本發(fā)明涉及電沉積技術領域，具體地說是一種電沉積設備。

背景技術：

在石油機械技術領域，隨著石油資源的不斷消耗，致使開采石油的環(huán)境越來越惡劣，對石油設備的耐腐蝕、耐摩擦性能要求也越來越高。因此，研制出一種防腐耐磨表面處理技術一直是本領域技術人員研究的課題。

現(xiàn)有的表面處理技術主要包括電沉積技術和化學鍍技術。電沉積技術的發(fā)展由來已久，因其優(yōu)良的耐磨性、耐腐蝕性，簡單方便的操作而被廣泛應用。鍍鉻工藝已經(jīng)在石油開采行業(yè)中應用多年，有力的促進了石油行業(yè)的發(fā)展，但是電鍍鉻技術因其污染環(huán)境而逐漸被淘汰。近些年逐漸出現(xiàn)的復合鍍技術已經(jīng)逐漸發(fā)展壯大，比如鐵鎢合金、鎳鎢合金、鐵鎳鎢合金、鎳鎢磷合金，在某些應用特性上，已經(jīng)展現(xiàn)出超越傳統(tǒng)電鍍鉻技術的優(yōu)勢，不過因其設備及工藝的局限性，一直以來無法生產(chǎn)長度在1500mm至9500mm的長直泵筒類管件，主要體現(xiàn)在生產(chǎn)效率低、鍍層厚度不均勻、結合力以及耐腐蝕性差。

關于化學鍍技術，鎳磷化學鍍工藝已經(jīng)在石油開采行業(yè)中應用多年，但是，鎳磷化學鍍技術在產(chǎn)品性能上不如鍍鉻和復合鍍技術。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有復合鍍技術無法生產(chǎn)長直的泵筒類管件的技術問題，提供一種能夠生產(chǎn)長直的泵筒類管件的電沉積設備。

本發(fā)明的技術方案是，提供一種電沉積設備，包括儲液槽、循環(huán)泵、陽極、攪拌裝置、加熱裝置和直流電源，其特征是，還包括進液循環(huán)管道、回液循環(huán)管道、進液端溢流型電鍍槽、出液端溢流型電鍍槽、旋轉裝置和導電裝置，循環(huán)泵的輸入端通過管道與儲液槽連接，循環(huán)泵的輸出端通過進液循環(huán)管道與進液端溢流型電鍍槽連接，出液端溢流型電鍍槽通過回液循環(huán)管道與儲液槽連接；

陽極位于進液端溢流型電鍍槽和出液端溢流型電鍍槽之間，陽極包括鈦管、左端部銅棒、右端部銅棒和至少兩個銅導電塊，左端部銅棒與鈦管以螺紋連接方式固定連接，右端部銅棒與鈦管以螺紋連接方式固定連接，至少兩個銅導電塊連接于鈦管的內(nèi)孔中，銅導電塊之間用銅電纜連接，左端部銅棒與銅導電塊之間用銅電纜連接，右端部銅棒與銅導電塊之間用銅電纜連接；

旋轉裝置用于使管件繞著陽極旋轉，陽極與直流電源的正極連接；導電裝置與直流電源的負極連接，導電裝置與管件的外壁接觸。

優(yōu)選地，進液端溢流型電鍍槽和出液端溢流型電鍍槽均設有一個電解液容納槽和兩個溢流槽，兩個溢流槽位于電解液容納槽兩側，電解液容納槽的底部設有進液口，兩個溢流槽的底部設有回流口；電解液容納槽的頂部設有溢流口和弧形凹槽；溢流槽的頂部設有溢流口和弧形凹槽。

優(yōu)選地，進液端溢流型電鍍槽包括第一立板、第二立板、第三立板、第四立板、第一側板、第二側板、底板、第一插板、第二插板、第三插板、第四插板、第一斜板、第二斜板、第三斜板、第四斜板、第五斜板和第六斜板，第一側板和第二側板分別與底板連接，第一側板和第二側板相對設置；第一立板、第二立板、第三立板、第四立板分別與底板連接，第一立板、第二立板、第三立板、第四立板連接于第一側板和第二側板之間；底板設有第一回流口、進液口、第二回流口，第一立板、第二立板、第三立板、第四立板均設有溢流口；第一插板與第一立板連接，第二插板與第二立板連接，第三插板與第三立板連接，第四插板與第四立板連接，第一插板、第二插板、第三插板、第四插板均設有弧形凹槽；

