專(zhuān)利名稱(chēng)：電鍍連續(xù)鑄型的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1前敘部分所述的電鍍連續(xù)鑄型的方法。
連續(xù)鑄型在鑄造時(shí)經(jīng)受到不斷的磨損，使得型腔并從而使得連續(xù)鑄坯的截面尺寸不斷變大。因此，在一定數(shù)量的工作循環(huán)之后，所述連續(xù)鑄型必須更新或再加工。
為使型腔恢復(fù)原始幾何形狀或預(yù)定的尺寸，已知有許多再加工鑄型的方法。例如，可以通過(guò)在心軸上爆炸形成鑄型來(lái)完成再加工。這種方法不僅比較復(fù)雜、昂貴和污染環(huán)境，還意味著鑄型外形的變形，而這又牽涉到膜周?chē)乃兜臄U(kuò)大并從而對(duì)鑄型的冷卻造成負(fù)面影響。其它已知的用于鑄型再成形的擠壓工藝，其中首先從外面擠壓鑄型，然后通過(guò)內(nèi)圓磨削或內(nèi)面銑切使型腔恢復(fù)原始內(nèi)部尺寸，也具有上述后者缺陷。
最后，從EP-A-0 282 759中知道了通過(guò)電鍍界定型腔的內(nèi)表面來(lái)使鑄型的型腔恢復(fù)到預(yù)定尺寸。在此類(lèi)工藝中，充當(dāng)陰極的鑄型與位于型腔中裝有可溶性銅碎片(立方體、球、圓盤(pán))的多孔陽(yáng)極籃一起浸在電解質(zhì)浴(硫酸銅浴)中。當(dāng)連通直流電時(shí)，銅從電解質(zhì)浴中分離出來(lái)沉積在鑄型表面，從電解質(zhì)浴中分離出來(lái)的銅被溶解的陽(yáng)極銅取代。在此浸鍍電解過(guò)程中，達(dá)到了一個(gè)較低的電流密度，例如約15A/dm2。憑經(jīng)驗(yàn)，在電解浸鍍橫截面通常為多邊形的型腔的情況下，在角落區(qū)域會(huì)有層的厚度不足即層厚僅為其它區(qū)域?qū)雍竦募s1/4到1/10的危險(xiǎn)。這種不均勻的層構(gòu)造用特殊的陽(yáng)極形狀也只能部分修補(bǔ)。這意味著必須進(jìn)行進(jìn)一步的機(jī)械再加工。
隨著厚鍍層的產(chǎn)生又進(jìn)一步有了形成帶封閉腔的角落橋結(jié)果使鑄型變得不可用的危險(xiǎn)。電解浸鍍的另一個(gè)缺陷是鑄型的外表面必須用對(duì)電解處理呈惰性的材料覆蓋。
本發(fā)明的目的在于提出一種上述類(lèi)型的工藝，通過(guò)該工藝即使是在具有多邊形橫截面型腔的連續(xù)鑄型中也可以盡可能簡(jiǎn)單地達(dá)到或重新達(dá)到預(yù)定的型腔尺寸，而不會(huì)在型腔的角落區(qū)域產(chǎn)生問(wèn)題區(qū)。此外，所要鍍覆的連續(xù)鑄型應(yīng)盡可能地保持其外部尺寸不變。
根據(jù)本發(fā)明，此目的是通過(guò)一種具有權(quán)利要求1所述特征的工藝實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明的優(yōu)選進(jìn)一步實(shí)施方案構(gòu)成從屬權(quán)利要求的主題。
使用根據(jù)本發(fā)明所述的工藝，其中使用一種可溶性陽(yáng)極，電解質(zhì)以一種水力可控方式流過(guò)構(gòu)成陰極的連續(xù)鑄型型腔，電解質(zhì)獨(dú)自提供鍍層材料，由于層構(gòu)造均勻沒(méi)有角落缺陷，就既可以提供一種薄的尺寸精確的抗磨材料鍍層而無(wú)需再加工，又可以提供一種厚鍍層(用它至多只需要極少的再加工)。根據(jù)本發(fā)明所述的工藝的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是在電鍍期間只有型腔的內(nèi)表面與電解質(zhì)發(fā)生接觸，因此連續(xù)鑄型的外表面不必非要覆蓋。此外，間歇的陽(yáng)/陰極反轉(zhuǎn)也成為可能，從而可以實(shí)現(xiàn)鍍層材料的脈沖沉積并影響鍍覆。
