CN205152360U - 一种管件内孔表面电镀装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种管件内孔表面电镀装置，属于电镀技术领域；包括：升降机构1、控制机构2、阳极机构3、阴极机构4、执行机构5、辅助机构6和整流器7；升降机构用于提供阳极机构升降的平台；控制机构用于控制阳极机构行程、升降及电镀时间、温度，其通过采集温度反馈信号与给定信号对比，把电镀温度精确控制在工艺范围；阳极机构用于与整流器阳极连接并在待镀管件内部反复运动；执行机构用于固位待电镀管件，并将其通过阴极机构与整流器阴极连接；辅助机构用于提供执行机构的电镀溶液环境；整流器用于与电源连接，提供电镀过程的稳定电流。对比现有技术，本实用新型具有保证镀层外观色泽一致性和镀层厚度均匀性，提高产品合格率的效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种管件内孔表面电镀装置，属于电镀技术领域。
背景技术
目前传统的管件内孔表面镀铬采用固定阳极镀铬方法，即镀铬过程中阴极机构挂接于镀铬槽阴极导电杆上，垂直吊挂在镀铬槽中，通过阴极导电杆连接导通负极。阳极棒穿过管两端的上下帽定位，通过上下螺栓紧固于管内膛的中心位置上；阳极棒上端与放置于镀槽上的阳极导电杆采用挂接式导通正极。通过控制整流器输出电流大小及镀铬时间达到设定的镀层厚度。
传统方法适用于直径大于45mm，长径比小于20的管内孔镀铬。若管内径小于45mm，长径比大于20，按照固定阳极方法进行内孔镀铬时，存在以下缺陷：
1)由于内腔溶液的对流速度慢，阴极附近消耗了的铬离子得不到及时补充；镀件轴向温差较大，导致镀层外观色泽不一致，影响镀层硬度及脆性。
2)大长径比的镀铬阳极制作工艺性差；可承受的电流值低，同时管上下端电压降损失较大，与内膛表面同轴度不易保证导致镀层厚度不均匀，沉积速度慢。以直径为30mm，长径比为40的炮管为例，采用传统镀铬方法，阳极棒长度为1800mm，镀铬后内膛镀层的均匀性差，轴向径向厚度偏差最大为0.025mm，不能满足火炮内膛镀铬尺寸技术要求，影响火炮射击的初速和精度。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服已有技术的缺陷，解决大长径比的管件内孔镀层外观色泽不一致，镀层均匀性差的问题，提出一种管件内孔表面电镀装置。
本实用新型的思想是将传统的阳极固定结构改进为阳极在内孔移动的结构，阳极棒长度缩短至传统方法的1/4，阳极棒在升降机构的带动下在管件内孔上下往复移动，电解液在阴阳极之间快速流动，可改善工件内部和外部的槽液交换，有利于提高电流密度，镀液上下温差减小，避免内孔槽液的浓差极化，减小镀层外观色泽差异，确保厚度的均匀性。
本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的：
一种管件内孔表面电镀装置，包括：升降机构、控制机构、阳极机构、阴极机构、执行机构、辅助机构和整流器；升降机构用于提供阳极机构升降的平台；控制机构用于控制阳极机构行程、升降及电镀时间、温度，其通过采集温度反馈信号与给定信号对比，把电镀温度精确控制在工艺范围；阳极机构用于与整流器阳极连接并在待镀管件内部反复运动；执行机构用于固位待电镀管件，并将其通过阴极机构与整流器阴极连接；辅助机构用于提供执行机构的电镀溶液环境；整流器用于与电源连接，提供电镀过程的稳定电流；
连接关系：
