EA031092B1

EA031092B1 - Гальваническая установка для нанесения покрытия и способ ее функционирования

Info

Publication number: EA031092B1
Application number: EA201400428A
Authority: EA
Inventors: И. Харри Шааф; Сергей Николаевич Белов
Original assignee: И. Харри Шааф; Сергей Николаевич Белов
Priority date: 2014-01-30
Filing date: 2014-05-06
Publication date: 2018-11-30
Also published as: EP2910669B1; EP2910669A3; EA201400428A1; EP2910669A2

Abstract

Изобретение относится к гальванической установке для нанесения покрытий и к способу ее функционирования при покрытии поверхности детали, включенной в качестве рабочего электрода, с помощью соответствующего, согласованного с соответствующим наносимым слоем находящегося в емкости для хранения рабочего раствора с веществом покрытия заданной концентрации и подключения детали к противоэлектроду на заданную продолжительность времени нанесения покрытия. Чтобы иметь возможность осуществления быстрого и эффективного покрытия, с помощью циркуляции рабочего раствора по меньшей мере через один подводящий трубопровод и по меньшей мере один отводящий трубопровод на поверхности отрегулирован заданный поток рабочего раствора для установления той же самой концентрации вещества покрытия, как и в объеме рабочего раствора.

Description

031092 Bl

031092 В1

Изобретение относится к гальванической установке для нанесения покрытия и к способу ее функционирования для покрытия поверхности детали, включенной в качестве рабочего электрода, посредством выбранного для соответствующего наносимого слоя, находящегося в емкости для хранения рабочего раствора с веществом для покрытия заданной концентрации и подключения детали к противоэлектроду на заданную продолжительность нанесения покрытия.

Для гальванического покрытия деталей ванна заполняется электролитом, и между противоэлектродом и деталью прикладывается напряжение, так что в зависимости от состава электролита, приложенного напряжения и электрохимических свойств детали вследствие проходящего между противоэлектродом и деталью тока, на детали осаждается слой. При этом может наноситься не подходящее для покрытия соответствующей детали вещество, между тем сначала наносится один или несколько слоев посредников и/или предусматриваются этапы способа, включающие кондиционирование. Между двумя этапами нанесения покрытия при этом осуществляются соответствующие процессы промывки детали. Например, на деталь из алюминия может наноситься прочный слой меди, но прежде наносится слой никеля. Между ними предусмотрены соответствующие этапы очистки и кондиционирования. Чтобы иметь возможность последовательного проведения процесса нанесения покрытия с несколькими этапами покрытия, последовательно или как известно, например, из DE 2944401 A1, по кругу устанавливается соответствующее число рабочих емкостей, между которыми с помощью транспортного устройства, транспортирующего деталь или серию деталей от одной рабочей емкости в следующую рабочую емкость, последовательно выполняется серия необходимых этапов нанесения покрытия и обработки. При этом каждая рабочая емкость заполнена жидкостью, соответствующей этому этапу обработки, - электролитом, промывочным раствором, раствором для кондиционирования и тому подобным и должна снабжаться с помощью соответствующего обеспечения, например, мешалкой, предназначенной для достаточного перемешивания электролита в рабочей емкости, при необходимости нагревательным устройством, подводом и отводом для заполнения и опорожнения. В частности, для больших деталей, например деталей авиационных двигателей, турбин и подобных деталей, затраты и потребность в пространстве, в частности потребность в пространстве в горизонтальном направлении для установленных наготове рабочих емкостей, а также транспортного устройства велики, так что затраты среди прочего на здания, в которых это все размещается, и на земли, занятые под строительство, очень велики. Кроме того, непрерывно при этом производстве изменяется содержимое рабочих емкостей, так что из-за образования шлама рабочие емкости через предусмотренные промежутки времени очищаются, и установка в течение этого времени должна простаивать. Далее из-за шламовых отходов имеются высокие нагрузки, связанные со сбором и утилизацией отходов.

Поэтому задачей изобретения является предложение гальванической установки для нанесения покрытия и способа ее функционирования, которые делают возможным эффективное и быстрое покрытие детали и дают меньше промышленных отходов.

Задача решается с помощью объекта п.1 формулы изобретения и признаков способа согласно п.10 формулы изобретения. Зависимые от них пункты формулы изобретения воспроизводят предпочтительные формы осуществления.

Предложенная гальваническая установка для нанесения покрытия служит для покрытия поверхности детали любой формы, включенной в качестве рабочего электрода. Покрытие осуществляется с помощью одного или нескольких процессов покрытия и при необходимости проводимых перед, в промежутках или после процессов кондиционирования, очистки и/или тому подобного с помощью выбранного для соответствующего наносимого слоя и процесса покрытия рабочего раствора. Рабочий раствор содержится предпочтительно в емкости для хранения, согласованной с химическими свойствами и его физическими свойствами, такими как температура, плотность и объем, например, из полипропилена (PP), поливинилиденфторида (PVDF) или подобного. Другие емкости для хранения могут иметь наготове раствор для кондиционирования и очистки.

