SU929748A1 - Способ электрохимического формообразовани - Google Patents

Description

(5) СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ФОРМООБРАЗОВАНИЯ

1

Изобретение относитс  к гальваностегии , в частности, к гальванопластическому изготовлению деталей, в том числе полых, например, волноводно-рупорных узлов, и может быть применено дл  изготовлени  деталей, отличных по форме наружной поверхности от оправки, а .также наращивани  ребер, шипов и других объемных элементов рельефа на поверхности металлических деталей, изготовленных другими способами - электрохимического офо.рмовывани  их поверхности.

Известен способ электроосаждени  металлов, в котором с целью улучшени  равномерности распределени  металла процесс ведут при непрерывном подключении покрываемой детали к двум независимым источникам тока при отношений силы тока в анодной и катодной цеп х равному 0,6-0,8 tl.

Этот способ повышает равномерность распределени  металла, однако при этом рационально используетс  только

осаждаемого металла и тока, так как 60-80% (0,6-0,8) осаждаемого металла и тока идет на покрытие дополнительного электрода (катода). В гальванопластике обрастание катода существенно увеличивает его размеры , что приводит к изменению конфигурации электрического пол  и, соответственно , не обеспечивает воспроизводимости распределени  металла на детали. Кроме того, дополнительные электроды могут только снизить избыточную толщину покрыти  на выступающих участках, например кра х плоской детали, но не обеспечивают повышени  толщины покрыти  на зна .чительно углубленных участках сложной поверхности. Кроме того, способ не обеспечивает формование наружной поверхности изделий, отличной от формы оправки.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ элек3929 трохимического нанесени  металла, за ключающийс  в том, что на посто нный ток накладывают анодную составл ющую между покрываемым изделием и дополни тельными электродами, причем, анодну составл ющую накладывают импульсами, амплитуда которых в 1, раз выше амплитуды посто нного тока при часто те импульсов 2-Ц Гц и длительности импульсов 10-20 мс 2 . Этот способ позвол ет получить покрыти  большой толщины при хорошем их качестве. Однако полезное использование металла и тока согласно этом способу составл ет 60-9, так как B-tjO металлу тратитс  на покрытие дополнительного электрода, обрастани которого не позвол ет обеспечить воспроизводимость распределени  металла на детали. Способ также не решает вопроса повышени  равномерности распределени  металла на углубленных участках сложных деталей, например на внутренних углах волноводно-рупор ных узлов, не обеспечивает достаточной воспроизводимости распределени  металла вследствие обрастани  дополнительного электрода и не позвол ет осуществл ть формование наружной поверхности изделий, отличных от формы оправки. Цель изобретени  - повышение точности формообразовани  и исключение непроизводительных потерь осаждаемог металла. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу, включающему наложение на посто нный ток ано ной импульсной составл ющей между формуемым изделием и дополнительным электродом, формуемое изделие экранируют дополнительным электродом, выполненным из пористого или перфорированного материала, обладающего вентильными свойствами в электролите и имеющим с стороны формообразовани  форму готового издели . Способ осуществл етс  следующим образом. При прохождении пр мого (посто нного ) тока дополнительный электрод пол ризуетс  положительно и находитс  в пассивном состо нии. Ток при этом от анодов идет к детали через отверсти  или поры дополнительного электрода, которые заполнены электро литом. Расположение отверстий, их ди аметр, толщина дополнительного электрода и его пористость обеспечивают заданное распределение пр мого тока на поверхности формуемой детали. При импульсах обратного тока дополнительный электрод активируетс  и начинает работать как формообразующий катод - инструмент относительно формуемой поверхности детали, раствор   на ней дендриты, утол1це 1и  на выступах и приближенные к поверхности электрода участки. На удаленных от электрода участках, внутренних углах и т.д., растворение резко замедл етс . Таким образом, предлагаемый способ управл ет распределением металла за счет перераспределени  как пр мого, так и обратного тока в отличие от известного способа, в котором повышение равномерности достигаетс  только за счет избирательного воздействи  обратного тока на отдельные участки детали . Металл, осадившийс  на дополнительном электроде во врем  импульса обратного тока, раствор етс  вначале периода пр мого тока, что исключает потери металла на покрытие дополнительного электрода. Предлагаемый способ может быть реализован в большей части примен емых в гальваностегии электролитов (за исключением фторсодержащих). При этом количество электричества, проход щего за врем  периода обратного тока, не должно превышать 30% от количества электричества, проход щего за период пр мого тока. В противном случае на отдельных участках дополнительного электрода может накапливатьс  металл, преп тствующий нормальному ходу процесса. Рассто ние между изделием и дополнительным электродом должно составл ть 2-15 мм, 2,5- толщины стенки формуемой детали. Процесс формовани  в этом случае можно производить как с протоком электролита , так и при механическом покачивании издели . Рассто ние между перфораци ми электрода должно составл ть не более двух межэлектродных зазоров . В случае формовани  изделий, отличных по форме от первоначальных, пригодны только электролиты, в которых осаждаемый металл не пассивируетс  при высоких значени х плотности тока обратного импульса, а катодный выход по току при этих же значени х плотности тока резко снижен, что необходимо дл  исключени  накоплени 

