专利名称：气缸灌流式电镀镍和碳化硅装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电镀装置，尤其是涉及ー种用于对发动机气缸内壁进行电镀的灌流式电镀镍和碳化硅装置。
背景技术：
发动机缸体因为它是在高速高温条件下运动，内壁需要具备一定硬度，同时具有耐磨和減磨性能，发动机领域普遍选择了在缸体内壁镀金属铬(Cr)这种方法来满足发动机工作要求，随着经济建设的不断发展，人们生活水平提高，人们对环境的认识日益深刻，エ业产品也随着社会进步正在加速改革更新，气缸电镀铬过程使用六价铬对于环境的伤害越来越引起社会的重视，为了解决这个问题，欧美在20世纪80—90年代发明的一种在缸体内壁通过电镀获得“ Ni-SiC”的技术，并在大量生产中得到通过，经过验证，这种镀层既满足发动机高強度、高耐磨的性能要求，又解决了电镀过程污染物处理的问题，电镀镍-碳化硅过程完全符合国际相关标准。现在这种新型电镀技术已经在ー些高端发动机缸体和ー些需要高机械性能的机械上得到广泛运用。Ni-SiC复合电镀是在特定的电场作用下，一定量的碳化硅颗粒瞬间带电与镍共沉积所形成的复合镀层，这种复合镀层具有优越的物理机械性能和化学稳定性，镀层硬度达到Hv400-Hv600，镀层附着于发动机内壁上，其耐磨性能完全可以和铬相媲美，甚至超过铬镀层，300小时强化实验后镀层磨损厚度仅为O. 007mm，后期继续运行，镀层几乎没有更多变化。当前，国际上诸多工程机械企业使用的镀镍-碳化硅エ艺基本沿用了传统的浸泡式电镀方法，就是将气缸直接浸泡在电镀液中通电实施电镀，这种方法存在一些问题
I.不需要电镀的表面(表面积约是被镀面积的10倍)在电镀过程中一直浸泡在电镀液里中，表面金属离子，如锌、镍、铝会溶解进电镀液，污染电镀液，使得电镀液使用寿命缩短，增加废水中金属离子含量，废水处理费用增加；2.电镀过程中气缸内腔电镀液里碳化硅颗粒分布不稳定，存在镀层中碳化硅分散不匀，影响发动机运行的危机；3.随着气缸内腔溶液浓差极化増大，电流效率下降；4.电镀后清洗用水量大，浪费水资源。
发明内容
本发明为了克服现有技术的不足，提供一种结构合理，运行可靠，运行成本低、环保的气缸灌流式电镀镍和碳化硅装置。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案一种气缸灌流式电镀镍和碳化硅装置，包括电镀座、镀液槽、阴极导电杆及阳极导电杆，待镀气缸被倒置于该电镀座上，所述电镀座内设有ー凹槽，所述阳极导电杆的一端设于该凹槽内，另一端被伸入待镀气缸的缸膛内；所述阴极导电杆能上下移动地设于电镀座上方，电镀吋，阴极导电杆移动至待镀气缸顶部，且阴极导电杆、阳极导电杆及待镀气缸的中心线在同一直线上；电镀座上设有ー进液孔，该进液孔通过一分流阀与镀液槽通；所述分流阀包括镀液进ロ、镀液出口及至少ー回流ロ，镀液出ロ与进液孔连通，镀液进ロ、回流ロ均与镀液槽连通；还包括一驱动镀液沿待镀气缸内壁向上流动并从气缸顶部流回至镀液槽的驱动装置。作为优选，所述电镀座的上方设有至少ー气ロ密封装置，该气ロ密封装置的端部对应于待镀气缸的气ロ处。作为优选，还包括ー导流管，该导流管一端对应于待镀气缸顶部的火花塞孔处，另一端与所述镀液槽连通。作为优选，所述镀液槽包括槽体、搅拌装置及用于循环镀液的循环装置，槽体内设有至少ー “L”形的加热管，该加热管的一边与槽体内壁平行,另ー边与槽体底部平行；槽体的底部沿水平方向设有至少一空气管，该空气管上设有气孔，气孔的开ロ沿水平方向向上倾斜40度的。