升降机构分别与控制机构和阳极机构连接，用于在控制机构作用下带动阳极机构在执行机构内往复运动；执行机构与阴极机构固定连接，其主要部件为待电镀管件；执行机构置于辅助机构中，辅助机构用于盛放电镀溶液；阳极机构与阴极机构分别连接整流器的正、负极，从而执行机构亦连通负极。
进一步的，所述电镀溶液为镀铬溶液，其主要成分是铬酐、硫酸。
进一步的，所述升降机构由限位销钉、卷扬机、提升钢丝绳、主体支撑架，旋转臂架和导向轮机构组成，旋转臂架可以主体支撑架为轴心周向运动，其通过限位销钉与主体支撑架固位连接，提升钢丝绳一端通过旋转臂架和主体支撑架上的导向滑轮组与卷扬机连接，在卷扬机的作用下做上下往复运动，从而带动与其另一端相连的设备随之运动。
进一步的，所述控制机构，由依次连接的可编程逻辑控制器PLC和变频器组成，用于控制阳极行程、升降及电镀时间，控制机构通过采集热电阻的温度反馈信号与给定信号对比，把镀铬温度精确控制在工艺范围。
进一步的，所述阳极机构由依次连接的集电头、阳极电缆、阳极棒组成，集电头一方面与升降机构固位连接，通过升降机构带动其运动，一方面与整流器阳极连接。
进一步的，所述阳极机构还包括套在阳极棒上的上导向套和下导向套，保证阳极棒能在待电镀管件内孔中心位置上下滑动而不碰到管内孔臂。
进一步的，所述执行机构由管、接长管、卡箍组成，待电镀的管上下两端分别通过卡箍与接长管连接，同时还通过固位于阴极机构与电源负极相连。
进一步的，所述阴极机构由阴极V形座、阴极挂架组成，与电源阴极连通，阴极V形座固定在辅助机构上，阴极挂架置于阴极V形座上，阴极V形座、阴极挂架由能够导电的硬质材料制成。
进一步的，所述辅助机构由槽、溶液组成，溶液置于槽中，槽由绝缘材料制成。
进一步的，所述辅助机构还包括温度感应器和阴极导电座，温度感应器置于溶液中并与控制机构相连，用于向控制机构反馈溶液的实时温度；阴极导电座通过电缆与整流器阴极连接，同时提供阴极机构的固位支撑；阴极导电座由能够导电的硬质材料制成。
工作原理
电镀过程中，控制机构与升降机构连接控制阳极机构的升降，执行机构与阴极机构固定连接后放置于镀槽边阴极导电座上，垂直吊挂在镀槽内的电镀溶液中；整流器与阳极机构、阴极机构连接，控制电流的大小；电镀溶液在阳极棒的带动下在管内上下循环流动，控制电镀溶液中的阳离子(如镀铬溶液中的Cr3+)在工艺范围内，电镀溶液中设置有温度感应器，温度感应器与控制机构连接反馈温度大小。阳极棒通过阳极电缆与升降机构连接，在升降机构的带动下，阳极棒沿管内膛表面做上下往复运动，控制机构控制阳极棒往复的次数最终达到设定的镀层厚度。
有益效果
本实用新型提出的管件内孔表面电镀装置，对比传统的固定阳极法内孔电镀技术，可适用于各种规格直径、长径比的管件内孔镀层(如镀铬)。阳极长度缩短，制作工艺性好，与内膛同轴度好、管两端电压降损失小，承受的电流值提高；能够改善管内膛表面电镀溶液的对流，改善镀液温差。具有保证镀层外观色泽一致性和镀层厚度均匀性，提高产品合格率的效果。本方法的实施填补了同行管类部件电镀技术的空白。
附图说明
图1为本实用新型实施例一种管件内孔表面镀铬装置组成结构示意图；
图2为升降机构组成结构示意图；
图3为阳极机构组成结构示意图；
图4为执行机构组成结构示意图；
图5为阴极机构组成结构示意图，图5(a)为主视图，图5(b)为剖视图。