應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，鍍層的機(jī)械性能，例如硬度，和特別是結(jié)構(gòu)組成在整個(gè)區(qū)域內(nèi)可以保持基本一致。鍍層的獲得比使用傳統(tǒng)工藝快。還可以在很大程度上防止鍍層表面上的軟骨組織。
下面借助于附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。
在附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明所述工藝的示意圖。
圖1以純示意的方式顯示了一個(gè)設(shè)計(jì)用來(lái)對(duì)界定連鑄設(shè)備2的型腔3的內(nèi)表面4電鍍一種抗磨鍍層材料，以獲得或重新獲得預(yù)定的型腔尺寸的裝置1。型腔3可以具有例如長(zhǎng)方形或正方形的橫截面并從而被四個(gè)內(nèi)表面4界定。不過(guò)鑄型還可以具有其它型腔橫截面(例如環(huán)形、多邊形、縱向角)或是所謂的八字試塊鑄型。
連續(xù)鑄型2的表面設(shè)有通過(guò)貫穿型腔3的陽(yáng)極7連接在一起的頂片和底片5、6。連續(xù)鑄型2表面上的密封件8、9將型腔3密封起來(lái)。陽(yáng)極7同樣以密封方式插在頂片和底片5、6中，見(jiàn)封口13、14。底片6和頂片5各自都分別具有至少一個(gè)、優(yōu)選多個(gè)開(kāi)口11和12(在圖1中每個(gè)只顯示了一個(gè)開(kāi)口11、12)，它們構(gòu)成將用來(lái)電鍍的電解質(zhì)25引入或排出在其它方面都密閉的構(gòu)成反應(yīng)器空間的型腔3的入口或排出孔。借助于泵16以一種水力可控方式將所述電解質(zhì)從儲(chǔ)液容器15由底部穿過(guò)底片6泵入反應(yīng)器空間，并隨著溢出(無(wú)壓力)頂片5返回儲(chǔ)液容器15和泵16。鍍層材料以氧化物形式從容器18計(jì)量加入電解質(zhì)25中。
為進(jìn)行電鍍，連續(xù)鑄型2作為陰極與標(biāo)明了翼7’的陽(yáng)極7可以與直流源20連通從而形成一個(gè)直流回路。密封件8、9或封口13、14都同時(shí)具有電絕緣作用。陽(yáng)極的橫截面形狀與型腔3的橫截面形狀相配。對(duì)于多邊形型腔，使用相應(yīng)的棱柱形陽(yáng)極。陽(yáng)極特別由鍍鉑或鍍混合陶瓷的鈦材料或由鉛制成。還可以構(gòu)造成多層陽(yáng)極。不過(guò)原則上陽(yáng)極中也可含有鍍層材料，例如銅、鎳或鉻，而在這種情況下，它是塊狀或片狀的。
根據(jù)本發(fā)明所述的工藝適于施加例如銅、鎳或鉻層。鍍層材料由電解質(zhì)25單獨(dú)提供。陽(yáng)極本身是不溶性的。陽(yáng)極可以為例如鍍鉑的鈦陽(yáng)極、Pb板陽(yáng)極、鍍覆的混合陶瓷和其它材料。電解質(zhì)可以使用甲磺酸、氰化物或硫酸類(lèi)型的電解質(zhì)。使用這些高速電解質(zhì)，在強(qiáng)烈攪拌電解質(zhì)的情況下可以達(dá)到20-40A/dm2的電流密度。通過(guò)有效地水力控制電解質(zhì)流過(guò)反應(yīng)器空間，由于層構(gòu)造很均勻且沒(méi)有角落缺陷，就既可能尺寸精確地施加抗磨材料薄層而無(wú)需進(jìn)行再加工，又可能施加厚鍍層(用它最多只需要極少的再加工)。根據(jù)本發(fā)明所述的工藝帶來(lái)了很多重要優(yōu)點(diǎn)，特別是在鍍鉻中，因?yàn)檎窃趥鹘y(tǒng)的電鍍鉻中會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的角落問(wèn)題(層的厚度比表面處薄5-10倍)，且鉻只能通過(guò)研磨來(lái)再加工。
