專利名稱：回轉(zhuǎn)體無(wú)裂紋電鑄鉻的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及了一種新型的回轉(zhuǎn)體無(wú)裂紋電鑄鉻的設(shè)備和方法，屬電鍍加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
金屬鉻已列為最重要的電鍍金屬之一，在大多數(shù)情況下鍍鉻層專門(mén)用作零件的最外部鍍層。鍍鉻層具有很高的硬度和耐磨性，鍍鉻被廣泛用于機(jī)械、汽車(chē)、儀器儀表、航空、 航天等行業(yè)。但是，電鍍鉻在沉積過(guò)程中容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)鍍層達(dá)到一定厚度，形成裂紋。 繼續(xù)電鍍所形成的鉻鍍層將在低應(yīng)力的底層上生長(zhǎng)，使原來(lái)形成的裂紋部分被覆蓋。這樣， 重新形成富應(yīng)力層，又像第一層鍍層那樣產(chǎn)生裂紋，從此往復(fù)，直至電鍍完成為止。這些裂紋雖然從表面到基體的發(fā)展是不連續(xù)的，但裂紋在與斷面垂直的方向上呈網(wǎng)狀，所以從立體空間的角度看，裂紋是由表面延伸到基體的。對(duì)于氣密性要求嚴(yán)格的飛機(jī)起落架來(lái)說(shuō)，鍍鉻層不能有任何裂紋和氣孔，以防止?jié)B氣。國(guó)內(nèi)外針對(duì)此問(wèn)題開(kāi)展了大量的研究，主要有以下方面(1)鍍厚鉻然后進(jìn)行磨削， 達(dá)到規(guī)定尺寸要求后，進(jìn)行涂臘或者涂漆處理；(2)采用鍍鉻之后用金剛石對(duì)鍍鉻層進(jìn)行碾壓，使鍍鉻層產(chǎn)生塑性變形來(lái)減少裂紋。以上這些工藝都只能治標(biāo)，而不能治本，不能從根本上除滲氣現(xiàn)象。另外，有些研究人員通過(guò)改變電鍍工藝參數(shù)，如采用非常高的電鍍溫度，來(lái)進(jìn)行無(wú)裂紋鍍鉻，但是得到的鍍層硬度偏低，耐磨性差，鍍液揮發(fā)快，容易污染環(huán)境。 多年來(lái)，由于對(duì)鍍鉻層滲氣問(wèn)題還沒(méi)有找到有效的解決方法，在起落架的生產(chǎn)和修理中此問(wèn)題始終存在，影響了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。另外，當(dāng)電鍍較厚的鍍鉻層時(shí)，由于鍍鉻液的分散能力差，電鍍完畢的零件不能滿足尺寸要求，需要后續(xù)加工，導(dǎo)致工藝繁瑣，而且可能導(dǎo)致鍍鉻層的剝落。因此，解決飛機(jī)起落架緩沖器活塞桿表面鍍鉻所存在的“鉻層冒汗”、滲氣、 鍍層脫落等問(wèn)題，一直是亟待解決的工藝問(wèn)題。傳統(tǒng)電鍍一般采用槽式電鍍，即將陰極和陽(yáng)極(筐)通過(guò)專用掛具，懸垂在電鍍槽內(nèi)進(jìn)行電鍍。在槽式電鍍中，電鍍液用量大，容易被污染，維護(hù)困難；另外，槽式電鍍中陽(yáng)極和陰極的安裝方式很難保證其精確定位，而且電鍍時(shí)工件靜止不動(dòng)，故難以保證零件圓度的要求。本研究室曾發(fā)明一種陰極運(yùn)動(dòng)摩擦法精密電鑄技術(shù)(已申請(qǐng)發(fā)明專利，專利號(hào) ZL200410065123.X)，該發(fā)明是通過(guò)芯模在浸入電鑄液的硬粒子中以適當(dāng)?shù)姆绞胶退俣冗\(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)硬粒子磨擦、沖擊陰極表面，迅速、有效徹底地去除吸附氣泡和沉積表面的積瘤，減薄擴(kuò)散層，擾動(dòng)結(jié)晶過(guò)程，從而有效地提高電鑄速度，改善鑄層質(zhì)量，獲得外表面光滑平整的零件，但不能有效地改善微裂紋。