附图标记：1-升降机构，2-控制机构，3-阳极机构，4-执行机构，5-阴极机构，6-辅助机构，7-整流器，11-限位销轴，12-卷扬机，13-提升钢丝绳，14-主体支撑架，15-旋转臂架，16-导向滑轮组，31-集电头，32-阳极电缆，33-阳极棒，34-上导向套，35-下导向套，41-管，42-接长管，43-卡箍，51-阴极V形座，52-阴极挂架，61-槽，62-溶液，63-阴极导电座
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的优选实施方式做详细说明。
具体实施时，以镀铬为例对本实用新型装置进行详细说明，如图1所示，为依据本实用新型提出的装置结构装配的一种管件内孔表面镀铬用装置，由图中可以看出，其包括升降机构1，控制机构2，阳极机构3，执行机构4，阴极机构5，辅助机构6，整流器7；
升降机构1，用于提供阳极机构3升降的平台，使阳极棒33沿管41内壁做上下往复运动，如图2所示，其由限位销钉11、卷扬机12、提升钢丝绳13、主体支撑架14，旋转臂架15和导向轮机构16组成，旋转臂架15可以主体支撑架14为轴心周向运动，其通过限位销钉11与主体支撑架14固位连接，提升钢丝绳13通过旋转臂架15和主体支撑架14上的导向滑轮组16与卷扬机12连接，在卷扬机12的作用下做上下往复运动，当其令一端连接有其它部件时，进而带动相连部件运动。
控制机构2，由依次连接的可编程逻辑控制器PLC和变频器组成，用于控制阳极棒行程、升降及电镀时间、温度；其通过采集热电阻的温度反馈信号与给定信号对比，把镀铬温度精确控制在工艺范围。
阳极机构3，用于将整流器7的正极电流导通至阳极棒33，如图3所示，其由依次连接的集电头31、阳极电缆32、阳极棒33组成，其中集电头31上的吊环与升降机构1上的提升钢丝绳13固定连接，集电头31上侧面的铜鼻与整流器7通过电缆连接导通电流，集电头31底部的铜接头与阳极棒33通过电缆连接，将整流器7电流最终导通至阳极棒33。此外，为保证阳极棒33能在管41内孔中心位置上下滑动而不碰到管内孔臂，阳极机构3还包括套在阳极棒33上的上导向套34、下导向套35，上导向套34、下导向套35分别安装于阳极棒33外圆两端。
执行机构4，如图4所示，由管41、接长管42、卡箍43组成，待镀铬的管41上下两端分别通过卡箍43与接长管42连接。电镀完成后，管41内膛表面将沉积铬镀层。
阴极机构5，如图5所示，由阴极V形座51、阴极挂架52组成。用于将整流器7的负极电流导通至管41。阴极V形座51固定在镀铬槽61两端的阴极导电座63上。电镀时，将阴极挂架52两边的铜锥形头放置在阴极V形座51上定位导电。阴极V形座51和阴极挂架52均由能够导电的硬质材料制成，如铜。
辅助机构6由槽61、溶液62组成，溶液62置于槽61中，为提供阴极机构5的固位支撑，辅助机构6包括阴极导电座63，其可以直接置于地面，也可以置于其它与大地连接的导电装置，便于将多余电荷导入大地，槽61可以直接置于地面或通过其它装置进行固位，也可以固位于阴极导电座63上。如图5所示为固位于阴极导电座63上。槽61由绝缘材料制成，阴极导电座63由能够导电的硬质材料制成，如铜。由于阴极机构5与阴极导电座63直接相连，而其均是由导电材料制成，因此将其任何一个与整流器7阴极相连都可以，为便于操作，本实施例中将整流器7阴极与阴极导电座63相连。由于本例主要是镀铬，因此溶液62的主要成分是铬酐、硫酸。
上述组成部件间的连接关系为：升降机构1与控制机构2连接，阳极机构3上阳极棒33通过集电头31与升降机构1连接，执行机构4与阴极机构5连接，阴极机构5放置于辅助机构6的阴极导电座63上后，执行机构4垂直吊挂在装有溶液62的槽61中。阳极机构3、阴极机构5与整流器7连接导通电流。启动控制机构2，阳极棒33沿执行机构4上管41内膛表面做上下往复运动，通过控制整流器7输出电流的大小和阳极棒33往复的次数达到设定的镀层厚度。
