17组成，本发明借助超声振动产生的空化气泡在破裂时放出的能量，形成高速射流和回旋流，增加了金属粉末与工件的接触机会，加快了镀层的形成。

Description

一种超声辅助镀金属装置
技术领域
本发明涉及材料表面技术领域，特别涉及超声辅助机械镀金属的装置和方法。
背景技术
机械镀是一种在常温常压下利用物理、化学吸附沉积和机械碰撞使金属粉在工件表面形成镀层的工艺。
典型的机械镀金属工艺是把经过镀前处理的工件放入机械转动的滚筒中，在滚筒中加入适量水，并根据预定的镀层厚度加入金属粉和药剂，最后加入玻璃珠作为冲击介质，利用冲击介质的碰撞作用加快金属粉末沉积，并且转动的滚筒能够形成一个具有碰撞和搓碾作用的流态环境，这样在化学药剂和机械碰撞的共同作用下使工件的表面形成镀层。但是，随着玻璃珠服役时间的延长，其光滑的表面会因摩擦和碰撞会出现小的麻点，进而在镀金属过程中粘结金属粉形成金属球(金属层包裹玻璃珠)，造成金属粉的浪费和镀层质量缺陷，而且时间长易造成污染，玻璃珠若被油脂污染，将会造成镀层出现脱落的现象甚至是镀不上。
发明内容
本发明的目的是提供一种超声辅助镀金属装置和方法，解决传统机械镀金属工艺中玻璃珠在长期服役中因表面摩擦和碰撞出现小的麻点，在镀金属过程中粘结金属粉造成金属粉浪费、镀层质量缺陷和污染问题，以及玻璃珠被油脂污染，造成的镀层脱落甚至是镀不上的问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种超声辅助镀金属装置，包括传动装置、滚筒和超声振动装置，其特征在于，所述超声振动装置通过支架固定在工作台上，所述超声振动装置由工具头、变幅杆、换能器和超声电源组成，所述滚筒底部与被动齿轮固结，并可绕固定在工作台上的转轴旋转，滚筒外壁与安装在保持架上的滚轮配合，保持架固定在工作台上，所述滚筒由外筒、内筒、环形隔板和支撑板组成，环形隔板和支撑板将外筒和内筒之间的空间分割为多个独立的工作腔，工件放置在工作腔内，外筒的内壁与内筒的外壁上分别设有与支撑板配合的卡槽A和卡槽B，内筒、环形隔板和支撑板上均设有可使金属粉通过的微孔，工具头穿过外筒的上端盖插入内筒内，所述传动装置由电机，主动齿轮和被动齿轮组成，主动齿轮由固定在工作台上的电机驱动。
优选的，所述超声振动装置的振动频率为20-30kHz，振幅为10-20微米。
优选的，所述内筒、环形隔板和支撑板上设置的微孔形状为圆形，直径为3-5mm。
滚筒的组装顺序为，首先将内筒放入外筒中，并使卡槽A和卡槽B的位置对齐，将第一层的支撑板插入卡槽A和卡槽B中，把工件放入工作腔内，将环形隔板放在支撑板上；然后继续将第二层的支撑板插入卡槽A和卡槽B中，把工件放入工作腔内，将环形隔板放在支撑板上；按照该顺序，依次放入所有环形隔板。
本发明的有益效果在于，通过将工具头插入盛有水的滚筒内，工具头发出的超声波使液体产生瞬态压力变化，进而在工具头的底部产生大量的空化气泡，气泡在溃灭时会形成高速射流和冲击波，并伴随着大量能量的释放，促使变幅杆底部流体朝底部运动，形成射流型声流，变幅杆两侧的流体虽未受到超声辐射力的直接作用，但是由于流体的黏性效应较大，两侧流体在射流型声流的黏性力剪切作用下形成方向相反的回旋运动，使金属粉末充分分布在滚筒内的各个工作腔内；此外，空化气泡的溃灭为水和金属粉的运动提供了很大的的动能，大大增加了金属粉与待镀工件的接触机会，进而加快镀层的形成；为了防止工件影响射流型声流的形成，采用内筒将超声振动装置与工作腔隔离。
为了防止在工件在镀金属过程中堆积在一起，采用环形隔板和支撑板将外筒和内筒之间的空间分割为多个独立的工作腔，并在隔板、支撑板和内筒上设置大量供金属粉末通过的微孔，使工件和金属粉能够均匀分布在滚筒各个工作腔内，以保证镀层的质量和均匀性；考虑到将工件放入工作腔时的便利性与可靠性，外筒的内壁与内筒的外壁上分别设有与支撑板配合的卡槽A和卡槽B。
附图说明
图1为本发明装置整体剖面图。
图2为本发明装置示意图。
图3为本发明装置中滚筒内部结构示意图。
图4为本发明装置中滚筒内部俯视图。
图5为本发明装置外筒结构图。
图6为本发明装置内筒结构图。
图中标记：
1-工作台；2-转轴；3-外筒；4-内筒；5-环形隔板；6-支撑板；7-工具头；8-支架；9-变幅杆；10-换能器；11-超声电源；12-滚轮；13-保持架；14-工件；15-金属粉；16-主动齿轮；17-被动齿轮；18-电机；301-卡槽A；401-卡槽B。
具体实施方式
实施例1
下面根据具体实施例对本发明作进一步说明，参见图1-图6，一种超声辅助镀金属装置，包括传动装置、滚筒和超声振动装置，其特征在于，所述超声振动装置通过支架8固定在工作台1上，所述超声振动装置由工具头7、变幅杆9、换能器10和超声电源11组成，所述滚筒底部与被动齿轮17固结，并可绕固定在工作台1上的转轴2旋转，滚筒外壁与安装在保持架13上的滚轮12配合，保持架13固定在工作台1上，所述滚筒由外筒3、内筒4、环形隔板5和支撑板6组成，环形隔板5和支撑板6将外筒3和内筒4之间的空间分割为多个独立的工作腔，工件14放置在工作腔内，外筒3的内壁与内筒4的外壁上分别设有与支撑板6配合的卡槽A301和卡槽B401，内筒4、环形隔板5和支撑板6上均设有可使金属粉末15通过的微孔，工具头7穿过外筒3的上端盖插入内筒4内，所述传动装置由电机18，主动齿轮16和被动齿轮17组成，主动齿轮16由固定在工作台1上的电机18驱动。
超声振动装置的振动频率为20kHz，振幅为10微米。
内筒4、环形隔板5和支撑板6上设置的微孔形状为圆形，直径为3mm。
滚筒的组装顺序为，首先将内筒4放入外筒3中，并使卡槽A301和卡槽B401的位置对齐，将最底层的支撑板6插入卡槽A301和卡槽B401中，把工件14放入工作腔内，将环形隔板5放在支撑板6上；然后继续将第二层的支撑板6插入卡槽A301和卡槽B401中，把工件14放入工作腔内，将环形隔板5放在支撑板6上；按照该顺序，依次放入所有环形隔板5。
实施例2
下面根据具体实施例对本发明作进一步说明，参见图1-图6，一种超声辅助镀金属装置，包括传动装置、滚筒和超声振动装置，其特征在于，所述超声振动装置通过支架8固定在工作台1上，所述超声振动装置由工具头7、变幅杆9、换能器10和超声电源11组成，所述滚筒底部与被动齿轮16固结，并可绕固定在工作台1上的转轴2旋转，滚筒外壁与安装在保持架13上的滚轮12配合，保持架13固定在工作台1上，所述滚筒由外筒3、内筒4、环形隔板5和支撑板6组成，环形隔板5和支撑板6将外筒3和内筒4之间的空间分割为多个独立的工作腔，工件14放置在工作腔内，外筒3的内壁与内筒4的外壁上分别设有与支撑板6配合的卡槽A301和卡槽B401，内筒4、环形隔板5和支撑板6上均设有可使金属粉末15通过的微孔，工具头7穿过外筒3的上端盖插入内筒4内，所述传动装置由电机18，主动齿轮16和被动齿轮17组成，主动齿轮16由固定在工作台1上的电机18驱动。
超声振动装置的振动频率为30kHz，振幅为20微米。
内筒4、环形隔板5和支撑板6上设置的微孔形状为圆形，直径为5mm。
滚筒的组装顺序为，首先将内筒4放入外筒3中，并使卡槽A301和卡槽B401的位置对齐，将最底层的支撑板6插入卡槽A301和卡槽B401中，把工件14放入工作腔内，将环形隔板5放在支撑板6上；然后继续将第二层的支撑板6插入卡槽A301和卡槽B401中，把工件14放入工作腔内，将环形隔板5放在支撑板6上；按照该顺序，依次放入所有环形隔板5。