用本發(fā)明所述的工藝還可以實(shí)現(xiàn)脈沖沉積鍍層材料，其中電解質(zhì)25單獨(dú)提供鍍層材料，因?yàn)槌刂浦?，還可進(jìn)行間歇的陽(yáng)/陰極逆轉(zhuǎn)，并可影響涂鍍。
根據(jù)本發(fā)明所述的工藝的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)在于，在電鍍時(shí)只有型腔的內(nèi)表面與電解質(zhì)25發(fā)生接觸，因此不必覆蓋連續(xù)鑄型的外表面。
陽(yáng)極和/或連續(xù)鑄型原則上可以繞其縱軸旋轉(zhuǎn)地構(gòu)造，因此就有可能在鍍覆時(shí)旋轉(zhuǎn)并從而得到改進(jìn)的鍍層。
在涂鍍前，連續(xù)鑄型2通過(guò)沖洗過(guò)程特別是階式?jīng)_洗進(jìn)行清洗，對(duì)此不進(jìn)一步詳述。連續(xù)鑄型2在鍍覆時(shí)和優(yōu)選在上述沖洗時(shí)結(jié)合在一個(gè)封閉的系統(tǒng)中。
連續(xù)鑄型由金屬材料或復(fù)合材料，如銅、鋁或鎳，或由塑料或復(fù)合塑料或陶瓷材料或其它材料制成。
此外還可以提供一個(gè)整流裝置，通過(guò)它可以逆轉(zhuǎn)電流方向以獲得均勻的鍍層。
此外如果用銅作鍍層材料，可以預(yù)先使用可商購(gòu)的氧化銅，其中通過(guò)洗滌/溶解過(guò)程來(lái)降低其過(guò)高的氯含量。
或者，連續(xù)鑄型2可以只在某些區(qū)域鍍覆或在這些區(qū)域鍍得更厚，即層的厚度更大，運(yùn)行中在這些區(qū)域發(fā)生的磨損程度相對(duì)更高，例如在浴槽的表面區(qū)域，特別是由于罩面材料的原因會(huì)發(fā)生額外的磨損。由此可以獲得有效的鍍層。這種部分鍍覆可以通過(guò)部分覆蓋陽(yáng)極或插入非導(dǎo)電屏障或通過(guò)類(lèi)似的手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在電鍍進(jìn)行中，可以用未進(jìn)一步示出的磁鐵產(chǎn)生電磁場(chǎng)，由此可以導(dǎo)引或指引鍍層材料的粒子，使得在某些區(qū)域、優(yōu)選在連續(xù)鑄型的邊緣區(qū)域沉積與其它區(qū)域厚度相同的層。
上面的陳述對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了充分說(shuō)明。當(dāng)然也可以以其它變體進(jìn)行說(shuō)明。
權(quán)利要求
1.一種用于電鍍連續(xù)鑄型(2)的工藝，其中界定型腔(3)的連續(xù)鑄型(2)內(nèi)表面(4)被鍍上一種鍍層材料以達(dá)到或重新達(dá)到預(yù)定的型腔尺寸，使用連續(xù)鑄型(2)作為陰極，使用位于型腔(3)中的陽(yáng)極(7)和一種含鍍層材料的電解質(zhì)(25)，該方法的特征在于充當(dāng)鍍層材料的載體的電解質(zhì)(25)以可控的方式流過(guò)連續(xù)鑄型(2)的型腔(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，特征在于用銅、鎳或鉻作鍍層材料，且在每種情況下都以氧化物形式計(jì)量加入電解質(zhì)(25)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的工藝，特征在于使用甲磺酸、氰化物或硫酸電解質(zhì)(25)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的工藝，特征在于以不可溶形式使用的、還可以構(gòu)造成多層陽(yáng)極形式的陽(yáng)極(7)，是由鍍鉑或鍍混合陶瓷的鈦材料或由鉛構