專利名稱：氣缸灌流式電鍍鎳和碳化硅裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電鍍裝置，尤其是涉及ー種用于對發(fā)動機氣缸內壁進行電鍍的灌流式電鍍鎳和碳化硅裝置。
背景技術：
發(fā)動機缸體因為它是在高速高溫條件下運動，內壁需要具備一定硬度，同時具有耐磨和減磨性能，發(fā)動機領域普遍選擇了在缸體內壁鍍金屬鉻(Cr)這種方法來滿足發(fā)動機工作要求，隨著經(jīng)濟建設的不斷發(fā)展，人們生活水平提高，人們對環(huán)境的認識日益深刻，エ業(yè)產(chǎn)品也隨著社會進步正在加速改革更新，氣缸電鍍鉻過程使用六價鉻對于環(huán)境的傷害越來越引起社會的重視，為了解決這個問題，歐美在20世紀80—90年代發(fā)明的一種在缸體內壁通過電鍍獲得“ Ni-SiC”的技術，并在大量生產(chǎn)中得到通過，經(jīng)過驗證，這種鍍層既滿足發(fā)動機高強度、高耐磨的性能要求，又解決了電鍍過程污染物處理的問題，電鍍鎳-碳化硅過程完全符合國際相關標準。現(xiàn)在這種新型電鍍技術已經(jīng)在ー些高端發(fā)動機缸體和ー些需要高機械性能的機械上得到廣泛運用。Ni-SiC復合電鍍是在特定的電場作用下，一定量的碳化硅顆粒瞬間帶電與鎳共沉積所形成的復合鍍層，這種復合鍍層具有優(yōu)越的物理機械性能和化學穩(wěn)定性，鍍層硬度達到Hv400-Hv600，鍍層附著于發(fā)動機內壁上，其耐磨性能完全可以和鉻相媲美，甚至超過鉻鍍層，300小時強化實驗后鍍層磨損厚度僅為O. 007mm，后期繼續(xù)運行，鍍層幾乎沒有更多變化。當前，國際上諸多工程機械企業(yè)使用的鍍鎳-碳化硅エ藝基本沿用了傳統(tǒng)的浸泡式電鍍方法，就是將氣缸直接浸泡在電鍍液中通電實施電鍍，這種方法存在一些問題
I.不需要電鍍的表面(表面積約是被鍍面積的10倍)在電鍍過程中一直浸泡在電鍍液里中，表面金屬離子，如鋅、鎳、鋁會溶解進電鍍液，污染電鍍液，使得電鍍液使用壽命縮短，增加廢水中金屬離子含量，廢水處理費用增加；2.電鍍過程中氣缸內腔電鍍液里碳化硅顆粒分布不穩(wěn)定，存在鍍層中碳化硅分散不勻，影響發(fā)動機運行的危機；3.隨著氣缸內腔溶液濃差極化増大，電流效率下降；4.電鍍后清洗用水量大，浪費水資源。

發(fā)明內容
本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種結構合理，運行可靠，運行成本低、環(huán)保的氣缸灌流式電鍍鎳和碳化硅裝置。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案一種氣缸灌流式電鍍鎳和碳化硅裝置，包括電鍍座、鍍液槽、陰極導電桿及陽極導電桿，待鍍氣缸被倒置于該電鍍座上，所述電鍍座內設有ー凹槽，所述陽極導電桿的一端設于該凹槽內，另一端被伸入待鍍氣缸的缸膛內；所述陰極導電桿能上下移動地設于電鍍座上方，電鍍吋，陰極導電桿移動至待鍍氣缸頂部，且陰極導電桿、陽極導電桿及待鍍氣缸的中心線在同一直線上；電鍍座上設有ー進液孔，該進液孔通過一分流閥與鍍液槽通；所述分流閥包括鍍液進ロ、鍍液出口及至少ー回流ロ，鍍液出ロ與進液孔連通，鍍液進ロ、回流ロ均與鍍液槽連通；還包括一驅動鍍液沿待鍍氣缸內壁向上流動并從氣缸頂部流回至鍍液槽的驅動裝置。