Claims (4)

1.一种超声辅助镀金属装置，包括传动装置、滚筒和超声振动装置，其特征在于，所述超声振动装置通过支架（8）固定在工作台（1）上，所述超声振动装置由工具头（7）、变幅杆（9）、换能器（10）和超声电源（11）组成，所述滚筒底部与被动齿轮(17)固结，并可绕固定在工作台（1）上的转轴（2）旋转，滚筒外壁与安装在保持架（13）上的滚轮（12）配合，保持架（13）固定在工作台（1）上，所述滚筒由外筒（3）、内筒（4）、环形隔板（5）和支撑板（6）组成，环形隔板（5）和支撑板（6）将外筒（3）和内筒（4）之间的空间分割为多个独立的工作腔，工件（14）放置在工作腔内，外筒（3）的内壁与内筒（4）的外壁上分别设有与支撑板（6）配合的卡槽A（301）和卡槽B（401），内筒（4）、环形隔板（5）和支撑板（6）上均设有可使金属粉末（15）通过的微孔，工具头（7）穿过外筒（3）的上端盖插入内筒（4）内，所述传动装置由电机（18），主动齿轮（16）和被动齿轮（17）组成，主动齿轮（16）由固定在工作台（1）上的电机（18）驱动。
2.根据权利要求1所述的一种超声辅助镀金属装置，其特征在于：所述超声振动装置的振动频率为20-30kHz，振幅为10-20微米。
3.根据权利要求1所述的一种超声辅助镀金属装置，其特征在于：所述内筒（4）、环形隔板（5）和支撑板（6）上设置的微孔形状为圆形，直径为3-5mm。
4.根据权利要求书1所述的一种超声辅助镀金属装置，其特征在于：所述滚筒的组装顺序为，首先将内筒（4）放入外筒（3）中，并使卡槽A（301）和卡槽B（401）的位置对齐，将最底层的支撑板（6）插入卡槽A（301）和卡槽B（401）中，把工件（14）放入工作腔内，将环形隔板（5）放在支撑板（6）上；然后继续将第二层的支撑板（6）插入卡槽A（301）和卡槽B（401）中，把工件（14）放入工作腔内，将环形隔板（5）放在支撑板（6）上；按照该顺序，依次放入所有环形隔板（5）。
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