第一斜板的四個邊分別與第一立板、底板、第一側板和第二側板連接；第二斜板的四個邊分別與第二立板的一側、底板、第一側板和第二側板連接；第三斜板的四個邊分別與第二立板的另一側、底板、第一側板和第二側板連接；第四斜板的四個邊分別與第三立板的一側、底板、第一側板和第二側板連接，第五斜板的四個邊分別與第三立板的另一側、底板、第一側板和第二側板連接；第六斜板的四個邊分別與第四立板、底板、第一側板和第二側板連接；

第一立板、第二立板、第一側板、第二側板、第一斜板和第二斜板組合形成第一溢流槽，第一回流口與第一溢流槽連通；第一立板、第一斜板、第一側板、第二側板和底板之間形成空腔；第二立板、第二斜板、第一側板、第二側板和底板之間形成空腔；

第二立板、第三立板、第一側板、第二側板、第三斜板和第四斜板組合形成電解液容納槽，進液口與電解液容納槽連通；第二立板、第三斜板、第一側板、第二側板和底板之間形成空腔，第三立板、第四斜板、第一側板、第二側板和底板之間形成空腔；第三立板、第四立板、第一側板、第二側板、第五斜板和第六斜板組合形成第二溢流槽，第二回流口與第二溢流槽連通；第三立板、第五斜板、第一側板、第二側板和底板之間形成空腔；第四立板、第六斜板、第一側板、第二側板和底板之間形成空腔。

優(yōu)選地，導電裝置包括碳刷、碳刷安裝板、彈簧、底板，碳刷安裝板通過四個彈簧與底板連接，碳刷與碳刷安裝板連接；直流電源的負極與碳刷連接，碳刷與管件的外壁接觸。

優(yōu)選地，旋轉裝置包括支架、電機、主動齒輪、從動齒輪，電機安裝在支架上，主動齒輪與電機的輸出軸連接，從動齒輪與主動齒輪嚙合。

優(yōu)選地，空腔設有排氣孔。

本發(fā)明的有益效果是：可用于生產(chǎn)長度在1500mm至9500mm的泵筒類管件，生產(chǎn)效率高，穩(wěn)定性高，操作簡單方便，且內(nèi)孔鍍層厚度均勻性好，結合力以及耐腐蝕性均達到了電鍍鉻層的水平。本發(fā)明適用于光亮鎳、鎳磷合金、復合涂層、單質鉻等鍍層的加工生產(chǎn)，不管原始配方是酸性配方還是堿性配方，都可以使用本設備進行正常生產(chǎn)。具體表現(xiàn)在：

全臥式生產(chǎn)，工位附帶抽風裝置和水洗液回流裝置，全程無廢氣、廢水排放。

使用本發(fā)明的設備進行生產(chǎn)時，無需將產(chǎn)品完全浸入電解液中，配方溶液僅接觸管件待鍍表面，避免酸性溶液對工件其他表面的腐蝕。

鍍層厚度均勻，管件內(nèi)表面尺寸偏差小，最小偏差可控制在0.03mm內(nèi)。以生產(chǎn)內(nèi)孔直徑為50.99mm的泵筒類管件舉例，測量數(shù)據(jù)如下表，有7個測量點，測量點間距為1000mm，內(nèi)徑尺寸延續(xù)了鍍前基體的尺寸變化，實際尺寸變動量為0.02mm(最大值50.825減最小值50.805)。