作為優(yōu)選，所述電鍍座的上方設有至少ー氣ロ密封裝置，該氣ロ密封裝置的端部對應于待鍍氣缸的氣ロ處。作為優(yōu)選，還包括ー導流管，該導流管一端對應于待鍍氣缸頂部的火花塞孔處，另一端與所述鍍液槽連通。作為優(yōu)選，所述鍍液槽包括槽體、攪拌裝置及用于循環(huán)鍍液的循環(huán)裝置，槽體內設有至少ー “L”形的加熱管，該加熱管的一邊與槽體內壁平行,另ー邊與槽體底部平行；槽體的底部沿水平方向設有至少一空氣管，該空氣管上設有氣孔，氣孔的開ロ沿水平方向向上傾斜40度的。
作為優(yōu)選，所述循環(huán)裝置包括傳輸管及驅動鍍液沿傳輸管流動的泵，傳輸管的一端與槽體的底部連通，另一端與槽體的頂部連通。作為優(yōu)選，所述攪拌裝置包括攪拌棒，該攪拌棒上設有至少ー葉片，該葉片向上傾斜。作為優(yōu)選，所述氣ロ密封裝置包括密封堵頭、氣缸及固定座，密封堵頭與固定座滑動配合，密封堵頭的一端與氣缸連接。作為優(yōu)選，所述驅動裝置為一水泵。電鍍前，先將待鍍氣缸倒置固定在電鍍座上，電鍍座上的陽極導電桿的上部被伸入氣缸的缸膛內，陽極導電桿與氣缸缸膛內壁之間設有一定的間距，供電鍍液流動；米用氣ロ密封裝置將鍍氣缸的所有氣ロ，如掃氣ロ、進氣ロ等封堵?。魂帢O導電桿設于電鍍座上方，電鍍開始時，將陰極導電桿移動至氣缸頂部，并保持陽極導電桿、陰極導電桿、氣缸三者的中心線在同一直線上，這樣可以保證氣缸內壁電鍍膜的厚度均勻；打開電源開關，電鍍液在驅動裝置驅動下，每通電一秒鐘，以一定的流量，一般是2. 5L/min-_5L/min的流量，依據(jù)氣缸體積設定，勻速從鍍液槽中流出，從分流閥的鍍液進ロ處流入，從鍍液出ロ處流出，流向電鍍座上的進液孔，沿著槽壁進入氣缸的內腔，開始電鍍鎳-碳化硅；在流動中，電鍍液從氣缸頂部火花塞孔處流出，集中流回到鍍液槽。本電鍍裝置通過采用流動式的鍍液，使鍍液的流動性極好，不會產(chǎn)生沉淀，而且新的鍍液一直在流入，使主鹽可以得到有效補充，保證了鍍液濃度的均勻，有效解決了傳統(tǒng)電鍍過程中鍍液濃差極化的問題。試驗證明，本裝置的電流效率高出傳統(tǒng)浸泡式的I倍以上，本裝置電鍍鎳-碳化硅厚度80 μ m僅需要18min — 20min，而傳統(tǒng)浸泡式電鍍80 μ m需要40min——50mino本新型實用電鍍裝置使電鍍液在整個工作期間始終處于定量流動狀態(tài)下，電鍍液在電鍍裝置不工作吋，通過分流閥的鍍液進ロ流入，再通過回流ロ流回鍍液槽，在整個工作期間，鍍液始終保持流動，減少了碳化硅顆粒沉積的概率。因此使用本新型電鍍裝置獲得的電鍍鎳-碳化硅鍍層中碳化硅的分散性優(yōu)于傳統(tǒng)浸泡式方法。當電鍍裝置完全停止時，經(jīng)過本電鍍裝置電鍍完成后的氣缸，由于采用倒置式，始終是ロ部朝下放置，殘留的電鍍液很快流到電鍍座內，繼而通過分流閥的回流ロ流回鍍液槽中，繼續(xù)使用，避免造成浪費。氣缸在本裝置實施電鍍時，是處于密封狀態(tài)下作業(yè)的，氣缸外表面沒有電鍍液，電鍍液不會被非電鍍面物質污染，電鍍液使用壽命延長一倍以上；而且，電鍍后外表面無電鍍液殘留，外表面沒有被腐蝕之憂；再者，電鍍后清洗簡單，清洗用水量100只氣缸/IOL后更換，熱水燙干即可，3000只氣缸/100L后更換。