Рабочий раствор содержит вещество для покрытия в заданной концентрации. Под веществом для покрытия следует понимать, например, соли металлов, субстраты, которые способствуют покрытию с помощью оксидирования поверхности, например анодирования или подобного. Деталь в качестве рабочего электрода соединяется с противоэлектродом, предпочтительно химически инертным противоэлектродом из высококачественной стали, титана и тому подобного, так что вся доля реагента, вступившего в химическую реакцию, получается из рабочего раствора. В зависимости от вида образования покрытия катодный или анодный - рабочий электрод включается как катод или анод и противоэлектрод соответственно как анод или катод. Особенно предпочтительным образом сама рабочая емкость является образованной токопроводящей внутренней ванной, другая часть рабочей емкости или подобное, находящееся в электролитическом контакте с рабочим раствором, образовано в качестве противоэлектрода. Поэтому противоэлектроды могут быть интегрированы, например, в рабочую емкость, подводящий или отводящий трубопровод.

Для получения предпочтительно комплектного покрытия предусмотрена заданная продолжительность покрытия, которая регулируется в зависимости от предусмотренной толщины покрытия, полноты покрытия, поверхности подлежащей покрытию детали и тому подобного вручную или в зависимости от

- 1 031092 электрических величин автоматически.

Для достижения более короткого времени полного и высококачественного покрытия и пренебрежимо малых электролитических отходов, как, например, электродного шлама, циркуляция рабочего раствора осуществляется таким образом, что по меньшей мере через один подводящий трубопровод и по меньшей мере один отводящий трубопровод на покрываемой поверхности отрегулирован заданный поток рабочего раствора, который ведет к установлению той же концентрации вещества для покрытия на покрываемой поверхности, как в объеме, как основной массе рабочего раствора (масса). Это означает, что перепад концентрации, возникающий на поверхности при покрытии, уменьшается от поверхности в средний объем рабочего раствора в основном благодаря установленному потоку. Благодаря уменьшению перепада на поверхности появится эффективная концентрация вещества для покрытия и продукты реакции покрытия будут эффективно отводиться с помощью предлагаемого обтекания поверхности, так что скорость покрытия возрастает и образуется высококачественное покрытие. Циркуляция рабочего раствора может осуществляться в укороченном циркуляционном контуре при исключении емкости для хранения или при интеграции емкости для хранения. В частности, при наличии больших поверхностей и/или небольших объемов рабочего раствора может быть предпочтительно для предотвращения большого снижения концентрации вещества для покрытия включение в циркуляционный контур емкости для хранения во время циркуляции.

При этом с помощью циркуляции в зависимости от покрываемой детали относительно ее покрываемой поверхности на поверхности может создаваться ламинарный или турбулентный поток. При этом рабочий раствор на поверхность может подаваться под острым углом к поверхности предпочтительно меньше 30°, особенно предпочтительно 15°. В качестве альтернативы или дополнительно подводящие рабочий раствор трубопроводы могут располагаться под соответственно острым углом в стенке рабочей емкости, отстоящей от поверхности. Это может, в частности, в круглой рабочей емкости привести в основном к тангенциальному ускорению рабочего объема, так что отстоящая поверхность будет обтекаться с высокой относительной скоростью и тем самым потоком для установления той же концентрации вещества для покрытия, как в объеме рабочего раствора.

Согласно предпочтительной форме осуществления с помощью по меньшей мере двух направленных друг против друга подводящих трубопроводов может создаваться турбулентное, предпочтительно трехмерное завихрение рабочего раствора. При этом подводящие трубопроводы могут быть направлены друг против друга так, что турбулентный поток создается в объеме рабочего раствора, например, размещенного в рабочей емкости, в размере, что на поверхности имеет место достаточное обтекание, чтобы постоянно соответственно компенсировать концентрацию субстрата для покрытия, уменьшающуюся вследствие электрохимической реакции обмена, на покрываемой поверхности и в концентрации агента объема рабочего раствора. Например, при кольцеобразной детали с поверхностью, подлежащей покрытию с обеих сторон, может быть предусмотрено образование на обеих сторонах детали подводящего трубопровода для поступления потока рабочего раствора под острым углом, причем оба частичных потока обеих сторон образованы встречными, так что в целом в рабочей емкости образуется турбулентный поток при столкновении частичных потоков, например, вверху и внизу полого цилиндра детали. При этом дополнительно может быть преимуществом, если в рабочей емкости, в которой размещена деталь между различными положениями, предпочтительно различными гидростатическими высотами предусмотрен соединительный трубопровод. Таким образом, наряду с образованием турбулентности в плоскости осуществляется перенос турбулентности на гидростатическую высоту рабочей емкости, так что образовано особенно эффективное трехмерное турбулентное обтекание наружной и внутренней поверхности, имеющей форму полого цилиндра детали.

В другой предпочтительной форме осуществления для покрытия поверхности, предусмотренной внутри детали, сама деталь образует рабочую емкость. Для создания обтекания поверхности для уменьшения или элиминирования перепада концентрации между поверхностью и объемом рабочего раствора предусмотрена циркуляция рабочего раствора, устанавливающая необходимое обтекание поверхности. При этом деталь точно также образована в качестве рабочего электрода. Противоэлектрод может быть установлен во внутреннем пространстве детали или снаружи, например расположен на подводящем и/или отводящем трубопроводе, на изолированных по отношению к детали присоединительных элементах или тому подобном.