附圖說明

圖1是電沉積設備的整體結構示意圖；

圖2是儲液槽和攪拌裝置連接示意圖；

圖3是圖1中陽極穿過管件的結構示意圖；

圖4是陽極的結構示意圖；

圖5是圖4中p處的局部放大圖；

圖6是旋轉裝置的結構示意圖；

圖7是圖6的側視圖；

圖8是進液端溢流型電鍍槽的結構示意圖；

圖9是圖8中a-a方向的剖視圖；

圖10是圖8中b-b方向的剖視圖；

圖11是圖8中c-c方向的剖視圖；

圖12是圖8中d-d方向的剖視圖；

圖13是第一插槽板的主視圖；

圖14是第一插槽板的俯視圖；

圖15是第一插板的結構示意圖；

圖16是第一立板的結構示意圖；

圖17是第一插板和第一插槽板連接的示意圖；

圖18是空腔上設置排氣孔的結構示意圖；

圖19是管件與出液端溢流型電鍍槽、進液端溢流型電鍍槽連接示意圖；

圖20是離子沉積過程示意圖。

圖中符號說明：

10.儲液槽；20.循環(huán)泵；30.進液循環(huán)管道；40.回液循環(huán)管道；50.陽極，51.鈦管，52.左端部銅棒，53.右端部銅棒，54.銅導電塊，55.銅電纜，56.銅電纜，57.銅電纜；60.進液端溢流型電鍍槽，601.第一立板，6011.溢流口，602.第二立板，603.第三立板，604.第四立板，605.第一側板，606.第二側板，607.底板，608.第一斜板，609.第二斜板，610.第三斜板，611.第四斜板，612.第五斜板，613.第六斜板，614.第一插槽板，6141.插槽，615.第二插槽板，616.第三插槽板，617.第四插槽板，618.第一回流口，619.進液口，620.第二回流口，621.第一插板，6211.弧形凹槽；622.空腔；623.排氣孔；70.出液溢端流型電鍍槽；80.管件；90.攪拌裝置；100.旋轉裝置，110.支架，120.電機，130.主動齒輪，140.從動齒輪；200.導電裝置，210.碳刷，220.碳刷安裝板；230.彈簧，240.底板，250.移動機構。

具體實施方式

如圖1所示，電沉積設備包括儲液槽10、循環(huán)泵20、進液循環(huán)管道30、回液循環(huán)管道40、陽極50、進液端溢流型電鍍槽60、出液端溢流型電鍍槽70、攪拌裝置90、旋轉裝置100、導電裝置200、加熱裝置。

循環(huán)泵20的輸入端通過管道與儲液槽10連接，循環(huán)泵20的輸出端通過進液循環(huán)管道30與進液端溢流型電鍍槽60連接，出液端溢流型電鍍槽70的溶液出口通過回液循環(huán)管道40與儲液槽10連接。

待加工的管件80的一端與進液端溢流型電鍍槽60連接，與進液端溢流型電鍍槽60的內(nèi)腔連通；另一端與出液端溢流型電鍍槽70連接。

陽極50穿過管件80的中心通孔，陽極50用支架固定好，陽極50靜止不動。

如圖2所示，攪拌裝置90與儲液槽10連接。攪拌裝置90采用現(xiàn)有技術的常規(guī)結構，用于攪拌儲液槽10中的電解液。儲液槽10內(nèi)安裝有用于對電解液加熱的加熱裝置，加熱裝置采用現(xiàn)有技術的常規(guī)結構。儲液槽10內(nèi)還安裝有用于檢測電解液的熱電偶。

如圖3、4和5所示，陽極50包括鈦管51、左端部銅棒52、右端部銅棒53以及7個銅導電塊54，左端部銅棒52與鈦管51以螺紋連接方式固定連接，右端部銅棒53與鈦管51以螺紋連接方式固定連接，7個銅導電塊54以螺紋連接方式安裝在鈦管51內(nèi)孔的內(nèi)壁上，相鄰兩個銅導電塊54之間用銅電纜55連接，左端部銅棒52與相鄰的銅導電塊(第一個銅導電塊)之間用銅電纜56連接，右端部銅棒53與相鄰的銅導電塊(第七個銅導電塊)之間用銅電纜56連接。

陽極50的結構采用分段導電的原理，避免電流集中分布在陽極兩端，從而避免工件內(nèi)壁形成的沉積層厚度不均。陽極50為可重復利用的惰性陽極(使用的材質在鍍液中不會被消耗，可重復利用，性質不屬于易損耗的活潑金屬，所以稱為惰性陽極)，陽極50不會隨電鍍時間的累積而消耗。