本裝置在電鍍過程中，因為采用循環(huán)流動系統(tǒng)，鍍液可以循環(huán)利用，而且只在氣缸內壁進行電鍍，節(jié)省了鍍液的消耗，所以鍍槽中的鍍液不需要重新添加，一般是隔段時間進行定期抽檢，再根據(jù)需要添加新的鍍液即可，不僅節(jié)約了鍍液，還減少了工作量。本裝置的適用性很廣，適合各種不同型號的氣缸。電鍍座的外形可以根據(jù)氣缸型號的不同做相應的調整，一般根據(jù)實際氣缸缸徑和缸ロ部尺寸來制作。本裝置的電源由夾具提供，夾具控制和電源通訊要求如下
1.夾具提供電源為ー組獨立的常開觸點，工作狀況為要求提供電源時至0N，直到エ 作停止至OFF。2.電源要求
2.I電源要收到信號時輸出電解電流，可控可調；
2. 2同時計時輸出ー組獨立的常開觸點與夾具，用與進行夾具以下動作，觸點至0N。2. 3計時到達時觸點至OFF同時斷開電解電流，此時夾具提供電源的ー組獨立的常開觸點仍保持0N。2. 4工作結束時夾具提供電源的ー組獨立的常開觸點至OFF。電源應等待下ー個工作開始。2. 5任何狀態(tài)下夾具提供電源的ー組獨立的常開觸點至OFF時電源不應有輸出。本發(fā)明電鍍裝置操作參數(shù)電流密度A/dm2 =20-36;溫度。C =50 58 ;沉積速度μ m/min= 4-6 ；pH 值=4. 2 4· 6 ;流速 L /dm2, min =2. 5 4。綜上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點
I、鍍液污染小，鍍液的生命周期長，不需要備數(shù)槽鍍液使用，減少鍍液再生時間和費用。2、溶液流動性好，解決了電鍍過程中濃差極化問題，可通過電流高，是掛鍍的300%—400%。3、陰極極化好，膜厚均勻，減少浪費。4、碳化硅空白率低，在25%以下，鍍層耐磨性更強，能滿足高強度運行的發(fā)動機缸體的要求。


圖I為本發(fā)明的結構示意圖。圖2為本發(fā)明分流閥的結構示意圖。圖3為本發(fā)明鍍液槽的結構示意圖。
具體實施例方式為了使本技術領域的人員更好的理解本發(fā)明方案，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發(fā)明保護的范圍。如圖1-3所不，以實際應用中的一種汽缸045-0135為待鍍氣缸。一種氣缸灌流式電鍍鎳和碳化硅裝置，包括控制裝置、鍍液槽7、支架18及設于支架18上的電鍍座I、陰極導電桿4及陽極導電桿5，待鍍氣缸99米用倒置于電鍍座I上，電鍍座I內開有ー凹槽，陽極導電桿5的一端固定在該凹槽的底部,另一端被伸入待鍍氣缸的缸膛內。支架18的上正對于電鍍座I上方處設有一固定架44，該固定架44上安裝有ー個推動氣缸9，推動氣缸9的下端與上述陰極導電桿4連接，而且推動氣缸9與控制裝置電連接，控制裝置控制推動氣缸9上下運動，使陰極導電桿4在待鍍氣缸上方上下移動；電鍍時，控制裝置控制陰極導電桿4移動至待鍍氣缸99的頂部，且保持陰極導電桿4、陽極導電桿5 及待鍍氣缸99三者的中心線在同一直線上，這樣可以保證電鍍時鍍膜的厚度均勻；電鍍結束時，控制裝置控制推動氣缸9動作，使陰極導電桿4離開待鍍氣缸99的頂部。