一种适用于金属管件内壁电净与电镀修复的多功能装置

本发明涉及金属管件内壁修复领域，具体为一种适用于金属管件内壁电净与电镀修复的多功能装置。

背景技术：

1、目前，套环法、局部内衬法等方法是在管件修复技术中最常用的手段，这些技术手段虽然是当前的主流方法，但是在实际生产使用过程中仍然存在一些不足之处。套环法是利用在管件外部安装止水套环的方法进行修复，其缺点为它无法有效的抑制或阻止管件内壁的腐蚀，另一方面它需要在管件外添加止水套环因而无法在特定的工作环境下使用；局部内衬法是将被树脂充分浸润的玻璃纤维软管固定到管道修补器上，然后将管道修补器移动到管件待修复的位置，通过对管道修补器进行充气使得玻璃纤维软管与待修复管件的内壁紧密贴合，待软管固化完成后修复完成，其缺点为操作步骤复杂相较于其他局部修复技术成本较高。金属管件无论是在人们的日常生活还是工业上的生产制造方面都扮演着不可或缺的角色，但是因为金属管件的内壁容易受到磨损、腐蚀以及冲蚀等问题，而降低其使用寿命甚至直接使其报废，严重影响了人们的生活与发展，由此可见金属管件内壁修复技术已然成为了一项关键技术，并且随着社会的发展对其的要求也是越来越高。例如：输送石油的管道因原油中含有硬质颗粒杂质，从而使管道内壁某些局部区域易发生冲蚀、点蚀甚至镀层脱落等问题，但是因其工作环境的限制，运用普通方法难以对其进行修复；液压油缸在工作过程中易出现问题，尤其是油缸内表面容易出现划伤，在液压缸拉伤后如果不及时处理，会导致过早的损坏，但是因为其工作环境的限制，造成普通方法修复效果不佳；对于具有高精度要求的工件，普通的修复方法无法满足其对于精度的要求。因此如今急需一种新的修复装置来满足要求。

2、电化学沉积技术的原理是在外加电场的作用下通过电解质溶液中正负离子的迁移而在电极上发生氧化还原反应从而形成镀层。因为在外加电场的作用下，阴阳极的电位差变大，从而使得大量金属离子向阴极定向移动，因此电化学沉积技术能在基体表面快速的形成金属镀层。纳米颗粒具有很强的化学性能稳定、抗腐蚀以及减磨耐磨等性能，在镀液中加入一定量的纳米颗粒可以显著提高镀层的性能，从而极大的提升了零件的使用寿命。纳米颗粒在电化学沉积的过程中，主要是靠镀液中的离子吸附在自身表面，从而在离子的定向移动的过程中带动纳米颗粒进行移动，当其一同移动到阴极的表面后发生氧化还原反应，析出的金属镀层便将纳米颗粒包裹进入镀层中，从而增强镀层的性能，因此该技术在实际应用中具有良好的发展前景。电净与电化学沉积技术的原理相同，不同的是两者阴阳极连接方式完全相反，在外加电场的作用下，作为阳极的管件表面发生氧化反应，其表面会产生大量的气泡，当气泡聚集到一定程度时就会脱离管件表面，与此同时，气泡将会破坏管件表面的氧化膜、污渍以及残余镀层等，使其露出基体，为后续工作提供基础。电化学抛光与电净的工作原理相同，当金属管件内壁表面具有显微及宏观的凸点或粗糙处的高点以及毛刺时，该区域具有一定的“尖端效应”，因此在电流和电化学抛光液的作用下，该区域的电流密度较大，相应的其溶解速度也快，这种不均应性的溶解，使得表面的凸起部分溶解较快，因此起到了平整抛光的作用。

3、通过对国内外有关文献的检索查阅，目前主要研究的是以合金镀层或非金属内衬为主的管件修复技术，但是通过大量相关文献调研发现，纳米复合镀层的各项性能都优于合金镀层。纳米颗粒自身具有一定的团聚性，并且不易在镀液中有效的分散，进而造成了大量纳米颗粒的团聚以及沉淀，使得纳米颗粒无法进入镀层。在当前现有的技术中，都无法有效的解决纳米颗粒的聚沉现象，导致纳米颗粒在镀液中的分散性较差，使得管件内壁的修复效果大大降低，影响镀层在实际使用过程中的性能，从而导致无法达到预期的效果。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种适用于金属管件内壁电净与电镀修复的多功能装置，解决了管件内壁损耗难以修复的问题，并且采用纳米复合电镀手段所修复区域的性能相较于以前有着极大的提升。