作为优选，所述循环装置包括传输管及驱动镀液沿传输管流动的泵，传输管的一端与槽体的底部连通，另一端与槽体的顶部连通。作为优选，所述搅拌装置包括搅拌棒，该搅拌棒上设有至少ー叶片，该叶片向上倾斜。作为优选，所述气ロ密封装置包括密封堵头、气缸及固定座，密封堵头与固定座滑动配合，密封堵头的一端与气缸连接。作为优选，所述驱动装置为一水泵。电镀前，先将待镀气缸倒置固定在电镀座上，电镀座上的阳极导电杆的上部被伸入气缸的缸膛内，阳极导电杆与气缸缸膛内壁之间设有一定的间距，供电镀液流动；米用气ロ密封装置将镀气缸的所有气ロ，如扫气ロ、进气ロ等封堵住；阴极导电杆设于电镀座上方，电镀开始时，将阴极导电杆移动至气缸顶部，并保持阳极导电杆、阴极导电杆、气缸三者的中心线在同一直线上，这样可以保证气缸内壁电镀膜的厚度均匀；打开电源开关，电镀液在驱动装置驱动下，每通电一秒钟，以一定的流量，一般是2. 5L/min-_5L/min的流量，依据气缸体积设定，匀速从镀液槽中流出，从分流阀的镀液进ロ处流入，从镀液出ロ处流出，流向电镀座上的进液孔，沿着槽壁进入气缸的内腔，开始电镀镍-碳化硅；在流动中，电镀液从气缸顶部火花塞孔处流出，集中流回到镀液槽。本电镀装置通过采用流动式的镀液，使镀液的流动性极好，不会产生沉淀，而且新的镀液一直在流入，使主盐可以得到有效补充，保证了镀液浓度的均匀，有效解决了传统电镀过程中镀液浓差极化的问题。试验证明，本装置的电流效率高出传统浸泡式的I倍以上，本装置电镀镍-碳化硅厚度80 μ m仅需要18min — 20min，而传统浸泡式电镀80 μ m需要40min——50mino本新型实用电镀装置使电镀液在整个工作期间始终处于定量流动状态下，电镀液在电镀装置不工作吋，通过分流阀的镀液进ロ流入，再通过回流ロ流回镀液槽，在整个工作期间，镀液始終保持流动，減少了碳化硅颗粒沉积的概率。因此使用本新型电镀装置获得的电镀镍-碳化硅镀层中碳化硅的分散性优于传统浸泡式方法。当电镀装置完全停止时，经过本电镀装置电镀完成后的气缸，由于采用倒置式，始终是ロ部朝下放置，残留的电镀液很快流到电镀座内，继而通过分流阀的回流ロ流回镀液槽中，继续使用，避免造成浪费。气缸在本装置实施电镀时，是处于密封状态下作业的，气缸外表面没有电镀液，电镀液不会被非电镀面物质污染，电镀液使用寿命延长一倍以上；而且，电镀后外表面无电镀液残留，外表面没有被腐蚀之忧；再者，电镀后清洗简单，清洗用水量100只气缸/IOL后更换，热水烫干即可，3000只气缸/100L后更换。本装置在电镀过程中，因为采用循环流动系统，镀液可以循环利用，而且只在气缸内壁进行电镀，节省了镀液的消耗，所以镀槽中的镀液不需要重新添加，一般是隔段时间进行定期抽检，再根据需要添加新的镀液即可，不仅节约了镀液，还减少了工作量。本装置的适用性很广，适合各种不同型号的气缸。电镀座的外形可以根据气缸型号的不同做相应的调整，一般根据实际气缸缸径和缸ロ部尺寸来制作。本装置的电源由夹具提供，夹具控制和电源通讯要求如下
1.夹具提供电源为ー组独立的常开触点，工作状况为要求提供电源时至0N，直到エ 作停止至OFF。2.电源要求
2.I电源要收到信号时输出电解电流，可控可调；
2. 2同时计时输出ー组独立的常开触点与夹具，用与进行夹具以下动作，触点至0N。2. 3计时到达时触点至OFF同时断开电解电流，此时夹具提供电源的ー组独立的常开触点仍保持0N。2. 4工作结束时夹具提供电源的ー组独立的常开触点至OFF。电源应等待下ー个工作开始。2. 5任何状态下夹具提供电源的ー组独立的常开触点至OFF时电源不应有输出。本发明电镀装置操作參数电流密度A/dm2 =20-36;温度。C =50 58 ;沉积速度μ m/min= 4-6 ；pH 值=4. 2 4· 6 ;流速 L /dm2, min =2. 5 4。综上所述，本发明具有以下优点