应用如图1所示装置进行镀铬的具体过程如下：
第一步：将升降机构1上的旋转臂架15与主体支撑架14通过限位销轴11固定旋转臂架15电镀工作时的位置；
第二步：卷扬机12固定于主体支撑架14后方地面上，将提升钢丝绳13一头与卷扬机12上的卷筒固定，将其另一头穿过旋转臂架15和主体支撑架14顶端的导向滑轮组16后，与阳极机构3上集电头31上的吊环固定连接；
第三步：集电头31通过电缆与整流器7正极连接；
第四步：将上导向套34、下导向套35安装于阳极棒33两端，集电头31上的铜接头通过阳极电缆32与阳极棒33接通，从而将与电缆连接的整流器8电流导通至阳极棒33上；
第五步：将内膛经清洗处理的管41，与接长管42连接，通过卡箍43紧固定于管41两端，连接形成执行机构4；
第六步：通过阴极机构5上阴极挂架52下端半圆卡箍将执行机构4上的管41连接固定，执行机构4通过固定在阴极挂架52上电缆与整流器7负极连接导电；
第七步：启动控制机构2，设置阳极棒14的行程、温度及电镀时间，调节阳极棒14运动起始位置；再启动整流器7，先进行50s的“阳极处理”(又称反电，即把待镀铬的管41作为阳极，把阳极棒33作为阴极)，然后将整流器调为正向镀铬；逐步升至正常工艺条件电流密度，阳极棒33沿执行机构4上管41内膛表面做上下往复运动，通过控制整流器7输出电流的大小和阳极棒33往复的次数达到设定的镀层厚度。电镀过程中，在阳极棒33的带动下，镀铬溶液62在阴阳极之间的环状空间循环流动；
第八步：电镀完成后，关闭控制机构2和整流器7，将阴极机构5和执行机构4吊出槽61后拆卸，冲洗管41内膛表面并交验。
上述方法的主要工艺参数如下：
镀液温度：70±4℃
电流密度：阳极处理：35A/dm2，正向镀铬：45A/dm2
阳极棒往返移动速度：1m/min
阳极棒长度：450mm
镀液成分：铬酐150-180g/L；Cr3+：3-5g/L
上、下导向套与管臂间隙：1mm
试验结果
经本实用新型和传统方法镀铬试验检测对比结果显示：
1)采用本实用新型装置及方法，管内孔轴向温差小，镀层色泽一致。镀后经沿管件轴向解剖，在自然光照明条件下目测检查，镀层呈均匀光滑的乳白色泽。而传统法检查显示沿着轴向，镀层颜色由乳白色泽渐变为光亮色。
2)对于大长径比的管件内孔镀铬，采用本实用新型装置及方法，阳极棒可保证与内膛表面的同轴度，镀层厚度均匀。以30mm口径，长径比40的管件为例，本实用新型按照金相测厚法镀层轴向径向厚度最大偏差值为0.01mm，而传统方法厚度最大偏差值为0.025mm。
以上所述的具体描述，对本实用新型的目的、技术方案和优点益处都进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种管件内孔表面电镀装置，其特征在于：包括升降机构(1)，控制机构(2)，阳极机构(3)，执行机构(4)，阴极机构(5)，辅助机构(6)，整流器(7)；升降机构(1)用于提供阳极机构(3)升降的平台；控制机构(2)用于控制阳极机构(3)行程、升降及电镀时间、温度，其通过采集温度反馈信号与给定信号对比，把电镀温度精确控制在工艺范围；阳极机构(3)用于与整流器(7)阳极连接并在待镀管件内部反复运动；执行机构(4)用于固位待电镀管件，并将其通过阴极机构(5)与整流器(7)阴极连接；辅助机构(6)用于提供执行机构(4)的电镀溶液环境；整流器(7)用于与电源连接，提供电镀过程的稳定电流；
