公开/公告号CN107313089A
专利类型发明专利
公开/公告日2017-11-03
原文格式PDF
申请/专利权人 东北石油大学;
申请/专利号CN201710631546.0
申请日2017-07-28
分类号C25D5/20(20060101);C25D5/08(20060101);C25D5/18(20060101);C25D3/12(20060101);C25D15/00(20060101);C25D17/00(20060101);C25D21/06(20060101);C25D21/02(20060101);C25D17/06(20060101);B82Y40/00(20110101);
代理机构23118 哈尔滨东方专利事务所;
代理人曹爱华
地址 163319 黑龙江省大庆市高新技术开发区发展路199号
入库时间 2023-06-19 03:42:57
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2022-07-15
未缴年费专利权终止 IPC(主分类):C25D 5/20 专利号:ZL2017106315460 申请日:20170728 授权公告日:20190301
专利权的终止
2019-07-19
专利实施许可合同备案的生效 IPC(主分类):C25D5/20 合同备案号:2019230000014 让与人:东北石油大学 受让人:大庆市红岗区通达物资经销处 发明名称:柱塞表面超声波-喷射电镀纳米镀层实验装置及实验方法 申请公布日:20171103 授权公告日:20190301 许可种类:排他许可 备案日期:20190626 申请日:20170728
专利实施许可合同备案的生效、变更及注销
2019-03-01
授权
授权
2019-02-12
著录事项变更 IPC(主分类):C25D5/20 变更前: 变更后: 申请日:20170728
著录事项变更
2017-11-28
实质审查的生效 IPC(主分类):C25D5/20 申请日:20170728
实质审查的生效
2017-11-03
公开
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技术领域
本发明涉及电化学加工领域的电镀实验装置,具体涉及柱塞表面超声波-喷射电镀纳米镀层实验装置及实验方法。
背景技术
柱塞是一种常用于柱塞泵、抽油泵、柱塞阀等机械设备的圆柱型金属零部件,在机械、化工、石油、军事等领域得到广泛应用。柱塞泵、抽油泵、柱塞阀等机械设备在使用过程中,由于长期受到磨粒磨损、摩擦副摩擦、介质腐蚀等作用,柱塞表面易发生划伤、磨损、腐蚀等事故。纳米镀层因其具有高硬度、优异的耐磨性、导电性、抗腐蚀性等性能,若在柱塞表面沉积纳米镀层,可有效提高柱塞表面的综合性能,延长其使用寿命。
发明内容
本发明的一个目的是提供柱塞表面超声波-喷射电镀纳米镀层实验装置,这种柱塞表面超声波-喷射电镀纳米镀层实验装置用于实现柱塞表面沉积纳米镀层,本发明的另一个目的是提供这种柱塞表面超声波-喷射电镀纳米镀层实验装置进行电镀实验方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:这种柱塞表面超声波-喷射电镀纳米镀层实验装置包括超声波发生器、电镀槽、喷头、加热装置、散热装置、脉冲电镀电源,超声波发生器为槽式的,电镀槽置于超声波发生器内,电镀槽内有复合镀液,电镀槽的上端口设