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于，針對(duì)飛機(jī)起落架活塞桿現(xiàn)有的鍍鉻技術(shù)的不足，提出了一種能制造出無(wú)裂紋、硬度高、結(jié)合力好、無(wú)需后續(xù)加工的鍍鉻新工藝?！N回轉(zhuǎn)體無(wú)裂紋電鍍鉻設(shè)備，其特征在于包括電鑄槽、儲(chǔ)液槽、電鑄液循環(huán)供液系統(tǒng)、電鑄液加熱系統(tǒng)、芯模、象形陽(yáng)極、電源、芯模傳動(dòng)裝置、電機(jī)；上述電鑄液循環(huán)供液系統(tǒng)由磁力泵、過(guò)濾器、球閥、溢流閥組成，具體結(jié)構(gòu)如下磁力泵的進(jìn)液口連接儲(chǔ)液槽、磁力泵的出液口連接過(guò)濾器的進(jìn)口，過(guò)濾器的出口分成兩條支路，一條支路經(jīng)過(guò)球閥與電鑄槽的進(jìn)液口相連，另一條支路經(jīng)過(guò)溢流閥與儲(chǔ)液槽相連；上述電鑄槽的進(jìn)液口位于電鑄槽底部。利用所述回轉(zhuǎn)體無(wú)裂紋電鍍鉻設(shè)備的電鍍鉻方法，其特征在于包括以下過(guò)程 (a)、加工開(kāi)始時(shí)關(guān)閉球閥打開(kāi)溢流閥，磁力泵抽取儲(chǔ)液槽中的電鑄液后經(jīng)過(guò)濾器、溢流閥流回儲(chǔ)液槽；此時(shí)電鑄液加熱系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)液槽中的電鑄液進(jìn)行加熱；
(b)、當(dāng)儲(chǔ)液槽中溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，打開(kāi)球閥關(guān)閉溢流閥，利用磁力泵抽取儲(chǔ)液槽中的電鑄液后經(jīng)過(guò)濾器、溢流閥、球閥對(duì)電鑄槽進(jìn)行底部沖液方式供液；(C)、在電鑄槽中填充硬質(zhì)陶瓷球使其覆蓋芯模；(d)、打開(kāi)電源，電機(jī)帶動(dòng)芯模旋轉(zhuǎn)，利用象形陽(yáng)極對(duì)其進(jìn)行電鑄加工。上述設(shè)備及方法，其特征在于包括以下過(guò)程上述芯模外圍布置有繞芯模呈周向陣列排布的毛刷，毛刷的刷頭朝向芯模并與芯模接觸。本發(fā)明的特征在于
(1)在陰極旋轉(zhuǎn)時(shí)，采用填充硬質(zhì)陶瓷球或周向陣列排布的毛刷等介質(zhì)對(duì)電鑄層表面進(jìn)行磨擦、擾動(dòng)，以去除電鑄層表面吸附的氣泡和生長(zhǎng)的積瘤，改善晶體生長(zhǎng)，獲得組織致密、晶粒細(xì)化均勻的電鑄層；同時(shí)減薄擴(kuò)散層，提高電鑄速度，一次性電鑄成形各種形狀和壁厚的回轉(zhuǎn)體零件。(2)使用象形陽(yáng)極，即與陰極相對(duì)的陽(yáng)極內(nèi)輪廓的形狀及尺寸，經(jīng)仿真和優(yōu)化設(shè)計(jì)而得，以最大限度提高陰極表面電場(chǎng)分布的均勻性。(3)采用體外電鑄方法，即除了常規(guī)的電鑄槽本身外還有一單獨(dú)的儲(chǔ)液槽，使用儲(chǔ)液槽的作用一是增大電解液容量，有利于保持恒定的加工溫度，二是可以減小電鑄槽體積，節(jié)省空間。


