电镀工具及使用该电镀工具的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电镀工具及使用该电镀工具的方法。
【背景技术】
[0002]高压涡轮叶片用于燃烧室后端的艰苦环境中，其在极高的温度，如1300摄氏度以上运作，快速转动以从高温气流中获取能量。所述极高的操作温度使得高压涡轮叶片容易因为腐蚀而失效。因此，对涡轮叶片的研究一直专注于如何提高其耐高温能力。随着操作温度的提高，依靠叶片金属材料固有的耐高温性能已经不够，而需要使用保护涂层来提高其耐热耐腐蚀性能。
[0003]通常在叶片上有极高温的气体流过的表面上涂覆有陶瓷热障涂层(thermalbarrier coating, TBC)。对于传统的高压润轮叶片而言,其叶身缘板区域通常涂有陶瓷热障涂层，而其他区域，如缘板和榫根之间的型腔区域，通常是没有涂层的，因为该型腔区域上的工作温度比叶身和缘板区域上的工作温度低，没有涂层的高温合金可以耐受所述相对较低的工作温度。然而，随着发动机的工作时间的增长，来自热气体的腐蚀、以及来自气体中存在的腐蚀性元素如硫的腐蚀等等，可能会导致在该型腔区域发生微裂纹等缺陷。
[0004]目前发现，含铬的涂层适合用来增加高压涡轮叶片上缘板和榫根之间型腔区域的耐腐蚀性。电镀是一种广泛用来在工件上提供涂层的的低成本方法。然而，由于高压涡轮叶片的该型腔区域上有尖锐的凹陷或凸出结构，电镀过程中很难在整个该型腔区域获得均匀的电场分布，从而很难在整个该型腔区域获得均匀的涂层厚度。因此，在高压涡轮叶片的该型腔区域获得一层满足厚度均匀度要求的含铬涂层是具有较大难度的。
【发明内容】
[0005]—方面，一种电镀工具包括电极阵列，该电极阵列包括多个电极，每一电极有一个用来面对待电镀元部件的端部，其中，所述多个电极的端部形成一个与所述待电镀元部件的形状的至少一部分相适应的模拟面。
[0006]另一方面，一种方法使用包括多个电极的电极阵列，其中每一电极有一个用来面对待电镀元部件的端部，所述多个电极的端部形成一个与所述待电镀元部件的形状的至少一部分相适应的模拟面。在该方法中以所述电极阵列为阳极对所述待电镀元部件进行电镀。
【附图说明】
[0007]通过结合附图对于本发明的实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中:
[0008]图1A显示了根据本发明的一个实例中的一种电镀工具。
[0009]图1B为图1A所示的电镀工具的俯视图。
[0010]图1C为图1A所示的电镀工具的沿着图1B中A-A线所表示的平面获得的截面图。
[0011]图2A显示了根据本发明的一个实例中的一种电镀工具。
[0012]图2B为图2A所示的电镀工具的俯视图。
[0013]图2C为图2A所示的电镀工具的沿着图2B中B-B线所表示的平面获得的截面图。
[0014]图3A显示了根据本发明的一个实例中的一种电镀工具。
[0015]图3B为图3A所示的电镀工具的俯视图。
[0016]图3C为图3A所示的电镀工具的沿着图3B中C-C线所表示的平面获得的截面图。
[0017]图4A显示了根据本发明的一个实例中的一种电镀工具。
[0018]图4B为图4A所示的电镀工具的俯视图。
[0019]图4C为图4A所示的电镀工具的沿着图4B中D-D线所表示的平面获得的截面图。
[0020]图5A显示了根据本发明的一个实例中的一种电镀工具。
[0021]图5B为图5A所示的电镀工具的俯视图。
[0022]图5C为图5A所示的电镀工具的沿着图5B中E-E线所表示的平面获得的截面图。
【具体实施方式】
[0023]以下将对本发明的具体实施例进行描述。除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