Согласно другой предпочтительной форме осуществления гальваническая установка для нанесения покрытия может быть выполнена таким образом, что для покрытия заданной поверхности детали предусмотрена прикрывающая поверхность и уплотняющая наружу рабочая емкость по меньшей мере с одним подводящим трубопроводом и по меньшей мере одним отводящим трубопроводом. Рабочая емкость может быть образована, например, в виде колпака и прикрывать полную поверхность или часть ее, так что может производиться частичное покрытие поверхности детали. В рабочей емкости может быть интегрирован противоэлектрод или при соответствующей изоляции в отношении к детали рабочая емкость в комплекте может служить в качестве противоэлектрода.

Гальваническая установка для нанесения покрытия для автоматизирования процесса покрытия нескольких друг за другом покрываемых деталей может снабжаться устройством для автоматической сме

- 2 031092 ны деталей и, по меньшей мере, устройством для нанесения покрытия, покрывающим, по меньшей мере, заданную часть поверхности, с содержащей заданную часть рабочей емкостью, по меньшей мере одним подводящим трубопроводом и по меньшей мере одним отводящим трубопроводом. При этом детали могут подводиться и отводиться посредством устройства автоматической смены деталей. В зависимости от образования и количества однократно или многократно покрываемых поверхностей детали могут устанавливаться несколько устройств для нанесения покрытия для одной или нескольких поверхностей, предусмотренных снаружи и/или внутри детали. При этом могут покрываться одновременно, например, несколько деталей и/или образовываться несколько покрытий на одной или нескольких поверхностях. Предпочтительной система выполнена в виде карусели, в которой по кругу подводятся и отводятся детали, так что может осуществляться непрерывный цикл покрытия. Предложенные рабочие емкости, например, в виде колпачков, установленных на поверхности детали, могут автоматически устанавливаться на поверхностях или деталях. При стоящих рабочих емкостях детали могут погружаться в рабочую емкость друг за другом. При этом может быть предусмотрена одна единственная рабочая емкость, в которой во время нескольких этапов покрытия и/или этапов очистки и/или кондиционирования сменяется соответствующий рабочий раствор.

Согласно предпочтительной форме осуществления гальванической установки для нанесения покрытия между емкостью для хранения и рабочей емкостью предусмотрены по меньшей мере два расположенные на различных геометрических позициях рабочей емкости подводящих трубопровода и, по меньшей мере, отводящий трубопровод, причем для заполнения рабочего объема к подводящим трубопроводам подключен объемный поток от емкости для хранения в направлении рабочей емкости, для опорожнения рабочего объема подключен объемный поток от рабочей емкости к емкости для хранения и на время проведения покрытия в циркуляционный контур с различными направлениями поступающих в рабочую емкость объемных потоков включены два подводящих трубопровода с или без включения емкости для хранения. С помощью обоих включенных в направлении рабочей емкости объемных потоков достигается особенно быстрое заполнение рабочей емкости, в то время как с помощью переключения объемных потоков возможно особенно быстрое опорожнение рабочей емкости. Во время нанесения покрытия с помощью закрытия отводящих трубопроводов и перекачивания рабочего раствора с помощью включенных друг против друга объемных потоков достигается особенно хорошая циркуляция рабочего раствора в рабочей емкости. Если эффективным способом должны поддерживаться концентрация вещества для покрытия, повышенная температура рабочего раствора и тому подобное, емкость для хранения может включаться в циркуляционный контур подводящих трубопроводов. При этом для каждого подводящего трубопровода может быть предусмотрен включаемый двунаправлено относительно объемного потока насос и между подводящими трубопроводами и отводящими трубопроводами клапаны переключения, обеспечивающие соответствующие объемные потоки и их смену.

Предпочтительно предусмотрена одна единственная рабочая емкость, в которой электролиты как рабочие растворы - насколько это необходимо - сменяются от этапа к этапу обработки. Вследствие этой смены кинематического протекания процесса с помощью только одной единственной рабочей емкости и в основном свободно располагаемых к ней емкостей для хранения может экономиться существенная потребность в пространстве, и, по меньшей мере, можно отказаться от больше не задаваемого упрощенным транспортным устройством кинематического расположения, так что в целом становится возможной более благоприятная дифференциация требуемых объемов. Далее благодаря экономии более дорогих по сравнению с емкостями для хранения рабочих емкостей снижаются затраты. Рабочая емкость может иметь форму трубы или бокала. Особенно предпочтительным способом при переоборудовании обычной гальванической установки с несколькими рабочими емкостями они могут дальше применяться в качестве емкостей для хранения и, например, располагаться над ними. Далее имеющиеся электролиты могут, как правило, применяться дальше.