металла на вспомогательном электроде , которое в этом случае, может привести к короткому замыканию. Снижение скорости осаждени  металла на вспомогательном электроде при высоких плотност х импульса обратного тока достигаетс  вводом конкурирующего иона, разр жающегос  на катоде, В хлористых никелевых электролитах ввод т свободную кислоту, котора  содержит конкурирующий ион водорода. В сульфатные электролиты меднени  в этом случае ввод т нитрат-ион (азотна  кислота до 100 г/л), который практически не вли ет на выход по току при плотност х тока А/дм и снижает его до (5-25%) при высоких плотност х тока (100-500 А/дм). При формовании в этих электролитах напр жение импульсов обратного тока между дополнительным электродом и деталью задают в пределах 6-ЗОВ. Плотность обратного тока по мере приближени  поверхности детали (за счет наращивани  металла) к вспомогательному электроду возрастает до тех пор, пока скорость растворени  металла не станет равной скорости его осаждени  - образуетс  равновесный зазор. В зависимости от заданного напр жени , относительной продолжительности обратного импульса, фактической величины межэлектродного зазора, электропроводности электролита плотность обратного тока, например , в электролитах никелировани  и меднени , устанавливают в 20-200 ра больше плотности пр мого тока. При более низких плотност х тока идет процесс электрополировки, который может дать менее локальный съем металла , а повышение плотности обратного тока свыше двухсрткратной потребует установки источников тока, неоправдано большой мощности. Межэлектродный зазор (относительно готовой детали) составл ет 0,2-1,5 мм. Процесс формовани  при указанных межэлектродных зазорах производ т в протоке электролита . Дополнительные электроды, обладающие вентильными свойствами, могут изготавливатьс  из различных материалов . Вентильными свойствами в кислых электролитах обладают вольфрам , молибден, титан, тантал; в щелочных - титан, тантал; в нейтральных - алюминий; в хлорсодержащих и щелочных, не содержащих крмплексообразователей , - серебро. Наиболее универсальным из этих материалов  вл етс  титан.

Пример 1. На оправку дл  формовани  волноводно-рупорного узла, содержащую четыре внутренних трехгранных угла и шестнадцать внутренних ребер , наращивали медь в электролите следующего состава, г/л;

Медь сернокисла  250 Кислота серна  50

Дополнительный перфорированный электрод был выполнен из титана, межэлектродный зазор составл л 2 мм. Плотность тока в катодный период составл ла 1,5 А/дм , напр жение между анодом и оправкой составл ло 2,5 В. На вспомогательный электрод подавали положительное напр жение 10-12 В относительно формуемого издели . Обратный ток задавали импульсами продолжительностью 10 мс и плотностью 15 А/дм . Импульсы обратного тока подавали пакетом по О-+З импульса с скважностью 10 мс и интервалами между пакетами в 1 мин.