I、镀液污染小，镀液的生命周期长，不需要备数槽镀液使用，减少镀液再生时间和费用。2、溶液流动性好，解决了电镀过程中浓差极化问题，可通过电流高，是挂镀的300%—400%。3、阴极极化好，膜厚均匀，减少浪费。4、碳化硅空白率低，在25%以下，镀层耐磨性更强，能满足高强度运行的发动机缸体的要求。
图I为本发明的结构示意图。图2为本发明分流阀的结构示意图。图3为本发明镀液槽的结构示意图。
具体实施例方式为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。如图1-3所不，以实际应用中的一种汽缸045-0135为待镀气缸。一种气缸灌流式电镀镍和碳化硅装置，包括控制装置、镀液槽7、支架18及设于支架18上的电镀座I、阴极导电杆4及阳极导电杆5，待镀气缸99米用倒置于电镀座I上，电镀座I内开有ー凹槽，阳极导电杆5的一端固定在该凹槽的底部,另一端被伸入待镀气缸的缸膛内。支架18的上正对于电镀座I上方处设有一固定架44，该固定架44上安装有ー个推动气缸9，推动气缸9的下端与上述阴极导电杆4连接，而且推动气缸9与控制装置电连接，控制装置控制推动气缸9上下运动，使阴极导电杆4在待镀气缸上方上下移动；电镀时，控制装置控制阴极导电杆4移动至待镀气缸99的顶部，且保持阴极导电杆4、阳极导电杆5 及待镀气缸99三者的中心线在同一直线上，这样可以保证电镀时镀膜的厚度均匀；电镀结束时，控制装置控制推动气缸9动作，使阴极导电杆4离开待镀气缸99的顶部。阳极导电杆4的下端连接铜导线至电镀电源正极输出。支架18上位于电镀座I的上方处安装有两个气ロ密封装置2，所述的两个气ロ密封装置2的端部分别对应于待镀气缸的进气口和排气ロ处；该气ロ密封装置包括密封堵头81、气缸82及固定座83，密封堵头81穿过固定座83，并与固定座83滑动配合，密封堵头81的一端与气缸82固连，气缸82与控制装置电连接；电镀时，控制装置控制气缸82向前动作，使密封堵头81对准在待镀气缸99的进气口和排气ロ处，并将进气口和排气ロ紧紧密封住。电镀座I的侧面靠近底部开有ー进液孔11，该进液孔11与电镀座I的凹槽相通，该进液孔11通过ー软管12、一三通与分流阀6连通，分流阀6通过ー输液管13与镀液槽7连通；如图2所示，分流阀6包括换向气缸64、换向阀芯65、定位支柱66、镀液进ロ 61、镀液出口 62及2个回流ロ 63，定位支柱66用于恒定换向阀芯64的运动长度；镀液出口 62与进液孔11连通，镀液进ロ 61、两个回流ロ 63均与镀液槽7连通，其中ー个回流ロ 63比镀液出口 62的水平位置低，当停止电镀时，待镀气缸99上倒流回来的残留镀液就会在重力作用下，通过镀液出口 61流至该回流ロ 63，再经该回流ロ 63流回至镀液槽7，防止镀液的浪费。该分流阀6也和控制装置电连接，电镀时，控制装置控制分流阀6得换向气缸64动作，换向阀芯65连通镀液进ロ 61和镀液出ロ 62，使镀液顺利进入；上下待镀气缸99时，控制装置控制分流阀6连通镀液进ロ 61和位于低位的回流ロ 63，这样，镀液就从镀液槽7内流出，经过分流阀6又流回镀液槽7，可以保证镀液在一整天都保持流动，有效防止镀液中碳化硅颗粒的沉淀；当停止电镀时，控制装置控制分流阀6连通镀液出ロ 62和位于低位的回流ロ 63，停止进液的同时，可以让电镀座内残留的镀液经镀液出口、回流ロ 63流回至镀液槽7内。