Соединенные с рабочей емкостью емкости для хранения содержат рабочие растворы, образующие в ванне для гальванизации необходимую для этапа обработки, соответственно упомянутую среду, например раствор электролита, промывочный раствор или моющую среду, раствор для кондиционирования или тому подобное. Под раствором электролита следует при этом понимать проводящий электрический ток раствор с заданной концентрацией электроактивного компонента и составляющей обратной последовательности, так что при соблюдении закона электронейтральности на детали при образовании слоя наступает процесс разрядки и на противоэлектроде в равном объеме замена заряда противоположным зарядом. Электроактивный компонент может быть представлен ионом металла, например катионом меди, катионом никеля, например, гидратированным и/или комплексно соединенным с помощью связанных атомов, органическим ионом, заряженным с помощью функциональных групп, например, компонентом смолы или тому подобным. В зависимости от заряда катодный катион может уменьшаться, причем в качестве противодействия на противоэлектроде, например, вода оксидируется с образованием кислорода. В редких случаях при анодном включении детали отрицательно заряженное вещество может осаждаться с помощью оксидирования с образованием слоя, причем на противоэлектроде вода восстанавливается с образованием водорода. Процессы нанесения покрытия могут осуществляться с помощью постоянного тока, импульсов тока и тому подобного. Последующие этапы кондиционирования, как электролитиче

- 3 031092 ское полирование, сатинирование и тому подобное, могут производиться при подключении переменной составляющей при том же или измененном электролите. Противоэлектрод образован предпочтительно из химически неактивного материала, например, предпочтительным образом из высококачественной стали, из титана или с титановым покрытием, из благородного металла или с покрытием из благородного металла. Чтобы получить равномерное покрытие, дальше форма противоэлектрода может быть представлена имитацией наружной формы детали при соблюдении заданного расстояния.

Промывочный раствор или моющая среда в простейшем случае могут быть представлены водой или, например, смесью воды с органическими растворителями, нейтрализующим раствором, комплексующим металл раствором или тому подобным. При этом вода сама по себе не должна содержаться в емкости для хранения, а может с помощью отдельно управляемого подсоединения подводиться к рабочей емкости.

Рабочая емкость образована из инертного материала, например, высококачественной стали или соответственно стали с покрытием, например стали с покрытием из синтетического материала, из синтетического материала с соответствующей несущей конструкцией или тому подобного. Для улучшения качества покрытия рабочая емкость может быть образована с подогревом, предпочтительно термостатированной. Кроме того рабочая емкость может быть образована с возможностью закрытия. Все емкости для хранения образованы из того же самого инертного для содержимого материала, например, высококачественной стали или синтетического материала с соответствующей несущей структурой. В качестве альтернативы емкость для хранения может быть подобрана для соответствующего содержимого, например образована из соответствующего инертного материала или с покрытием из него.

Для загрузки рабочей емкости содержимым одной из емкостей для хранения, необходимым для этапа обработки, соответствующая емкость для хранения соединена с рабочей емкостью соответственно по меньшей мере одним подводящим трубопроводом и имеет по меньшей мере один отводящий трубопровод. Подвод и возврат рабочих растворов осуществляется с помощью трубопроводов и соответствующих насосов и клапанов. При геодезическом расположении емкостей для хранения над рабочей емкостью рабочие растворы могут подводиться к рабочей емкости благодаря возникающему при этом гидростатическому давлению. Для обеспечения возврата рабочих растворов предпочтительным образом сток с помощью трубопровода для возврата соединен с емкостью для хранения и при необходимости предусмотрен насос для выравнивания гидростатического уровня заполнения. Также соответственно предусмотрены переключаемые клапаны, благодаря которым становится возможным направленное заполнение и опорожнение рабочей емкости с различным содержимым емкостей для хранения, а также при необходимости промывка водой.

Согласно предпочтительной форме осуществления с помощью соответствующих устройств обнаружения может регистрироваться измененное вследствие обработки, например, покрытия содержание веществ, в частности израсходованных веществ электролита, и опять пополняться с помощью соответствующего подводящего устройства. Например, может регистрироваться величина pH и измененные величины pH снова устанавливаются с помощью соответствующих кислот или оснований. Далее с помощью устройства для обнаружения могут регистрироваться активные в части покрытия вещества, например содержание меди или никеля в электролите, и израсходованное количество подводиться с помощью высококонцентрированных растворенных их солей посредством подводящего устройства. Далее в подводящих трубопроводах и отводящих трубопроводах в емкостях для хранения или на выходе рабочей емкости могут быть предусмотрены фильтровальные устройства, так что образовавшиеся внезапно осадки могут непрерывно фильтроваться и может предотвращаться образование шлама.

Предложенный способ посвящен функционированию предложенной гальванической установки для нанесения покрытия и содержит управление технологическим процессом, по меньшей мере, для управления притоком и оттоком рабочих растворов в рабочую емкость, управления продолжительностью покрытия и управления циркуляцией рабочего раствора на поверхности. Дополнительно с помощью управления технологическим процессом может осуществляться управление устройством для автоматической смены деталей для подачи и отвода деталей и при необходимости их перемещения при многоступенчатом процессе покрытия. При этом для управления продолжительностью покрытия оказалось особенно предпочтительным прекращение осуществляемого покрытия при создании покрытия с более низкой проводимостью по сравнению с электрической проводимостью поверхности до покрытия, если заданная электрическая величина между рабочим электродом и противоэлектродом достигает заданного предельного значения. Это означает, что, например, при покрытии детали из алюминия или его сплавов и нанесения элоксаль-покрытия покрытие прерывается, если, например, ток покрытия снижается до заданной величины, напряжение покрытия поднимается до заданной величины, заданное количество электричества израсходовано или достигнуто другое предельное значение электрической величины. Благодаря предложенной эффективной циркуляции при этом достигается полное покрытие с помощью концентрации тока покрытия на еще не имеющих покрытия частях поверхности, имеющих более высокую проводимость по сравнению с изолирующим элоксаль-покрытием, так что полное покрытие наступает, прежде чем достигается предусмотренное предельное значение выбранной электрической величины.