置有支架,电镀槽的下部设置与其相通的导管,导管另一端向下穿过支架并伸入喷头中与镀液夹套相通,导管上设置有过滤器和循环泵;喷头为具有夹层的空心筒体,喷头的下端口是开放的,夹层为镀液夹套,柱塞伸入到喷头内被镀液夹套环绕在其中,镀液夹套与柱塞对应的部位均匀设置数列喷射孔组,各喷射孔组设置数个喷射孔,每组喷射孔组内喷射孔沿着垂向均匀布置,柱塞和喷头均外接脉冲电镀电源;加热装置设置于电镀槽内,散热装置内置于加热装置内,通过散热电机带动叶轮旋转扩散热量。
上述方案中柱塞通过夹具安装在电木板上,电木板安装在电镀槽的槽底,电镀槽通过撑脚安装在超声波发生器内;夹具包括圆形夹盘,圆形夹盘被均分成四块弧形夹块,夹盘底部的中心设置中心齿轮,每个弧形夹块设置一夹板,夹板连接齿条,齿条的另一端连接弹簧,齿条与中心齿轮啮合;夹板伸出到夹盘上表面,推动任意一个夹板向夹盘边缘方向前进,其它三个夹板张开,停止推动,四个夹板同时回缩将柱塞夹在其中。
上述方案中夹具底部设置夹盘盒,夹盘盒将各齿条、中心齿轮、各弹簧容纳在其中,起到支撑绝缘作用。
上述方案中散热装置包括散热电机,散热电机的轴与套筒通过键连接,矩形螺母一端旋入到轴内,矩形螺母另一端与叶轮连接,矩形螺母与叶轮之间设置密封环,矩形螺母与套筒之间设置有密封圈,矩形螺母将密封圈与套筒封闭在其内部,矩形螺母与套筒间设置有止推轴承,止推轴承设置在套筒与叶轮连接的一端处。
上述方案中导管穿过支架后,通过支撑块夹紧在所述导管与支架连通处。
上述方案中喷头与导管通过固定接头连接,拆卸方便,便于调整。
上述方案中复合镀液由硫酸镍300g/l~450g/l、氯化镍35g/l~50g/l、氯化钠35g/l~50g/l、硫酸钠5g/l~50g/l、硼酸20g/l~42g/l、十二烷基硫酸钠0.3g/l~0.8g/l、CG-590偶联剂2.5g/l~5.5g/l、糖精2g/l~8g/l、纳米颗粒2g/l~15g /l构成。
上述方案柱塞表面超声波-喷射电镀纳米镀层实验装置的实验方法:
第一步:配制复合镀液;
第二步:电镀过程:在电镀过程中需要控制温度在50℃~65℃、PH在3.5~5、电流密度在6~12A/ dm²、脉冲宽度范围在0 ms~200ms之间,脉冲间隔范围在0 ms~1000ms之间,脉冲频率范围在5~4500Hz之间;分别施加X、Y、Z、X+Y、X+Z、Y+Z超声波,超声波功率范围在0~600W之间,超声波频率范围在20~30 kHz之间;
首先放入电木板、连接好的夹具与柱塞,用导管连接过滤器与循环泵,并在电镀槽上端用支架将导管固定,放入配好的镀液,打开超声波发生器,打开加热装置与散热装置,对第一步配好的镀液进行恒温加热,加热到所需温度后,打开过滤器和循环泵,打开脉冲电镀电源,开始电镀;
第三步:关闭散热装置过滤器与循环泵,实验结束,关闭电源,取出柱塞。
本发明具有以下有益效果:
1、本发明简单易行,降低镀层含氢量,镀层晶粒细致,使镀层耐磨性能、耐腐蚀性能得到有效的提高,同时提高了镀层与镀件(柱塞)的结合力。
2、本发明可在柱塞表面制备具有高耐磨性、导电性、抗腐蚀性的纳米镀层,不仅有效提高柱塞表面的综合性能,延长其使用寿命,而且对纳米材料在机械、化工、石油等领域的应用提供了一种新方法和途径。
附图说明
图1 是本发明中柱塞表面超声波-喷射电镀纳米镀层实验装置的示意图;
图2 是本发明中喷嘴的结构示意图;
图3 是本发明中夹具的结构示意图;
图4 是本发明中夹具的剖视图;