陽極導電桿4的下端連接銅導線至電鍍電源正極輸出。支架18上位于電鍍座I的上方處安裝有兩個氣ロ密封裝置2，所述的兩個氣ロ密封裝置2的端部分別對應于待鍍氣缸的進氣口和排氣ロ處；該氣ロ密封裝置包括密封堵頭81、氣缸82及固定座83，密封堵頭81穿過固定座83，并與固定座83滑動配合，密封堵頭81的一端與氣缸82固連，氣缸82與控制裝置電連接；電鍍時，控制裝置控制氣缸82向前動作，使密封堵頭81對準在待鍍氣缸99的進氣口和排氣ロ處，并將進氣口和排氣ロ緊緊密封住。電鍍座I的側面靠近底部開有ー進液孔11，該進液孔11與電鍍座I的凹槽相通，該進液孔11通過ー軟管12、一三通與分流閥6連通，分流閥6通過ー輸液管13與鍍液槽7連通；如圖2所示，分流閥6包括換向氣缸64、換向閥芯65、定位支柱66、鍍液進ロ 61、鍍液出口 62及2個回流ロ 63，定位支柱66用于恒定換向閥芯64的運動長度；鍍液出口 62與進液孔11連通，鍍液進ロ 61、兩個回流ロ 63均與鍍液槽7連通，其中ー個回流ロ 63比鍍液出口 62的水平位置低，當停止電鍍時，待鍍氣缸99上倒流回來的殘留鍍液就會在重力作用下，通過鍍液出口 61流至該回流ロ 63，再經(jīng)該回流ロ 63流回至鍍液槽7，防止鍍液的浪費。該分流閥6也和控制裝置電連接，電鍍時，控制裝置控制分流閥6得換向氣缸64動作，換向閥芯65連通鍍液進ロ 61和鍍液出ロ 62，使鍍液順利進入；上下待鍍氣缸99時，控制裝置控制分流閥6連通鍍液進ロ 61和位于低位的回流ロ 63，這樣，鍍液就從鍍液槽7內流出，經(jīng)過分流閥6又流回鍍液槽7，可以保證鍍液在一整天都保持流動，有效防止鍍液中碳化硅顆粒的沉淀；當停止電鍍時，控制裝置控制分流閥6連通鍍液出ロ 62和位于低位的回流ロ 63，停止進液的同時，可以讓電鍍座內殘留的鍍液經(jīng)鍍液出口、回流ロ 63流回至鍍液槽7內。本裝置還包括一水泵，在本實施例中采用加壓泵15，該加壓泵與輸液管13連通，輸液管13進液端的高度至少在鍍液槽7液位總高度的1/3處以上，可以從槽體側面接入，也可以從頂部接入。在鍍液槽7內放置一液位顯示管16，得當液位低于或超過限定值時，對鍍液進行添加，本裝置在電鍍過程中無需添加新的鍍液，只需要隔段時間對鍍液進行定期抽檢即可，根據(jù)檢驗結果進行添加。加壓泵也與控制裝置電連接，用于驅動鍍液從鍍液槽7內流向電鍍座1，并沿待鍍氣缸99的缸膛內壁向上流動，再從待鍍氣缸99頂部的火花塞孔處流出，經(jīng)過ー導流管3流回至鍍液槽7內。該導流管3—端對應于待鍍氣缸頂部的火花塞孔處，另一端與鍍液槽7連通，該導流管3的后端連接ー導流氣缸33，該導流氣缸33固定在支架18上，并與控制裝置電連接，電鍍時，控制裝置控制導流氣缸33向前動作，使導流管3的端部緊靠待鍍氣缸99的頂部火花塞孔處，導流管3與待鍍氣缸頂部接觸處裝有一密封圈，保證裝置的密封性；電鍍結束時，控制裝置再控制導流氣缸33向后動作，使導流管3離開待鍍氣缸99的火花塞孔處。輸液管13上還安裝有至少ー個流量控制閥14，該流量控制閥14也與控制裝置電連接，用于控制鍍液的流量。當然，為了讓鍍液流回至鍍液槽7的方法有很多種，例如可以是在支架18上開ー引流槽等等。