本装置还包括一水泵，在本实施例中采用加压泵15，该加压泵与输液管13连通，输液管13进液端的高度至少在镀液槽7液位总高度的1/3处以上，可以从槽体侧面接入，也可以从顶部接入。在镀液槽7内放置一液位显示管16，得当液位低于或超过限定值时，对镀液进行添加，本装置在电镀过程中无需添加新的镀液，只需要隔段时间对镀液进行定期抽检即可，根据检验结果进行添加。加压泵也与控制装置电连接，用于驱动镀液从镀液槽7内流向电镀座1，并沿待镀气缸99的缸膛内壁向上流动，再从待镀气缸99顶部的火花塞孔处流出，经过ー导流管3流回至镀液槽7内。该导流管3—端对应于待镀气缸顶部的火花塞孔处，另一端与镀液槽7连通，该导流管3的后端连接ー导流气缸33，该导流气缸33固定在支架18上，并与控制装置电连接，电镀时，控制装置控制导流气缸33向前动作，使导流管3的端部紧靠待镀气缸99的顶部火花塞孔处，导流管3与待镀气缸顶部接触处装有一密封圈，保证装置的密封性；电镀结束时，控制装置再控制导流气缸33向后动作，使导流管3离开待镀气缸99的火花塞孔处。输液管13上还安装有至少ー个流量控制阀14，该流量控制阀14也与控制装置电连接，用于控制镀液的流量。当然，为了让镀液流回至镀液槽7的方法有很多种，例如可以是在支架18上开ー引流槽等等。如图3所示，在本实施例中，镀液槽7包括槽体71、搅拌装置及用于循环镀液的循环装置，槽体71的底部为锥形，槽体71内平行设置有4根“L”字形的加热管72，这些加热管72均采用蒸汽加热，每根加热管至槽外与主蒸汽管连接，每根加热管72的一边与槽体71内壁平行并靠近槽体71的内壁，另ー边与槽体71沿水平方向设置；“L”字形的加热管使镀 液受热更均匀，同时镀液是在循环流动的，“ L”字形的加热管更能使镀液的温度保持均匀。在槽体71锥形底部沿水平方向设有3根空气管73，其中一根安装在锥形底的锥孔处，加速搅拌流出的镀液；该空气管73上设有气孔，气孔的开ロ沿水平方向向上倾斜40-45度，使喷出的压缩空气向上呈40-45度角，对镀液进行侧面搅拌。循环装置包括传输管79及驱动镀液沿传输管流动的泵78，泵78是耐腐蚀的，传输管79的一端与槽体71的锥形底的锥ロ处连通，另一端与槽体71的顶部连通；镀液在泵78的作用下从槽体71的底部回流到槽体71内，有利于镀液的流动，使少量沉淀的碳化硅颗粒再次进入溶液并悬浮在溶液内，从而減少会消除碳化硅颗粒的沉淀。搅拌装置包括设于槽体71中央的搅拌棒75，搅拌棒75的顶端连接一搅拌电机74,该搅拌棒75上沿轴向依次安装有4组叶片76，其中ー组略小，安装于槽体锥形底部的锥ロ处；该叶片76向上倾斜，如排风扇的叶片，向上生成托力。搅拌棒在电机74的作用下，以小于等于60转/min速度旋转，使碳化硅颗粒均匀地悬浮在溶液内。该搅拌装置也与控制装置电连接，由控制装置统ー控制其转速和启停。本装置操作參数电流密度A/dm2 =20-36 ;温度。C =50 58 ;沉积速度μ m/min=4-6 ；pH 值=4. 2 4· 6 ;流速 L /dm2, min =2. 5 4。本装置的优点1、溶液在气缸内腔里流动，非电镀表面不与溶液接触，槽液/产品表面污染小，槽液生命周期延长2倍或以上，不需要备数槽镀液使用，减少镀液再生时间和费用，成本较常规浸泡式电镀低；2、产品电镀后清洗变得简单起来，減少清洗用水65%以上；3、溶液流动性好，解决了电镀过程中浓差极化问题；可通过电流高，是挂镀的300%。4、阴极极化好，膜厚均匀，減少浪费。5、碳化硅空白率低在25%以下，镀层耐磨性更强。能满足高强度运行的发动机缸体的要求。
权利要求