圖1是采用硬質(zhì)顆粒作為摩擦介質(zhì)的飛機(jī)起落架鍍鉻工藝及裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖2是采用柔性絕緣毛刷作為摩擦介質(zhì)的飛機(jī)起落架鍍鉻工藝及裝置整體結(jié)構(gòu)示意
圖3是硬質(zhì)摩粒對(duì)電鑄表面的作用原理圖； 圖4是柔性絕緣毛刷對(duì)電鑄表面的作用原理標(biāo)號(hào)名稱1、電機(jī)，2、傳動(dòng)裝置，3、電鑄芯模，4、陽(yáng)極，5、電鑄槽，6、硬粒子，7、隔離板， 8、球閥，9、溢流閥，10、過(guò)濾器，11、磁力泵，12、儲(chǔ)液槽，13、加熱器，14、溫控儀，15、電源，16、 導(dǎo)電裝置，17、柔性絕緣毛刷，18、雜質(zhì)，19、氫離子，20、金屬陽(yáng)離子，21、氫氣泡。
具體實(shí)施例方式實(shí)施本發(fā)明——“飛機(jī)起落架活塞桿無(wú)裂紋電鑄鉻工藝”的裝置，如圖1所示，其裝置包括電機(jī)1、電鑄槽5、隔離板7、儲(chǔ)液槽12、磁力泵11、過(guò)濾器10、球閥8、溢流閥9、溫控儀14、加熱器13、電源15、導(dǎo)電裝置16。其特點(diǎn)是所述電鑄過(guò)程裝置，硬粒子6堆放在隔離板7上方陰極3和陽(yáng)極4的周?chē)耆陔婅T液中。圖2所示的是采用柔性絕緣毛刷作為摩擦介質(zhì)的飛機(jī)起落架鍍鉻工藝及裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖。柔性絕緣毛刷17放置與陰極3周?chē)?，完全浸在電鑄液中。采用的硬粒子6應(yīng)該是硬度較大的非金屬硬粒子，其密度要大于電鑄液的密度， 可以是球狀、珠狀和其他不規(guī)則形狀的粒子，如陶瓷球、玻璃珠、磨粒等，其大小一般在 0. 5 2mmο本發(fā)明專利“飛機(jī)起落架活塞桿無(wú)裂紋電鑄鉻工藝”原理及過(guò)程采用可導(dǎo)電的材料(如不銹鋼、純鈦、鋁合金等)加工而成的芯模3作陰極，芯模的外形與電鑄零件的內(nèi)腔尺寸一致；根據(jù)零件的材料和外形尺寸，選擇硬粒子的種類和大??；采用板狀陽(yáng)極，與芯模外形平行放置；電鑄液循環(huán)過(guò)濾8 12，并通過(guò)溫控加熱裝置13、14，保持溫度恒定； 根據(jù)零件的具體形狀，確定陰極的運(yùn)動(dòng)方式，本工藝采用旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；電鑄時(shí)，用直流或脈沖電源15通電，芯模3運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，電鑄液從陰極底部進(jìn)行供液，在陰極離子沉積過(guò)程中，通過(guò)硬粒子6 (柔性絕緣毛刷17)對(duì)芯模3表面進(jìn)行磨擦、擾動(dòng)，不僅能去除吸附氣泡和沉積層表面的積瘤，減薄擴(kuò)散層，提高電鑄速度，改善晶體生長(zhǎng)，獲得組織致密、晶粒細(xì)化的電鑄層，而且能電鑄成形各種形狀的零件。電鑄層達(dá)到規(guī)定厚度后，切斷電源，停止電鑄，將芯模取出，清洗干燥后，分離金屬沉積層，即可得到所需要的滿足性能要求的電鑄零件。
權(quán)利要求