С помощью предложенного способа функционирование описанной гальванической установки для

- 4 031092 нанесения покрытия осуществляется таким образом, что в единственной рабочей емкости, в которую один за другим подаются электролиты, содержащиеся в емкости для хранения, необходимые для процесса покрытия, соответственно в соответствующем электролите проводится процесс покрытия, затем он снова удаляется и при необходимости между двумя поступлениями электролита предусматривается процесс промывки. Для этого предпочтительно полностью автоматизированным блоком управления осуществляется питание соответствующим содержимым емкостей для хранения в заданном количестве с помощью переключения клапанов, предусмотренных, например, на входах и выходах емкостей для хранения или рабочей емкости, управления одним или несколькими насосами, при необходимости устанавливается заданная температура ванны, устанавливается предложенная циркуляция содержимого рабочей емкости на электродах как-то противоэлектрод и деталь, прикладывается заданное напряжение, например, в зависимости от процесса покрытия или кондиционирования, постоянное напряжение, линейные стадии импульса напряжения, циклы напряжения и тому подобное на предопределенное время и содержимое рабочей емкости откачивается назад в соответствующую емкость для хранения или выбрасывается.

В предпочтительной форме осуществления способа электролит во время процесса покрытия может непрерывно циркулировать между рабочей емкостью и емкостью для хранения. Таким образом, по меньшей мере, уменьшается влияние, например, обеднения электролита, изменения величины pH вследствие выделения кислорода и других факторов во время покрытия. Кроме того, благодаря устанавливающемуся потоку возникает конвекция, так что при необходимости можно отказаться от мешалки. Этот этап способа может быть предпочтительным также для подводимых из емкостей для хранения растворов для промывки и кондиционирования.

Далее в предпочтительном способе с помощью блока управления или вручную может в текущем порядке контролироваться и при превышении предельного значения ограничиваться содержание принимающих участие в покрытии веществ электролита с помощью того, что через соответствующие устройства для подвода пополняются израсходованные вещества.

Способ можно упростить благодаря тому, что в качестве промывочного раствора применяется вода, которая не содержится в емкости для хранения, причем в предусмотренную систему трубопроводов вода подводится и отводится извне. Для этого могут быть предусмотрены управляемые блоком управления клапаны. Находящаяся под предварительным напором вода может соответствовать давлению в трубопроводе или напор может быть создан насосом.

Изобретение более подробно поясняется с помощью примеров осуществления, представленных на фиг. 1-6. При этом показывают:

фиг. 1 - схематическое изображение первой части гальванической установки для нанесения покрытия;

фиг. 2 - второй части гальванической установки для нанесения покрытия;

фиг. 3 - поперечное сечение рабочей емкости на фиг. 1;

фиг. 4 - продольное сечение рабочей емкости на фиг. 3;

фиг. 5 - измененная по сравнению с гальванической установкой для нанесения покрытия на фиг. 1 и 2 гальваническая установка для нанесения покрытия;

фиг. 6 - другая измененная по сравнению с гальваническими установками для нанесения покрытия на фиг. 1, 2 и 5 гальваническая установка для нанесения покрытия.

Фиг. 1 и 2 представляют схематически устройство гальванической установки для нанесения покрытия 1. При этом на фиг. 1 показана рабочая емкость 2, образованная в виде полого цилиндра, содержащая объем 3 рабочего раствора, в который вводится и из которого выводится с помощью устройства 5 для автоматической смены деталей деталь 4 в виде полого цилиндра. Для этого деталь 4 установлена на крепежных элементах 6, распределенных по периметру с зажимом наружу, из которых изображен только один элемент. Крепежные элементы 6 служат одновременно для подвода тока, так что металлическая деталь 4 служит в качестве рабочего электрода 7.

В погруженном состоянии детали 4 стенки 8, 9 рабочей емкости 2, заполненной в зависимости от этапа процесса, например, электролитом, моющей жидкостью, жидкостью для кондиционирования, чистящей жидкостью и тому подобным, образуют своим внутренним и наружным периметром противоэлектрод 10. Рабочая емкость 2 приведена в соответствие с контуром детали 4 для образования небольших и соответствующих площадям поверхности 11 детали 4 площадей противоэлектрода 10 и для минимизирования объема 3 рабочего раствора. Во время процесса покрытия, включающего этапы очистки, кондиционирования, покрытия рабочая емкость 2 закрыта крышкой 12. Может быть предусмотрено отсасывание газов, возникающих в процессе нанесения покрытия.