图5 是本发明中散热装置的结构示意图。
图中:1超声波发生器;2超声波介质;3撑脚;4导管;5夹具;6电镀槽;7过滤器;8支架;9喷头;10固定接头;11循环泵;12支撑块;13脉冲电镀电源;14柱塞;15交流电源;16电木板;17复合镀液;18加热装置;19散热装置;5A夹盘盒;5B夹板;5C圆形夹盘;5D齿条;5E弹簧;5F中心齿轮;9A镀液夹套;9B喷射孔;19A叶轮;19B止推轴承;19C套筒;19D密封圈;19E矩形螺母;19F轴;19G散热电机;。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明:
结合图1、图2、图3、图4、图5所示,这种柱塞表面超声波-喷射电镀纳米镀层实验装置包括超声波发生器1、电镀槽6、喷头9、加热装置18、散热装置19、脉冲电镀电源13,超声波发生器1为槽式的,电镀槽6置于超声波发生器1内,电镀槽6内有复合镀液17,电镀槽6的上端口设置有支架8,电镀槽6的下部设置与其相通的导管4,导管4另一端向下穿过支架8并伸入喷头9中与镀液夹套9A相通,喷头9与导管4通过固定接头10连接,拆卸方便,便于调整;导管4通过支撑块12被夹紧在所述导管4与支架8连通处,导管4上设置有过滤器7和循环泵11,利用过滤器7过滤掉复合镀液17中的大颗粒杂质,利用循环泵11达到循环复合镀液17的目的;喷头9为具有夹层的空心筒体,喷头9的下端口是开放的,夹层为镀液夹套9A,柱塞14伸入到喷头9内被镀液夹套9A环绕在其中,镀液夹套9A与柱塞14对应的部位均匀设置数列喷射孔组,各喷射孔组设置数个喷射孔9B,每组喷射孔组内喷射孔9B沿着垂向均匀布置,柱塞14和喷头9均外接脉冲电镀电源13;加热装置18设置于电镀槽6内,散热装置19内置于加热装置18内,通过散热电机19G带动轴19F上叶轮旋转,使超声波介质2循环流动从而达到镀液恒温高效的目的,加热装置18通过交流电源15供电。
柱塞14通过夹具5安装在电木板16上,电木板16安装在电镀槽6的槽底,电镀槽6通过撑脚3安装在超声波发生器1内,复合镀液17装入电镀槽6中,液面略低于电木板16或与电木板16持平。
夹具5包括圆形夹盘5C,圆形夹盘5C被均分成四块弧形夹块,夹盘5C底部的中心设置中心齿轮5F,每个弧形夹块设置一夹板5B,夹板5B连接齿条5D,齿条5D的另一端连接弹簧5E,齿条5D与中心齿轮5F啮合;夹板5B伸出到夹盘5C上表面,推动任意一个夹板5B向夹盘5C边缘方向前进,其它三个夹板5B张开,停止推动,四个夹板5B同时回缩将柱塞14夹在其中。夹具5底部设置夹盘盒5A,夹盘盒5A将各齿条5D、中心齿轮5F、各弹簧5E容纳在其中,起到支撑绝缘作用。夹具5置于电木板16上,利用夹具5的弹簧5E及齿轮传动将镀件(柱塞14)夹紧,夹具5底部放置夹板盖,起到支撑绝缘的作用。将镀件(柱塞14)内置于喷头9之内,外接脉冲电源,喷头9连接正极,镀件(柱塞14)连接负极。
散热装置19包括散热电机19G,散热电机19G的轴19F与套筒19C通过键连接,矩形螺母19E一端旋入到轴19F内,矩形螺母19E另一端与叶轮19A连接,矩形螺母19E与叶轮19A之间设置密封圈19D,矩形螺母19E与套筒19C之间设置有密封圈19D,矩形螺母19E将密封圈19D与套筒19C封闭在其内部,矩形螺母19E与套筒19C间设置有止推轴承19B,止推轴承19B设置在套筒19C与叶轮19A连接的一端处。