1.一種回轉(zhuǎn)體無(wú)裂紋電鍍鉻設(shè)備，其特征在于包括電鑄槽(5)、儲(chǔ)液槽(12)、電鑄液循環(huán)供液系統(tǒng)、電鑄液加熱系統(tǒng)、芯模(3)、象形陽(yáng)極(4)、電源(15)、芯模傳動(dòng)裝置(2)、電機(jī)(1)；上述電鑄液循環(huán)供液系統(tǒng)由磁力泵(11)、過(guò)濾器(10)、球閥(8)、溢流閥(9)組成，具體結(jié)構(gòu)如下磁力泵(11)的進(jìn)液口連接儲(chǔ)液槽(12)、磁力泵的出液口連接過(guò)濾器(10)的進(jìn)口，過(guò)濾器(10)的出口分成兩條支路，一條支路經(jīng)過(guò)球閥與電鑄槽(5)的進(jìn)液口相連，另一條支路經(jīng)過(guò)溢流閥(9)與儲(chǔ)液槽(12)相連；上述電鑄槽的進(jìn)液口位于電鑄槽底部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回轉(zhuǎn)體無(wú)裂紋電鍍鉻設(shè)備，其特征在于上述芯模(3)外圍布置有繞芯模(3)呈周向陣列排布的毛刷(17)，毛刷(17)的刷頭朝向芯模(3)并與芯模(3) 接觸。
3.利用權(quán)利要求1所述回轉(zhuǎn)體無(wú)裂紋電鍍鉻設(shè)備的電鍍鉻方法，其特征在于包括以下過(guò)程(a)、加工開(kāi)始時(shí)關(guān)閉球閥(8)打開(kāi)溢流閥(9)，磁力泵(11)抽取儲(chǔ)液槽(12)中的電鑄液后經(jīng)過(guò)濾器(10)、溢流閥(9)流回儲(chǔ)液槽(12)；此時(shí)電鑄液加熱系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)液槽(12)中的電鑄液進(jìn)行加熱；(b)、當(dāng)儲(chǔ)液槽(12)中溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，打開(kāi)球閥(8)關(guān)閉溢流閥(9)，利用磁力泵 (11)抽取儲(chǔ)液槽(12)中的電鑄液后經(jīng)過(guò)濾器(10)、溢流閥(9)、球閥(8)對(duì)電鑄槽(5)進(jìn)行底部沖液方式供液；(C)、在電鑄槽(5)中填充硬質(zhì)陶瓷球使其覆蓋芯模(3)；(d)、打開(kāi)電源(15)，電機(jī)(1)帶動(dòng)芯模(3)旋轉(zhuǎn)，利用象形陽(yáng)極(4)對(duì)其進(jìn)行電鑄加工。
4.利用權(quán)利要求1所述回轉(zhuǎn)體無(wú)裂紋電鍍鉻設(shè)備的電鍍鉻方法，其特征在于包括以下過(guò)程上述芯模(3)外圍布置有繞芯模(3)呈周向陣列排布的毛刷(17)，毛刷(17)的刷頭朝向芯模(3)并與芯模(3)接觸。
全文摘要
一種回轉(zhuǎn)體無(wú)裂紋電鑄鉻的設(shè)備和方法，屬電鍍加工領(lǐng)域。其裝置包括電鑄槽(5)、儲(chǔ)液槽(12)、電鑄液循環(huán)供液系統(tǒng)、電鑄液加熱系統(tǒng)、芯模(3)、象形陽(yáng)極(4)、電源(15)、芯模傳動(dòng)裝置(2)、電機(jī)(1)。該方法中采用了象形陽(yáng)極、體外電鑄、底部沖液等方式。應(yīng)用本發(fā)明能以較快的速度制備出致密性好、結(jié)晶細(xì)小、表面平整光亮的電鑄材料和各類形狀的電鑄零件。
文檔編號(hào)C25D1/00GK102424992SQ201110401590
公開(kāi)日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月7日
發(fā)明者徐營(yíng), 朱增偉, 朱荻, 沈崢嶸, 邢宗華, 鄭志敏, 高虹 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)