连接关系：
升降机构(1)分别与控制机构(2)和阳极机构(3)连接，用于在控制机构(2)作用下带动阳极机构(3)在执行机构(4)内往复运动；执行机构(4)与阴极机构(5)固定连接，其主要部件为待电镀管件；执行机构(4)置于辅助机构(6)中，辅助机构(6)用于盛放电镀溶液；阳极机构(3)与阴极机构(5)分别连接整流器(7)的正、负极，从而执行机构(4)亦连通负极。
2.根据权利要求1所述的一种管件内孔表面电镀装置，其特征在于：所述电镀溶液为镀铬溶液，其主要成分是铬酐、硫酸。
3.根据权利要求1所述的一种管件内孔表面电镀装置，其特征在于：所述升降机构(1)由限位销钉(11)、卷扬机(12)、提升钢丝绳(13)、主体支撑架(14)，旋转臂架(15)和导向滑轮组(16)组成，旋转臂架(15)可以主体支撑架(14)为轴心周向运动，其通过限位销钉(11)与主体支撑架(14)固位连接，提升钢丝绳(13)一端通过旋转臂架(15)和主体支撑架(14)上的导向滑轮组(16)与卷扬机(12)连接，在卷扬机(12)的作用下做上下往复运动，从而带动与其另一端相连的设备随之运动。
4.根据权利要求1所述的一种管件内孔表面电镀装置，其特征在于：所述控制机构(2)，由依次连接的可编程逻辑控制器PLC和变频器组成，用于控制阳极行程、升降及电镀时间，控制机构通过采集热电阻的温度反馈信号与给定信号对比，把镀铬温度精确控制在工艺范围。
5.根据权利要求1所述的一种管件内孔表面电镀装置，其特征在于：所述阳极机构(3)由依次连接的集电头(31)、阳极电缆(32)、阳极棒(33)组成，集电头(31)一方面与升降机构(1)固位连接，通过升降机构(1)带动其运动，一方面与整流器(7)阳极连接。
6.根据权利要求5所述的一种管件内孔表面电镀装置，其特征在于：所述阳极机构(3)还包括套在阳极棒(33)上的上导向套(34)和下导向套(35)，保证阳极棒(33)能在待电镀管件内孔中心位置上下滑动而不碰到管内孔臂。
7.根据权利要求1所述的一种管件内孔表面电镀装置，其特征在于：所述执行机构(4)由管(41)、接长管(42)、卡箍(43)组成，待电镀的管(41)上下两端分别通过卡箍(43)与接长管(42)连接，同时还通过固位于阴极机构(5)与电源负极相连。
8.根据权利要求1所述的一种管件内孔表面电镀装置，其特征在于：所述阴极机构(5)由阴极V形座(51)、阴极挂架(52)组成，与电源阴极连通，阴极V形座(51)固定在辅助机构(6)上，阴极挂架(52)置于阴极V形座(51)上，阴极V形座(51)、阴极挂架(52)由能够导电的硬质材料制成。
9.根据权利要求1所述的一种管件内孔表面电镀装置，其特征在于：所述辅助机构(6)由槽(61)、溶液(62)组成，溶液(62)置于槽(61)中，槽(61)由绝缘材料制成。
10.根据权利要求1所述的一种管件内孔表面电镀装置，其特征在于：所述辅助机构(6)还包括温度感应器和阴极导电座(63)，温度感应器置于溶液(62)中并与控制机构(2)相连，用于向控制机构(2)反馈溶液(62)的实时温度；阴极导电座(63)通过电缆与整流器(7)阴极连接，同时提供阴极机构(5)的固位支撑；阴极导电座(63)由能够导电的硬质材料制成。
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