1.一种气缸灌流式电镀镍和碳化硅装置，包括电镀座(I)、镀液槽(7)、阴极导电杆(4)及阳极导电杆(5)，待镀气缸被倒置于该电镀座(I)上，其特征在于所述电镀座(I)内设有ー凹槽，所述阳极导电杆(5)的一端设于该凹槽内，另一端被伸入待镀气缸的缸膛内；所述阴极导电杆(4)能上下移动地设于电镀座(I)上方，电镀时，阴极导电杆(4)移动至待镀气缸顶部，且阴极导电杆(4)、阳极导电杆(5)及待镀气缸的中心线在同一直线上；电镀座(I)上设有ー进液孔(11)，该进液孔(11)通过一分流阀(6)与镀液槽(7)连通；所述分流阀(6)包括镀液进ロ(61)、镀液出ロ(62)及至少一回流ロ(63)，镀液出ロ(62)与进液孔(11)连通，镀液进ロ(61)、回流ロ(63)均与镀液槽(7)连通；还包括一驱动镀液沿待镀气缸内壁向上流动并从气缸顶部流回至镀液槽(7)的驱动装置。
2.根据权利要求I所述的气缸灌流式电镀镍和碳化硅装置，其特征在于所述电镀座Cl)的上方设有至少ー气ロ密封装置(2)，该气ロ密封装置(2)的端部对应于待镀气缸的气ロ处。
3.根据权利要求2所述的气缸灌流式电镀镍和碳化硅装置，其特征在于还包括一导流管(3)，该导流管(3)—端对应于待镀气缸顶部的火花塞孔处，另一端与所述镀液槽(7)连通。
4.根据权利要求3所述的气缸灌流式电镀镍和碳化硅装置，其特征在于所述镀液槽(7)包括槽体(71)、搅拌装置及用于循环镀液的循环装置，槽体(71)内设有至少一“L”形的加热管(72)，该加热管(72)的一边与槽体(71)内壁平行，另ー边与槽体底部平行；槽体(71)的底部沿水平方向设有至少一空气管(73)，该空气管(73)上设有气孔，气孔的开ロ沿水平方向向上倾斜40度的。
5.根据权利要求4所述的气缸灌流式电镀镍和碳化硅装置，其特征在于所述循环装置包括传输管及驱动镀液沿传输管流动的泵，传输管的一端与槽体(71)的底部连通，另ー端与槽体(71)的顶部连通。
6.根据权利要求5所述的气缸灌流式电镀镍和碳化硅装置，其特征在于所述搅拌装置包括搅拌棒(75)，该搅拌棒(75)上设有至少ー叶片(76)，该叶片(76)向上倾斜。
7.根据权利要求6所述的气缸灌流式电镀镍和碳化硅装置，其特征在于所述气ロ密封装置包括密封堵头(81)、气缸(82)及固定座(83)，密封堵头(81)与固定座(83)滑动配合，密封堵头(81)的一端与气缸(82)连接。
8.根据权利要求7所述的气缸灌流式电镀镍和碳化硅装置，其特征在于所述驱动装置为一水泵。
9.根据权利要求8所述的气缸灌流式电镀镍和碳化硅装置，所述阳极导电杆(5)的上端部连接有一推动气缸(9 )。
10.根据权利要求9所述的气缸灌流式电镀镍和碳化硅装置，其特征在于还包括ー控制装置，该控制装置分别与推动气缸(9)、水泵、气缸(82)及分流阀(6)电连接。
全文摘要
本发明公开了一种气缸灌流式电镀镍和碳化硅装置，包括电镀座、镀液槽、阴极导电杆及阳极导电杆，待镀气缸被倒置于该电镀座上，所述电镀座内设有一凹槽，所述阳极导电杆的一端设于该凹槽内，另一端被伸入待镀气缸的缸膛内；所述阴极导电杆能上下移动地设于电镀座上方；电镀座上设有一进液孔，该进液孔通过一分流阀与镀液槽通；所述分流阀包括镀液进口、镀液出口及至少一回流口，镀液出口与进液孔连通，镀液进口、回流口均与镀液槽连通；还包括一驱动镀液沿待镀气缸内壁向上流动并从气缸顶部流回至镀液槽的驱动装置。本装置镀液污染小，镀液的生命周期长，不需要备数槽镀液使用，减少镀液再生时间和费用。
文档编号C25D7/04GK102828220SQ20121034447
公开日2012年12月19日 申请日期2012年9月18日 优先权日2012年9月18日
发明者杨汉生, 张建龙, 董剑刚 申请人:绍兴锋龙电机有限公司