如圖3所示，在本實施例中，鍍液槽7包括槽體71、攪拌裝置及用于循環(huán)鍍液的循環(huán)裝置，槽體71的底部為錐形，槽體71內平行設置有4根“L”字形的加熱管72，這些加熱管72均采用蒸汽加熱，每根加熱管至槽外與主蒸汽管連接，每根加熱管72的一邊與槽體71內壁平行并靠近槽體71的內壁，另ー邊與槽體71沿水平方向設置；“L”字形的加熱管使鍍 液受熱更均勻，同時鍍液是在循環(huán)流動的，“ L”字形的加熱管更能使鍍液的溫度保持均勻。在槽體71錐形底部沿水平方向設有3根空氣管73，其中一根安裝在錐形底的錐孔處，加速攪拌流出的鍍液；該空氣管73上設有氣孔，氣孔的開ロ沿水平方向向上傾斜40-45度，使噴出的壓縮空氣向上呈40-45度角，對鍍液進行側面攪拌。循環(huán)裝置包括傳輸管79及驅動鍍液沿傳輸管流動的泵78，泵78是耐腐蝕的，傳輸管79的一端與槽體71的錐形底的錐ロ處連通，另一端與槽體71的頂部連通；鍍液在泵78的作用下從槽體71的底部回流到槽體71內，有利于鍍液的流動，使少量沉淀的碳化硅顆粒再次進入溶液并懸浮在溶液內，從而減少會消除碳化硅顆粒的沉淀。攪拌裝置包括設于槽體71中央的攪拌棒75，攪拌棒75的頂端連接一攪拌電機74,該攪拌棒75上沿軸向依次安裝有4組葉片76，其中ー組略小，安裝于槽體錐形底部的錐ロ處；該葉片76向上傾斜，如排風扇的葉片，向上生成托力。攪拌棒在電機74的作用下，以小于等于60轉/min速度旋轉，使碳化硅顆粒均勻地懸浮在溶液內。該攪拌裝置也與控制裝置電連接，由控制裝置統(tǒng)ー控制其轉速和啟停。本裝置操作參數(shù)電流密度A/dm2 =20-36 ;溫度。C =50 58 ;沉積速度μ m/min=4-6 ；pH 值=4. 2 4· 6 ;流速 L /dm2, min =2. 5 4。本裝置的優(yōu)點1、溶液在氣缸內腔里流動，非電鍍表面不與溶液接觸，槽液/產(chǎn)品表面污染小，槽液生命周期延長2倍或以上，不需要備數(shù)槽鍍液使用，減少鍍液再生時間和費用，成本較常規(guī)浸泡式電鍍低；2、產(chǎn)品電鍍后清洗變得簡單起來，減少清洗用水65%以上；3、溶液流動性好，解決了電鍍過程中濃差極化問題；可通過電流高，是掛鍍的300%。4、陰極極化好，膜厚均勻，減少浪費。5、碳化硅空白率低在25%以下，鍍層耐磨性更強。能滿足高強度運行的發(fā)動機缸體的要求。
權利要求
1.一種氣缸灌流式電鍍鎳和碳化硅裝置，包括電鍍座(I)、鍍液槽(7)、陰極導電桿(4)及陽極導電桿(5)，待鍍氣缸被倒置于該電鍍座(I)上，其特征在于所述電鍍座(I)內設有ー凹槽，所述陽極導電桿(5)的一端設于該凹槽內，另一端被伸入待鍍氣缸的缸膛內；所述陰極導電桿(4)能上下移動地設于電鍍座(I)上方，電鍍時，陰極導電桿(4)移動至待鍍氣缸頂部，且陰極導電桿(4)、陽極導電桿(5)及待鍍氣缸的中心線在同一直線上；電鍍座(I)上設有ー進液孔(11)，該進液孔(11)通過一分流閥(6)與鍍液槽(7)連通；所述分流閥(6)包括鍍液進ロ(61)、鍍液出ロ(62)及至少一回流ロ(63)，鍍液出ロ(62)與進液孔(11)連通，鍍液進ロ(61)、回流ロ(63)均與鍍液槽(7)連通；還包括一驅動鍍液沿待鍍氣缸內壁向上流動并從氣缸頂部流回至鍍液槽(7)的驅動裝置。