2、本发明的技术方案是：

3、一种适用于金属管件内壁电净与电镀修复的多功能装置，该装置包括电净与电镀修复装置，电净与电镀修复装置设有壳体、分散循环系统和阳极棒，其中：

4、壳体由同轴上下依次设置的顶部载盘、蜂窝套筒和底部载盘组成，顶部载盘、底部载盘相对平行设置，蜂窝套筒位于顶部载盘、底部载盘之间，顶部载盘通过顶部载盘凸台与蜂窝套筒的上端连接，底部载盘通过底部载盘凸台与蜂窝套筒的下端连接；蜂窝套筒表面开有密集均布的通孔，蜂窝套筒的上端和下端分别通过螺纹连接固定到顶部载盘和底部载盘上，在蜂窝套筒与顶部载盘、底部载盘的连接处放置有橡胶垫片；

5、分散循环系统由分散头、循环扇、内套筒、扇叶驱动电机以及底部牵引器组成，竖直的内套筒下端通过底部载盘上的内套筒安装孔进行螺纹连接固定，扇叶驱动电机放置于内套筒中，扇叶驱动电机的输出轴向上伸出内套筒，循环扇安装固定到扇叶驱动电机的输出轴上，底部牵引器的上部通过内套筒内侧壁的内螺纹进行连接固定，扇叶驱动电机通过底部牵引器固定到内套筒的顶部；竖直的分散头上端通过顶部载盘上的液体分散孔安装孔进行螺纹连接固定，顶部牵引器的下部通过分散头上开口内侧壁的内螺纹进行连接固定，分散头的底面为流线型曲面；

6、竖直的阳极棒下端通过底部载盘上的阳极棒安装孔进行螺纹连接固定，安装后的阳极棒与电源通过阳极电缆相连接，待修复管件外侧壁与电源通过阴极电缆连接。

7、所述的适用于金属管件内壁电净与电镀修复的多功能装置，顶部载盘上同轴一体设有顶部载盘凸台，顶部载盘中心开设有分散头安装孔，分散头安装孔的两侧开设贯通顶部载盘凸台的液体回流管安装孔，顶部载盘的圆周开有顶部载盘防水橡胶圈安装槽，顶部载盘防水橡胶圈安装槽中设有防水橡胶垫圈；底部载盘上同轴一体设有底部载盘凸台，底部载盘中心开设有内套筒安装孔，内套筒安装孔的外围开设贯通底部载盘凸台的液体供给管安装孔和阳极棒安装孔，底部载盘的圆周开有底部载盘防水橡胶圈安装槽，底部载盘防水橡胶圈安装槽中设有防水橡胶垫圈。

8、所述的适用于金属管件内壁电净与电镀修复的多功能装置，防水橡胶垫圈分别通过顶部载盘防水橡胶圈安装槽和底部载盘防水橡胶圈安装槽进行安装固定，安装后的防水橡胶垫圈在顶部载盘和底部载盘的支撑下与待修复管件的内壁紧密贴合，从而在待修复管件内形成一段密封腔体，该密封腔体将作为电净与电镀修复装置的工作仓。

9、所述的适用于金属管件内壁电净与电镀修复的多功能装置，工作仓由顶部载盘、底部载盘、蜂窝套筒、待修复管件形成内腔体和外腔体，蜂窝套筒内侧为内腔体，蜂窝套筒与待修复管件之间为外腔体，分散循环系统和阳极棒位于电净与电镀修复装置的内腔体。

10、所述的适用于金属管件内壁电净与电镀修复的多功能装置，在进行电镀修复操作时，通电后阳极棒作为电净与电镀修复装置的阳极，作为阴极的待修复管件外侧壁与电源通过阴极电缆连接；在进行电净或者电化学抛光操作时，阳极棒作为阴极，待修复管件作为阳极。

11、所述的适用于金属管件内壁电净与电镀修复的多功能装置，该装置还设有辅助装置，辅助装置包括牵引装置、液体供给装置、液体回收装置以及电场施加装置。

12、所述的适用于金属管件内壁电净与电镀修复的多功能装置，牵引装置包括底部牵引机构和顶部牵引机构，其中：

13、内套筒通过内套筒安装孔和电净与电镀修复装置的底部载盘进行螺纹连接，底部牵引器通过内套筒内的内螺纹与其相连接，通过两次螺纹连接将底部牵引器安装固定到底部载盘上，组成底部牵引机构；牵引缆绳的一端与底部牵引器相连接，牵引缆绳的另一端与牵引电机相连接，通过牵引电机牵引电净与修复装置在待修复管件内向下移动；