[0024]本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本文中所使用的近似性的语言可用于定量表述，表明在不改变基本功能的情况下可允许数量有一定的变动。因此，用“大约”、“左右”等语言所修正的数值不限于该准确数值本身。此外，在“大约第一数值到第二数值”的表述中，大约同时修正第一和第二数值两个数值。在某些情况下，近似性语言可能与测量仪器的精度有关。
[0025]本发明的实例涉及一种能够在弯曲的区域，如高压涡轮叶片的包括尖锐凹陷和凸出特征和(或)表面的区域上提供均匀的电镀涂层的电镀工具。如图1A-1C所示，一种电镀工具100包括电极阵列,其包括多个电极104。每个电极104具有一个面对待电镀元部件601的端部106，这些电极104的端部106形成一个大致对应所述元部件601或其中一部分的形状的表面(模拟三维表面)。所述多个电极104的端部106位于一个与所述元部件或其中的待电镀部分的形状大致相适应的阵列中。为了在弯曲区域上提供电镀涂层，所述电极104的端部106可对应地形成与所述弯曲区域大致相适应的模拟曲面。比如，在图示的实施例中，电极104的端部106形成一个与待涂覆的凹球面区域大致相适应的模拟曲面。
[0026]电极104可从其根端组装到基部108上，在图示的实施例中，所述电极104彼此平行排布而长度不等，以使其端部106不在同一平面从而形成一个模拟曲面。但应注意的是所述电极104也可以不平行排布，而是以其他方式进行排布，比如，根据实际的需要，以交叉或异构的方式排布。
[0027]在一些实例中，至少一个所述电极104可沿其轴向进行调节，让这些电极104的端部可形成可适应不同形状的不同模拟面。至少一个所述电极能沿其轴向前后移动，这样可改变其端部的位置，从而改变所述电极104的端部106所形成的模拟面。这样，一个电镀工具便可适应不同的形状的待电镀元部件(例如，不同几何形状的叶片缘板和榫根之间的型腔区域)，用来在各种不同形状的区域或元部件上进行电镀以形成所需要的涂层。所述电极可全都沿其轴向进行调节。所述电极可通过手动或自动的方式进行调节。比如，所述电极沿其轴向可通过手动的方式前后旋动，或是适应待电镀的元部件的形状自动地前后移动，比如，在控制器的控制下通过螺杆传动或直线电机自动前后移动进行调节。
[0028]为了获得均匀的电镀涂层，可对所述电镀工具的形状和尺寸进行控制。比如，可控制电极端部所形成的模拟面与待电镀元部件的形状相适应的程度，或相邻的电极之间的距离等。所述电极阵列可设置成让每一电极端部和待电镀元部件之间的距离可保持在一定范围内，比如,在约0.5毫米到约10毫米，或进一步地在约0.5毫米到约5毫米，或更进一步地在约I毫米到约3毫米的范围内。在一些实例中，相邻电极之间的距离可控制在约10毫米以下，或进一步地在约5毫米以下，或更进一步地在约3毫米以下。所述多个电极可有相同的或不同的截面形状或尺寸。在一些实例中，所有的电极具有相同的截面形状和尺寸。在其它的一些实例中，至少一个电极的截面形状或尺寸与其它的电极不同。在一些实例中，使用的是直径在约0.1毫米到约5毫米之间，或进一步地在约0.1毫米到约3毫米之间的圆形截面电极。
[0029]所述电极可能包括导电主体，该导电主体可能对其不需要与待电镀元部件相互作用的地方进行绝缘。在一些实例中，所述导电主体的端部暴露，而其余部分可能暴露，也可能被绝缘或部分绝缘。在另外的一些实例中，所述导电主体的端部暴露而侧面被绝缘或部分绝缘。
[0030]所述电镀工具可进一步包括位于所述电极内或邻近所述电极的电解液通道，用来让电解液在其中流动。所述电解液通道可与泵和电解液源相通，以让液态的电解液在泵的控制下通过所述电解液通道。所述电解液通道可形成于所述电极内或形成于容纳所述电极的基部内。
[0031]如前所述，在具有尖锐凸起和(或)凹陷形状的三维表面的工件(待电镀元部件)上，很难通过电镀获得厚度均匀的涂层。一般地，由于工件表面不均匀的电场分布，在三维表面的凸起的顶端会发生过镀，而凹陷的底端会发生欠镀或者甚至未镀上的情况。而本文所描述的电极阵列可通过其离散的电极在整个表面获得一个均匀的电场分布，并可以通过在电解液通道中输送电解液的方式在工件和电极之间提供电解液冲刷和补充。这样，就