如圖6和7所示，旋轉裝置100包括支架110、電機120、主動齒輪130、從動齒輪140，電機120安裝在支架110上，主動齒輪130與電機120的輸出軸連接，從動齒輪140與主動齒輪130嚙合。管件80穿過從動齒輪140的中心安裝孔，其中部部分與從動齒輪140的中心安裝孔固定連接。電機120的輸出軸通過主動、從動齒輪可帶動管件80旋轉。主動、從動齒輪也可以用其他傳動機構代替。

導電裝置200包括碳刷210、碳刷安裝板220、彈簧230、底板240、移動機構250，移動機構250安裝在支架110上，底板240與移動機構250連接，碳刷安裝板220通過四個彈簧230與底板240連接，碳刷210與碳刷安裝板220連接。

碳刷210可以為彈性碳刷(可以避免電流過度集中)，其位于管件80的下方，與管件80的外壁緊貼接觸在一起。移動機構250可以帶動碳刷210如圖7中的左右方向移動。

用導線將碳刷210與直流電源的負極連接，用導線將直流電源的正極與陽極50的左端部銅棒52連接。

如圖8-12所示，進液端溢流型電鍍槽60整體呈長方體形狀，其包括第一立板601、第二立板602、第三立板603、第四立板604、第一側板605、第二側板606、底板607，第一側板605和第二側板606分別與底板607連接，第一側板605和第二側板606相對設置。第一立板601、第二立板602、第三立板603、第四立板604分別與底板607連接，第一立板601、第二立板602、第三立板603、第四立板604連接于第一側板605和第二側板606之間。底板607設有第一回流口618、進液口619、第二回流口620。第一斜板608的四個邊分別與第一立板601、底板607、第一側板605和第二側板606連接。第二斜板609的四個邊分別與第二立板602的一側、底板607、第一側板605和第二側板606連接。第三斜板610的四個邊分別與第二立板602的另一側、底板607、第一側板605和第二側板606連接。第四斜板611的四個邊分別與第三立板603的一側、底板607、第一側板605和第二側板606連接，第五斜板612的四個邊分別與第三立板603的另一側、底板607、第一側板605和第二側板606連接。第六斜板613的四個邊分別與第四立板604、底板607、第一側板605和第二側板606連接。第一插槽板614與第一立板601連接，第二插槽板615與第二立板602連接，第三插槽板616與第三立板603連接，第四插槽板617與第四立板604連接。

如圖13和14所示的第一插槽板614，其設有插槽6141。第二插槽板615、第三插槽板616和第四插槽板617的結構與第一插槽板614相同，均設有插槽。

如圖15所示的第一插板621，其頂部設有弧形凹槽6211。第一插板621插入到第一插槽板614中。其他三個插板，第二插板、第三插板、第四插板的結構與第一插板621相同，均設有弧形凹槽。第二插板插入到第二插槽板615中，第三插板插入到第三插槽板616中，第四插板插入到第四插槽板617中。

如圖16所示第一立板601，其設有溢流口6011。第二立板602、第三立板603、第四立板604與第一立板601的結構相同，均設有溢流口。

如圖17所示，第一插板621插入第一插槽板614內(nèi)，第一插板621的弧形凹槽6211位于第一立板601的溢流口6011的上部位置，弧形凹槽6211與溢流口6011重疊。弧形凹槽6211用于放置支撐管件80。

第一立板601、第二立板602、第一側板605、第二側板606、第一斜板608和第二斜板609組合形成第一溢流槽，第一回流口618與第一溢流槽連通。第一立板601、第一斜板608、第一側板605、第二側板606和底板607之間形成空腔622。第二立板602、第二斜板609、第一側板605、第二側板606和底板607之間同樣形成空腔。第一斜板608和第二斜板609的斜面能夠保持足夠剛性以承擔溶液自身重量和溶液溫度變化帶來的負荷。