2.根據(jù)權利要求I所述的氣缸灌流式電鍍鎳和碳化硅裝置，其特征在于所述電鍍座Cl)的上方設有至少ー氣ロ密封裝置(2)，該氣ロ密封裝置(2)的端部對應于待鍍氣缸的氣ロ處。
3.根據(jù)權利要求2所述的氣缸灌流式電鍍鎳和碳化硅裝置，其特征在于還包括一導流管(3)，該導流管(3)—端對應于待鍍氣缸頂部的火花塞孔處，另一端與所述鍍液槽(7)連通。
4.根據(jù)權利要求3所述的氣缸灌流式電鍍鎳和碳化硅裝置，其特征在于所述鍍液槽(7)包括槽體(71)、攪拌裝置及用于循環(huán)鍍液的循環(huán)裝置，槽體(71)內設有至少一“L”形的加熱管(72)，該加熱管(72)的一邊與槽體(71)內壁平行，另ー邊與槽體底部平行；槽體(71)的底部沿水平方向設有至少一空氣管(73)，該空氣管(73)上設有氣孔，氣孔的開ロ沿水平方向向上傾斜40度的。
5.根據(jù)權利要求4所述的氣缸灌流式電鍍鎳和碳化硅裝置，其特征在于所述循環(huán)裝置包括傳輸管及驅動鍍液沿傳輸管流動的泵，傳輸管的一端與槽體(71)的底部連通，另ー端與槽體(71)的頂部連通。
6.根據(jù)權利要求5所述的氣缸灌流式電鍍鎳和碳化硅裝置，其特征在于所述攪拌裝置包括攪拌棒(75)，該攪拌棒(75)上設有至少ー葉片(76)，該葉片(76)向上傾斜。
7.根據(jù)權利要求6所述的氣缸灌流式電鍍鎳和碳化硅裝置，其特征在于所述氣ロ密封裝置包括密封堵頭(81)、氣缸(82)及固定座(83)，密封堵頭(81)與固定座(83)滑動配合，密封堵頭(81)的一端與氣缸(82)連接。
8.根據(jù)權利要求7所述的氣缸灌流式電鍍鎳和碳化硅裝置，其特征在于所述驅動裝置為一水泵。
9.根據(jù)權利要求8所述的氣缸灌流式電鍍鎳和碳化硅裝置，所述陽極導電桿(5)的上端部連接有一推動氣缸(9 )。
10.根據(jù)權利要求9所述的氣缸灌流式電鍍鎳和碳化硅裝置，其特征在于還包括ー控制裝置，該控制裝置分別與推動氣缸(9)、水泵、氣缸(82)及分流閥(6)電連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣缸灌流式電鍍鎳和碳化硅裝置，包括電鍍座、鍍液槽、陰極導電桿及陽極導電桿，待鍍氣缸被倒置于該電鍍座上，所述電鍍座內設有一凹槽，所述陽極導電桿的一端設于該凹槽內，另一端被伸入待鍍氣缸的缸膛內；所述陰極導電桿能上下移動地設于電鍍座上方；電鍍座上設有一進液孔，該進液孔通過一分流閥與鍍液槽通；所述分流閥包括鍍液進口、鍍液出口及至少一回流口，鍍液出口與進液孔連通，鍍液進口、回流口均與鍍液槽連通；還包括一驅動鍍液沿待鍍氣缸內壁向上流動并從氣缸頂部流回至鍍液槽的驅動裝置。本裝置鍍液污染小，鍍液的生命周期長，不需要備數(shù)槽鍍液使用，減少鍍液再生時間和費用。
文檔編號C25D7/04GK102828220SQ20121034447
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月18日 優(yōu)先權日2012年9月18日
發(fā)明者楊漢生, 張建龍, 董劍剛 申請人:紹興鋒龍電機有限公司