复合镀液17由硫酸镍300g/l~450g/l、氯化镍35g/l~50g/l、氯化钠35g/l~50g/l、硫酸钠5g/l~50g/l、硼酸20g/l~42g/l、十二烷基硫酸钠0.3g/l~0.8g/l、CG-590偶联剂2.5g/l~5.5g/l、糖精2g/l~8g/l、纳米颗粒2g/l~15g /l构成。
本发明所述超声发生器1、脉冲电镀电源13所采用的工艺参数为:
(1)超声波
波向X, Y, Z, X+Y, X+Z,Y+Z
功率0~600W
频率20~30 kHz
(2)脉冲电流
电流密度6~12A∕dm²
脉冲宽度0~200ms
脉冲间隔0~1000ms
脉冲频率5~4500Hz
脉冲波形梯形
(3)极间距 10~55mm
(4)PH 3.5~5
(5)温度 50~65℃
(6)沉积时间 10~100min
上述柱塞表面超声波-喷射电镀纳米镀层实验装置的实验方法:
1、对装置进行组装:首先将夹板5B向外推动,带动齿轮5F旋转,通过齿条5D拉伸弹簧5E,将镀件(柱塞14)放置于夹盘5C上,通过弹簧5E的拉伸力将镀件(柱塞14)夹紧。
2、将电木板16、连接好的镀件(柱塞14)与夹具5放入电镀槽6中,用导管4连接喷头9、过滤器7与循环泵11,在电镀槽6上端用支架8将导管4固定,将镀件(柱塞14)与喷头9连接脉冲电镀电源13,将散热装置19焊接在超声波发生器1上。
3、对镀液进行配置,镀液成分为:硫酸镍(NiSO4·6H2O)300g/l~450g/l、氯化镍(NiCl2·6H2O)35g/l~50g/l、氯化钠(NaCl)35g/l~50g/l、硫酸钠(NaSO4·6H2O)5g/l~50g/l、硼酸(H3BO3)20g/l~42g/l、十二烷基硫酸钠(C12H25SO4Na)0.3g/l~0.8g/l、CG-590偶联剂2.5g/l~5.5g/l、糖精2g/l~8g/l、纳米颗粒2g/l~15g/l。
4、将配好的复合镀液17倒入镀槽6中,将超声波介质2加入到超声波发生器1中。
5、夹紧支撑块12,将镀槽6放置于超声波发生器1中,打开加热装置18,打开散热电机19G,通过轴19F带动叶轮19A转动,对配好的复合镀液17进行恒温加热,加热到所需温度后,打开过滤器7和循环泵11,打开脉冲电镀电源13。
6、开始电镀,在电镀时采用的实验装置如图1所示,沉积过程中极间距为35mm,PH为4.5,控制镀液温度为55℃,电镀时间为80min;采用的脉冲电流参数为:脉冲宽度150ms,脉冲间隔300ms,脉冲频率2000Hz、电流密度8A∕dm²;采用的超声波参数为:超声波方向 X+Y向,超声波功率400W,超声波频率24kHz。
7、关闭散热装置19、过滤器7和循环泵11,实验结束,关闭电源,取出镀件(柱塞1414),整理仪器;
8、将镀件(柱塞14)清洗、干燥,并保存起来。
本发明特点是结构简单、操作方便、工件装夹方便可靠、镀液恒温高效等特点。该装置通过利用专用特殊结构的喷头,实现回转体金属零件表面的纳米镀层喷射电镀;利用X、Y、Z、X+Y、X+Z、Y+Z向产生的超声波促进析氢反应,降低纳米镀层含氢量,提高镀层结合力;利用过滤器7与循环泵11,实现过滤和循环镀液的功能;利用专用夹具5,实现工件的装夹方便可靠;利用专用的散热装置19和加热装置18,达到镀液的恒温高效目的。
机译: 用于纳米元素设计的虚拟实验装置和用于纳米元素设计的虚拟实验方法
机译: 电镀阳极反应性的实验装置及评价方法
机译: 具有紫外线照射装置的实验装置以及该实验装置的消毒方法