第二立板602、第三立板603、第一側板605、第二側板606、第三斜板610和第四斜板611組合形成電解液容納槽，進液口619與電解液容納槽連通。第二立板602、第三斜板610、第一側板605、第二側板606和底板607之間形成空腔。第三立板603、第四斜板611、第一側板605、第二側板606和底板607之間形成空腔。

第三立板603、第四立板604、第一側板605、第二側板606、第五斜板612和第六斜板613組合形成第二溢流槽，第二回流口620與第二溢流槽連通。第三立板603、第五斜板612、第一側板605、第二側板606和底板607之間形成空腔。第四立板604、第六斜板613、第一側板605、第二側板606和底板607之間形成空腔。

如圖18所示，空腔622最高點位置設有用于在冷熱交替時平衡內(nèi)外壓力的排氣孔(第二側板606上開排氣孔623)，防止焊接板材焊接處開裂(如果發(fā)生開裂，則會影響槽內(nèi)電解溶液的穩(wěn)定，影響流入到管件內(nèi)孔中溶液的穩(wěn)定，最終會導致鍍層厚度不均)。其他的空腔同樣設有排氣孔。

進液端溢流型電鍍槽60采用15mm厚耐酸堿pp板裁剪焊接而成。

出液端溢流型電鍍槽70與進液端溢流型電鍍槽60的結構相同，同樣設有一個電解液容納槽和兩個溢流槽，兩個溢流槽位于電解液容納槽兩側，電解液容納槽的底部設有進液口，兩個溢流槽的底部設有回流口。電解液容納槽的頂部設有溢流口和弧形凹槽。出液端溢流型電鍍槽70也是由一個底板、兩個側板、四個立板、六個斜板、四個插槽板、四個插板構成。

如圖19所示，管件80與出液端溢流型電鍍槽70和進液端溢流型電鍍槽60的具體連接方式如下：

將管件80的左端放置在進液端溢流型電鍍槽60的第三插槽板616中第三插板的弧形凹槽中，讓管件80的管口伸入電解液容納槽中(管件的伸入部分外壁使用防護措施避免被溶液污染)；將管件80的右端放置在出液端溢流型電鍍槽70的第一插槽板中第一插板的弧形凹槽中，讓管件80的管口伸入出液端溢流型電鍍槽70的第一溢流槽中。

進液循環(huán)管道30與進液端溢流型電鍍槽60的進液口619連接，回液循環(huán)管道40與出液溢端流型電鍍槽70的第一回流口618連接。

在加工之前，先對管件80進行拋光、去油脂、除銹、活化等前處理工作。結合圖1和18，電沉積設備工作過程如下：儲液槽10中的電解溶液從進液端溢流型電鍍槽60的進液口619向上進入到電解液容納槽中，一部分電解溶液從管件80的左端部開口流入并填滿管件80內(nèi)孔，另一部分電解溶液按照圖19中虛線箭頭方向從第二立板602的溢流口、第三立板603的溢流口流出，分別進入第一溢流槽、第二溢流槽，最終從第一回流口618、第二回流口620向下流出并且被回收(可以回收到儲液槽10中)。

管件80內(nèi)孔中的電解液容從其右端部開口處流出進入出液端溢流型電鍍槽70的第一溢流槽中，再從第一回流口流入進入回液循環(huán)管道40，最終流入儲液槽10中。

電解溶液穿過管件80內(nèi)孔的同時，旋轉裝置的電機120帶動管件80繞著陽極50旋轉，直流電源的正極、陽極50、管件80、碳刷210、直流電源的負極形成電流回路，進行離子沉積反應，如圖20中箭頭指示所示，這樣就在管件80內(nèi)壁形成沉積層，即鍍層。

使管件80繞著陽極50旋轉，能夠依靠重力調(diào)整管件內(nèi)孔填充的電解溶液的均勻性，以保證形成的沉積層厚度的均勻性。

進液端溢流型電鍍槽60和出液端溢流型電鍍槽70為一組工位，多個進液端溢流型電鍍槽60和出液端溢流型電鍍槽70可以并排做成多工位。

整個電沉積設備各產(chǎn)生蒸汽的位置均安裝抽風裝置和水洗液回流裝置，設備及車間室內(nèi)不存在有害蒸汽。

以上所述僅對本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。