14、分散头通过分散头安装孔与顶部载盘进行螺纹连接并使其固定在顶部载盘上，顶部牵引器通过分散头内部的螺纹与其相连接，组成顶部牵引机构；牵引缆绳的一端与顶部牵引器相连接，牵引缆绳的另一端与牵引电机相连接，通过牵引电机牵引电净与修复装置在待修复管件内向上移动。

15、所述的适用于金属管件内壁电净与电镀修复的多功能装置，液体供给装置由液体存储器、供给泵、调速阀、液体供给管构成，其中：液体存储器通过液体供给管与底部载盘上的液体供给管安装孔相连通，在液体供给管上安装供给泵和调速阀，液体供给管在进入液体供给管安装孔前由原先的一通管变为三通管，三通管的三个管道依次通过液体供给管安装孔进行安装固定。

16、所述的适用于金属管件内壁电净与电镀修复的多功能装置，液体回流装置由液体回流管、过滤器、回流泵、液体存储器构成，其中：液体存储器通过液体回流管与顶部载盘上的液体回流管安装孔相连通，在液体回流管上安装过滤器、回流泵，液体回流管在进入液体回流管安装孔前由原先的一通管变为两通管，两通管的两个管道依次通过液体回流管安装孔进行安装固定。

17、所述的适用于金属管件内壁电净与电镀修复的多功能装置，电场施加装置由阴极电缆、电源、阳极电缆构成，其中：电源通过阴极电缆与待修复管件相连接，电源通过阳极电缆依次穿过阳极棒安装孔与三根阳极棒相连接。

18、本发明的设计思想是：

19、本发明通过运用电净技术、电化学抛光技术、电沉积技术以及电沉积和纳米颗粒分散技术相结合的新技术，来修复金属管件内壁的损伤，并且修复后该区域的性能相较于以前有着较大的提升。电净技术的加入不但能较好的处理管件内壁上的杂质，而且为后续的修复工作奠定了基础。电化学抛光技术具有微观修复等特点，可用于显微及宏观凸点、凹槽以及毛刺的去除，因此该装置可用于精密、形状复杂及尺寸细小零件的修复。另外，完全可拆卸式的设计方案，便于随时更换受损的零部件，从而在提高工作效率的同时，降低了设备的维修费用。

20、本发明具有多功能、主动分散循环以及局部修复等特点，在实际工作过程中，将本发明装置移动到金属管道内的待处理区后，只需更换合适的电解液即可完成电净、电抛光以及电镀等多种工艺手段。分散循环系统可以有效的提高工作仓内液体的循环流动速度，具有一定流速的液体可以将电解或电抛光过程中产生的氢气和碎屑从基体表面 加速冲散，从而显著提高了电净、电抛光等工艺的处理速度与效果。采用纳米复合镀技术修复时，分散循环系统可以起到主动分散的效果，在其作用下纳米颗粒得到了充分的分散，从而在施镀过程中可以均匀的沉积到沉积层中，显著提高了沉积层的性能。

21、本发明的优点及有益效果是：

22、1、本发明电净与电镀修复装置可完全拆卸、易于组装，便于后期对于设备的维护和维修，在提高工作效率的同时，降低了设备维护成本。

23、2、本发明电净技术的加入不但清除了管件内壁的污垢杂质，并且为下一步修复工作奠定了基础；本发明电化学抛光技术的加入，可以对某些具有高精度要求的工件进行修复，摆脱了传统修复技术精度不佳等问题；本发明采用主动分散的方法将纳米复合镀液进行有效的分散，有效的增加了修复镀层中纳米颗粒的含量，纳米颗粒的加入在一定程度上提高了修复镀层的各项性能。

24、3、本发明装置工作时，将电净与电镀修复装置移动到待修复区域后无需二次移动即可完成电净和修复，相较于其他修复手段，免去了复杂繁琐的步骤，节省了时间。

25、4、本发明装置可使用多种方法和手段对金属管件内壁进行修复，摆脱了传统设备的局限性，扩展了使用场景；在对金属管件内壁修复时，摆脱了传统的施镀方法，操作更加的简单、灵活。