Рабочая емкость 2 имеет большое число подводящих трубопроводов для каждого подводимого рабочего раствора, из которых для наглядности в представленном примере осуществления показаны только подводящие трубопроводы 13, 14 для подвода рабочего раствора, образованного в качестве электролита. Остальные подводящие трубопроводы расположены соответственно подводящим трубопроводам 13, 14 по периметру. Подводящий трубопровод 13 входит под острым углом предпочтительно 15 к наружному периметру в рабочую емкость 2, в то время как подводящий трубопровод 14 входит в рабочую емкость 2

- 5 031092 под острым углом 15° к внутреннему периметру рабочей емкости 2, разумеется, в противоположном направлении, то есть с учетом положения по отношению к подводящему трубопроводу 13 с углом - 15°.

В рабочей емкости 2 предусмотрен центральный отсек 15, который разделяется на отдельные отсеки 16, 17 с образованием соответствующей емкости 18 для хранения. В отсеке 15 установлен трубопровод 19 для измерения уровня рабочего раствора в рабочей емкости 2. Далее в отсеке 15 предусмотрен сливной трубопровод 20. Между отсеком 15, выполненным в нижней части рабочей емкости 2, и рабочей емкостью 2 предусмотрен введенный сверху в рабочую емкость 2 соединительный трубопровод 21.

Подводящий трубопровод 13 и отсек 16 снабжены насосом 23, а подводящий трубопровод 14 и отсек 17 снабжены насосом 24. Из емкости 18 для хранения, облицованной внутри стойким к соответствующему рабочему раствору синтетическим материалом, выходит трубопровод 25, по которому рабочий раствор спускается из емкости 18 для хранения и снова направляется в нее. Для этого с трубопроводом 25 предусмотрены прямые подводящие трубопроводы 26, 27 к насосам 23, 24 и соответственно впадающие перед насосами трубопроводы 28, 29. Отсеки 16, 17 соответственно между насосами 23, 24 и емкостью 18 для хранения выходят в подводящие трубопроводы 26, 27.

Для управления объемными потоками рабочей жидкости предусмотрены клапаны 30-40 в качестве запорных клапанов, управляемые предпочтительно пневматически с помощью управления технологическим процессом.

Отсюда для соответствующего процесса покрытия образуется следующая последовательность: для заполнения рабочей емкости 2 оба насоса 23, 24 приводятся в режим нагнетания и накачивают рабочий раствор из емкости 18 для хранения в рабочую емкость 2 до тех пор, пока в ней не будет достигнут заданный уровень заполнения. При этом клапаны 30, 34, 35, 36, 38 открыты и клапаны 31, 32, 33, 37, 40, 41 закрыты. Как только достигается заданный уровень заполнения, рабочий раствор в рабочей емкости 2 для получения турбулентного обтекания поверхности 11 детали 4 запускается с помощью обоих насосов 23, 24 в циркуляционный контур через отводящие трубопроводы 16, 17. При этом насос 24 включается на режим всасывания, а насос 23 остается в режиме нагнетания. Клапаны переключаются следующим образом: клапаны 30, 33, 34, 37, 38, 40 открыты, а клапаны 31, 32, 35, 36, 41 закрыты. Таким образом рабочий раствор посредством насоса 23 через подводящий трубопровод 13 накачивается в рабочую емкость 2. С помощью этого на поверхности 11 создается турбулентный поток. Через соединительный трубопровод 21 насос 24 засасывает выходящий за пределы рабочий раствор в отводящий трубопровод 17. Через клапан 37, насос 24 и клапаны 33, 30 рабочий раствор поступает снова к насосу 23. После окончания покрытия рабочий раствор снова отсасывается, так что оба насоса 23, 24 включаются на режим всасывания и у рабочей емкости 2 открываются клапаны 39, 40 и закрывается клапан 38. В области насосов клапаны 31, 32, 33, 37 открываются и клапаны 31, 33, 35, 36 закрываются, так что рабочий раствор через отводящие трубопроводы 16, 17 и через трубопроводы 28, 29 засасывается в емкость 18 для хранения. В качестве альтернативы или дополнительно подобным образом могут быть предусмотрены другие подобные циркуляционные контуры.

Фиг. 3 и 4 представляют поперечное сечение и продольный разрез рабочей емкости 2 с подводящими трубопроводами 13, 14 и другими трубопроводами 13a, 14a для заполнения другими рабочими растворами других емкостей для хранения, чтобы иметь возможность проведения друг за другом нескольких этапов обработки в той же самой рабочей емкости 2. Как видно на фиг. 3 и 4, подводящие трубопроводы 13, 13a, 14, 14a под острым углом, например 15° подведены к стенкам 8, 9 рабочей емкости 2, так что создаются два противоположных по направлению вращения, изображенных с помощью стрелок объемных потока 50, 51 тангенциально к стенкам 8 и 9 и тангенциально к поверхности 11 детали 4. Посредством соединительного трубопровода 21, переносящего изображенный стрелками, объемный поток 52 в вертикальном направлении рабочей емкости 2, объемные потоки 50, 51, 52, в частности, у торцевых сторон детали 4 таким образом завихряются с друг другом, что на поверхности 11 возникает трехмерный турбулентный поток. Турбулентный поток вызывает интенсивный обмен вещества на поверхности 11, так что тотчас отводятся продукты реакции электрохимической реакции покрытия без образования твердых веществ и осадков и концентрация вещества покрытия на поверхности в основном остается равной концентрации вещества для покрытия в рабочем растворе. Это способствует образованию высококачественного покрытия с высокой скоростью реакции и таким образом к сокращению продолжительности покрытия. В том же смысле внутренняя поверхность рабочей емкости 2, действующая в качестве противоэлектрода, турбулентно обтекается, так что также на ней в основном не происходит загрязнение и осаждение продуктов реакции