При обратном токе, вспомогательный электрод и аноды пол ризовались до одного и того же потенциала. Оправка вместе с дополнительным электродом периодически покачивалась при электролизе . После наращивани  металла все грани отформованного издели  на рассто нии более 5 мм от внутренних ребер и 10 мм от внутренних трехгранных острых углов имели толщину стенок 0,7 MMt15 причем оправка не имела обычного дл  аналогичных случаев технологического припуска.

Claims (2)

1. Толщина сло  металла на рассто НИИ 7 мм от вершины трехгранного угла была на 30% меньше; чем на гран х. В опыте, проведенном согласно известному способу как с использованием вспомогательных катодов, так и без них, внутренние углы оправки не покрывались при плотност х тока 1,8; 3; 5 A/jOM . Даже толчок тока в 10 А/дм,без дополнительных катодов и в 20 А/дм с вспомогательными катодами не позволил нарастить металл 8 внутренних двугранных. и трехгран . ных углах оправок на рассто нии 3-5 мм от ребер и 5-8 мм от вершины. Пример 2. Осуществл ли формование ребер жесткости на трубе пр моугольного сечени . Состав электролита: Никель хлористый 300 г/л Кислота борна  30 г/л , Сол на  кислота5 мл/л Рабоча  температура 60t2 C Соеш   катодна  пло.тность тока 10 A/flNT- напр жение 8В. Обратный ток задавали импульсами 1о 10 мс, имп/мин. Напр жение 1мпульсов 2 В. Плотность тока 200600 А/дм . Подача обратного тока начиналась после наращивани  сло  никел  0,1-0,3 мм на посто нном токе. Опыт производили с принудительным ПРОТОКОМ электролита. Врем  опыта 8Гч В результате, на трубе были сформированы поперечные ребра высотой 2 мм при толщине покрыти  между ребрами 0,2-0,4 мм. Пример 3 Формование ребер жесткости на трубе пр моугольного сечени . Состав электролита: Медь сернокисла  220 г/л Кислота азотна  100 г/л Натрий хлористый 50 мг/л Температура комнатна . Средн   катодна  плотность тока 6 А/дм. Напр жение на анодах 5В, на дополнительном электроде 15В. Обратный ток задавали импульсами по 10 мс имп. /мин .Напр жение обратного Чока 1бВ,анод имел потенциал вспрмогательного электрода. Плотности тока 300-800 А/дм. Подачу обратного тока начинали после наращивани  сло  меди 0,1-0,3 мм. Опыт проводили в протоке электролита. В результате опыта на трубу наращены ребра высотой 1,5 м при толщине покрыти  вне ребер 0,20 ,Ц мм. Как видно из примеров, предлагаемый способ значительно повышает равномерность покрыти , что позвол ет на детал х особо сложной конфигурации снизить расход металла в ,5 раз, устранить промежуточную механическую обработку формуемого издели  и сократить врем  ее изготовлени  в 812 раз. Кроме того, предлагаемый способ может быть применен дл  получени  конфигурации наружной поверхности осаждаемого металла, отличной от формы первоначального гальванически оформовываемого издели , причем получение необходимой формы определ етс  формой противосто щей поверхности дополнительного электрода. Формула изобретени  Способ электрохимического формообразовани  металлических изделий, включающий наложение на посто нный ток анодной импульсной составл ющей между формуемым изделием и дополнительным электродом, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности формообразовани  и исключени  непроизводительных потерь осаждаемого металла, формуемое изделие экранируют дополнительным электродом , выполненным из пористого или перфорированного материала, обладающего вентильными свойствами в электролите и имеющим с стороны формообразовани  форму готового издели . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР. № , кл. С 25 D 5/00, 19б9.
2. 2.Авторское свидетельство СССР N 717157, кл. С 25 D 5/18, 1980.