(gòu)成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的工藝，特征在于電解質(zhì)(25)通過(guò)泵(16)泵入被型腔(3)的內(nèi)表面(4)包圍并在表面處被底片和頂片(6、5)封閉的反應(yīng)器空間中，并從中返回泵(16)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的工藝，特征在于陽(yáng)極(7)和/或連續(xù)鑄型(2)可繞其縱軸旋轉(zhuǎn)構(gòu)造，因此使得可在鍍覆時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6之一所述的工藝，特征在于在涂鍍前，對(duì)連續(xù)鑄型(2)通過(guò)沖洗過(guò)程特別是階式?jīng)_洗進(jìn)行清洗。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7之一所述的工藝，特征在于連續(xù)鑄型(2)結(jié)合在一個(gè)封閉的系統(tǒng)中，以進(jìn)行鍍覆和優(yōu)選進(jìn)行沖洗。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8之一所述的工藝，特征在于連續(xù)鑄型(2)由金屬材料或復(fù)合材料，如銅、鋁或鎳，或由塑料或復(fù)合塑料或陶瓷材料或其它材料構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9之一所述的工藝，特征在于配有一個(gè)整流裝置，通過(guò)該裝置可周期性地改變電流方向，以獲得均勻的鍍層。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，特征在于如果使用銅，預(yù)先使用可商購(gòu)的氧化銅，其中通過(guò)洗滌/溶解過(guò)程來(lái)降低其過(guò)高的氯含量。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11之一所述的工藝，特征在于連續(xù)鑄型(2)只在某些在運(yùn)行中會(huì)發(fā)生更高磨損的區(qū)域鍍覆或鍍得更厚。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，特征在于鍍層材料如銅、鎳或鉻用作陽(yáng)極。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13之一所述的工藝，特征在于在電鍍過(guò)程中鍍層材料的粒子受電磁場(chǎng)導(dǎo)引，使得在某些區(qū)域、特別是在連續(xù)鑄型的邊緣區(qū)域形成與其它區(qū)域厚度相同的層。
全文摘要
在電鍍連續(xù)鑄型(2)的工藝中，界定型腔(3)的連續(xù)鑄型(2)內(nèi)表面(4)被鍍上一種鍍層材料以達(dá)到或重新達(dá)到預(yù)定的型腔尺寸。連續(xù)鑄型(2)作陰極，陽(yáng)極位于型腔(3)中并使用一種含鍍層材料的電解質(zhì)(25)。充當(dāng)鍍層材料載體的電解質(zhì)(25)以可控的方式流過(guò)連續(xù)鑄型(2)的型腔(3)。在電鍍中，只有型腔的內(nèi)表面與電解質(zhì)發(fā)生接觸，因此型腔的外表面不必覆蓋。機(jī)械性能可以在整個(gè)區(qū)域內(nèi)保持均勻。鍍層的獲得比使用傳統(tǒng)的工藝更快。
文檔編號(hào)C25D7/04GK1655893SQ03812448
公開(kāi)日2005年8月17日 申請(qǐng)日期2003年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月27日
發(fā)明者A·施蒂利 申請(qǐng)人:康卡斯特股份公司