Фиг. 5 представляет в упрощенном изображении гальваническую установку 101 для нанесения покрытия альтернативную гальванической установке 1 для нанесения покрытия, представленную на фиг. 1 и 2. В гальванической установке 101 для нанесения покрытия предусмотрено покрытие детали 104 на лежащей внутри поверхности 111, так что деталь сама служит в качестве рабочей емкости 102. В показанном примере осуществления объем 103 рабочего раствора образован с поверхностью 111 посредством нескольких сверлений, отверстия которых закрыты колпачками 153 для образования закрытого объема 103 рабочего раствора. У двух остающихся, расположенных предпочтительно напротив отверстий, с помощью уплотнений 154 герметично установлены подводящий трубопровод 113 и отводящий трубопро

- 6 031092 вод 116. Подводящий трубопровод 113 и отводящий трубопровод 116 образуют циркуляционный контур 155 с емкостью 118 для хранения и насосом 123. С помощью установления заданного объемного потока циркулирующего в контуре 155 рабочего раствора на поверхности 111 с помощью регулируемого, предпочтительно турбулентного потока достигается в основном полное уменьшение перепада концентрации вещества для покрытия от поверхности 111 в направлении среднего объема рабочего раствора. Деталь 104 образована в качестве рабочего электрода. Противоэлектрод предусмотрен предпочтительно на подводящем трубопроводе 113 или на отводящем трубопроводе 116, причем между ними и деталью 104 предусмотрена соответствующая электрическая изоляция.

Фиг. 6 в сильно упрощенном схематическом изображении представляет гальваническую установку 201 для нанесения покрытия для серийного изготовления покрытий на деталях 204, подающихся и отводящихся с помощью устройства 205 для автоматической смены деталей, например с помощью применения нескольких гальванических установок для нанесения покрытия согласно фиг. 5. На вращающемся основании 256 детали 204 с помощью подводящих трубопроводов 213, 214 и отводящих трубопроводов 216, 217 соединены с устройствами 257, 258 для нанесения покрытия, которые образованы из циркуляционных контуров 255, 259 с соответственно подводящими трубопроводами 213, 214, отводящими трубопроводами 216, 217, насосами 223, 224 и емкостями 218, 260 для хранения. Детали 204 с исполнением в соответствие с деталями 104 на фиг. 5 образованы с внутренним пространством с подлежащей покрытию поверхностью. Детали 204 при этом образуют рабочий электрод. Противоэлектрод интегрирован в циркуляционные контуры 255, 259. Подводящие трубопроводы 213, 214 и отводящие трубопроводы 216, 217 с помощью обслуживающей автоматики автоматически присоединяются к ранее позиционированным с помощью вращающегося основания 256 деталям 204. С помощью устройств 257, 258 для нанесения покрытия на одной детали 204 могут последовательно проводиться несколько этапов процесса и или параллельно может проводиться одновременное покрытие нескольких деталей. Подразумевается, что устройство для автоматической смены деталей 204 и вращающееся основание 256 могут заменяться другими автоматическими устройствами.

Перечень позиций:

- гальваническая установка для нанесения покрытий,

- рабочая емкость,

- объем рабочего раствора,

- деталь,

- устройство для автоматической смены деталей,

- крепежный элемент,

- рабочий электрод,

- стенка,

- противоэлектрод,

- поверхность,

- крышка,

- подводящий трубопровод,

13a - подводящий трубопровод,

- подводящий трубопровод,

14a - подводящий трубопровод,

- отводящий трубопровод,

- емкость для хранения,

- нагнетательный трубопровод,

- сливной трубопровод,

- соединительный трубопровод,

- насос,

- трубопровод,

- подводящий трубопровод,

- трубопровод,

- клапан,

- клапан

- клапан,

- 7 031092

- клапан,

- объемный поток,

101 - гальваническая установка для нанесения покрытия,

102 - рабочая емкость,

103 - объем рабочего раствора,

104 - деталь,

111 - поверхность,

113 - подводящий трубопровод,

116 - отводящий трубопровод,

118 - емкость для хранения,

123 - насос,

153 - колпачок,

154 - уплотнение,

155 - циркуляционный контур,

201 - гальваническая установка для нанесения покрытия,

204 - деталь,

205 - устройство для автоматической смены детали,

213 - подводящий трубопровод,

214 - подводящий трубопровод,

216 - отводящий трубопровод,

217 - отводящий трубопровод,

218 - емкость для хранения,

223 - насос,

224 - насос,

255 - циркуляционный контур,

256 - вращающееся основание,

257 - устройство для нанесения покрытия,

258 - устройство для нанесения покрытия,

259 - циркуляционный контур,

260 - емкость для хранения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Гальваническая установка (1, 10, 201) для нанесения покрытия на поверхности (11, 111) детали (4, 104, 204), включенной в качестве рабочего электрода (7), посредством выбранного для соответствующего наносимого слоя, находящегося в емкости (18, 118, 218, 260) для хранения рабочего раствора с веществом для покрытия заданной концентрации и подключения детали (4, 104, 204) к противоэлектроду (10) на заданную продолжительность покрытия, отличающаяся тем, что она содержит обеспечивающие циркуляцию рабочего раствора по меньшей мере один подводящий трубопровод (13, 13a, 14, 14a, 113, 213, 214) и по меньшей мере один отводящий трубопровод (16, 17, 116, 117, 216, 217), причем подводящий трубопровод расположен так, чтобы подвод рабочего раствора происходил под острым углом к поверхности (11, 111) и/или посредством по меньшей мере двух встречно направленных подводящих трубопроводов (13, 14), так что образуется турбулентное, предпочтительно трехмерное завихрение рабочего раствора таким образом, что поверхность (11, 111) детали (4, 104, 204) обтекается потоком с высокой относительной скоростью с той же концентрацией вещества для покрытия, как в объеме рабочего раствора.

2. Гальваническая установка (1) по п.1, отличающаяся тем, что подводящий трубопровод обеспечивает подвод рабочего раствора к поверхности (11) под острым углом.

3. Гальваническая установка (1) по п.1, отличающаяся тем, что в рабочей емкости (2), служащей базой для установки детали (4), между различными позициями, предпочтительно различными гидростатическими высотами, имеется соединительный трубопровод (21).

4. Гальваническая установка (101, 201) по п.1 или 2, отличающаяся тем, что по меньшей мере один подводящий трубопровод (113, 213, 214) и по меньшей мере один отводящий трубопровод (116, 216, 217) сконфигурированы так, чтобы обеспечивалась циркуляция рабочего раствора внутри детали, полость

- 8 031092 которой образует рабочую емкость.

5. Гальваническая установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что содержит герметичную рабочую емкость.

6. Гальваническая установка (1, 201) по любому из пп.1-5, содержащая устройство (5, 205) для автоматической смены детали.

7. Гальваническая установка (1) для нанесения покрытия по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что между емкостью (18) для хранения и рабочей емкостью (2) предусмотрены по меньшей мере два подводящих трубопровода (13, 14), расположенные на различных геометрических позициях рабочей емкости (2), и по меньшей мере один отводящий трубопровод (16, 17), причем для заполнения объема (3) рабочего раствора к подводящим трубопроводам (13, 14) подключены объемный поток от емкости (18) для хранения в направлении рабочей емкости (2), для опорожнения объема (3) рабочего раствора подключен объемный поток от рабочей емкости (2) к емкости (18) для хранения и в течение времени нанесения покрытия в циркуляционный контур включены два подводящих трубопровода (13, 14) с или без включения емкости (18) для хранения с объемными потоками, проходящими с различными направлениями в рабочую емкость (2).

8. Гальваническая установка (1) для нанесения покрытия по п.7, отличающаяся тем, что для каждого подводящего трубопровода (13, 14) предусмотрен включаемый двунаправлено относительно объемного потока насос (23, 24), а между подводящими трубопроводами (13, 14) и отводящими трубопроводами (16, 17) предусмотрены автоматически переключаемые клапаны (30-42).

9. Гальваническая установка (101, 201) для нанесения покрытия по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что для обработки детали (4, 104, 204) перед и/или после нанесения покрытия с помощью дополнительных подводящих и отводящих трубопроводов (13a, 14a, 213, 214, 216, 217) установлены другие емкости (260) для хранения с различными рабочими растворами с возможностью соединения по меньшей мере с одной рабочей емкостью (2), образующей объем рабочего раствора.

10. Способ функционирования гальванической установки (1, 101, 201) для нанесения покрытия согласно пп.1-9, в котором управляют технологическим процессом для управления подачей и сливом рабочих растворов в рабочую емкость (2, 102), управляют продолжительностью нанесения покрытия и управляют циркуляцией рабочего раствора на поверхности (11, 111) детали (104) для достижения турбулентного обтекания поверхности (11, 111) детали (4) с помощью обоих насосов (23, 24).

11. Способ по п.10, в котором с помощью управления технологическим процессом осуществляют управление устройством для автоматической смены детали для подачи и отвода деталей (4, 104, 204) и при необходимости их перемещают при многоступенчатом процессе нанесения покрытия.

12. Способ по п.10 или 11, в котором при создании покрытия с более низкой проводимостью по сравнению с электрической проводимостью поверхности до покрытия осуществляемое покрытие прекращают, если заданная электрическая величина между рабочим электродом (7) и противоэлектродом (10) достигает предельного значения.

- 9 031092

Фиг. 2

Фиг. 3

Фиг. 4

^8 ₌ 4- Р 1 1 т Χί-- Е 1 Ь 1 яо-----------г------1 _г «3

Фиг. 5

Фиг. 6