專利名稱：一種間斷式超聲電鍍裝置及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電鍍裝置領(lǐng)域，具體為一種間斷式超聲電鍍裝置及其應(yīng)用，可應(yīng)用到各類電鍍行業(yè)的電鍍工藝中，例如電鍍Ni、Cr、Cu或Mn等。
背景技術(shù)：
近二十年來，由于超聲設(shè)備的普及和聲化學(xué)反應(yīng)器的廣泛應(yīng)用，超聲波在化學(xué)、化工和新材料中的應(yīng)用研究得以迅速發(fā)展，并形成了一門交叉學(xué)科——聲化學(xué)。超聲波應(yīng)用于電鍍，國外已有不少專利，尤以日本最多，美國、俄羅斯、歐盟、印度緊隨其后，我國在這方面研究也越來越多。目前，市場上已經(jīng)有工業(yè)規(guī)模的超聲波發(fā)生設(shè)備，這為超聲技術(shù)用于工業(yè)電鍍生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。現(xiàn)階段的超聲電鍍在連續(xù)鍍膜過程中，超聲波是伴隨著整個(gè)電鍍過程，鍍膜后的產(chǎn)品可增加維氏硬度，但是當(dāng)膜層厚度過厚時(shí)，硬膜容易產(chǎn)生脆裂現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決超聲電鍍硬膜過厚脆裂的問題，以及呼應(yīng)大幅度提高普通電鍍行業(yè)各項(xiàng)性能的瓶頸，本發(fā)明提供一種間斷式電鍍超聲電鍍裝置及其應(yīng)用，該裝置可沉積單物質(zhì)的疊層膜，該類膜層相對于超聲電鍍膜層大幅度的提高耐磨性能、耐腐蝕性能以及膜層結(jié)合力。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種間斷式超聲電鍍裝置，該裝置設(shè)有超聲水槽、水浴、電鍍?nèi)萜?、超聲發(fā)生器、控制器，超聲水槽中放入水，構(gòu)成水浴，鍍液裝入電鍍?nèi)萜髦校婂內(nèi)萜髦糜诔曀壑?，電鍍?nèi)萜魍獾某曀鬯娉制交蚵缘陀阱円阂好娓叨龋婂內(nèi)萜鞯南虏颗c超聲水槽之間有間隔；超聲水槽底部設(shè)置超聲發(fā)生器，控制器的輸出端連接超聲發(fā)生器，控制器的輸入端連接時(shí)間繼電器。所述的間斷式超聲電鍍裝置，時(shí)間繼電器的常閉開關(guān)與超生發(fā)生器的控制器低電位處相連接，控制超聲波發(fā)生的頻率。所述的間斷式超聲電鍍裝置，電鍍?nèi)萜髦胁逵须婂冸姌O、溫度計(jì)、電鍍樣品，電鍍電極連接電源正極，電鍍樣品連接電源負(fù)極。所述的間斷式超聲電鍍裝置，熱電偶插于超聲水槽的水浴中，超聲水槽的水浴中設(shè)置加熱器，水浴恒溫控制裝置的輸入端連接熱電偶，水浴恒溫控制裝置的輸出端連接加熱器。所述的間斷式超聲電鍍裝置，水浴恒溫控制裝置設(shè)有溫度控制儀、交流接觸器，在溫度控制儀與加熱器連接的線路上設(shè)有交流接觸器，在溫度控制儀與超聲水槽連接的線路上設(shè)有熱電偶。所述的間斷式超聲電鍍裝置，在超聲水槽底部連有出水口。所述間斷式超聲電鍍裝置的應(yīng)用，該裝置應(yīng)用到各類電鍍行業(yè)的電鍍工藝中，大幅度的提高耐磨性能、耐腐蝕性能以及膜層結(jié)合力。所述的間斷式超聲電鍍裝置的應(yīng)用，電鍍工藝為電鍍Ni、Cr、Cu或Mn。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果是1、本發(fā)明裝置設(shè)有電鍍?nèi)萜?、超聲發(fā)生器、時(shí)間繼電器、恒溫控制裝置。時(shí)間繼電器的常閉開關(guān)與超生發(fā)生器的控制器低電位處相連接，以控制超聲波發(fā)生的頻率；裝有鍍液、電極、樣品、攪拌器等的電鍍?nèi)萜鞣胖糜诔曀壑?；恒溫控制裝置整合了加熱器、熱電偶、交流接觸器以及溫度控制儀，使超聲水槽以及鍍液的溫度處于恒溫狀態(tài)。2、本發(fā)明間斷式超聲電鍍裝置，該裝置配置簡單，易于形成產(chǎn)業(yè)化。3、本發(fā)明的改進(jìn)可沉積單物質(zhì)的疊層膜，該膜層相對于超聲電鍍膜層略降低維氏硬度，但使原有超聲電鍍膜層的耐磨性能一定程度的提高，同時(shí)大幅度了提高膜層與基體之間的結(jié)合力。4、本發(fā)明操作比較簡單，便于連續(xù)生產(chǎn)。5、本發(fā)明投入成本低，無污染。


圖1為本發(fā)明間斷式超聲電鍍裝置電鍍原理示意圖。圖中，1、電鍍電極；2、超聲水槽；3、水??；4、鍍液；5、時(shí)間繼電器；6、控制器；7、超聲發(fā)生器；8、加熱器；9、出水口 ；10、熱電偶；11、水浴恒溫控制裝置；12、溫度計(jì)；13、電鍍樣品；19電鍍?nèi)萜鳌D2為時(shí)間繼電器與超聲發(fā)生器外部連接形成的超聲控制裝置簡圖。圖中，14、超聲發(fā)生器的控制器低電位控制部分；15、通斷功能部分；16、復(fù)位功能部分。圖3為水浴恒溫控制裝置框圖。圖中，2、超聲水槽；8、加熱器；10、熱電偶；17、溫度控制儀；18、交流接觸器。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。如圖1所示，本發(fā)明間斷式超聲電鍍裝置，主要包括電鍍電極1、超聲水槽2、水浴 3、鍍液4、時(shí)間繼電器5、控制器6、超聲發(fā)生器7、加熱器8、出水口 9、熱電偶10、水浴恒溫控制裝置11、溫度計(jì)12、電鍍樣品13等。具體結(jié)構(gòu)如下超聲水槽2中放入一定高度的水，構(gòu)成水浴3，將鍍液4裝入電鍍?nèi)萜?9中，電鍍?nèi)萜?9置于超聲水槽2中，電鍍?nèi)萜?9外的超聲水槽水面持平或略低于鍍液液面高度，以免容器在水中浮起。電鍍?nèi)萜?9的下部與超聲水槽2之間有間隔，兩面不能直接接觸。電鍍?nèi)萜?9中插有電鍍電極1、溫度計(jì)12、電鍍樣品13，電鍍電極1連接電源正極，電鍍樣品13連接電源負(fù)極。熱電偶10插于超聲水槽2的水浴3中，超聲水槽2的水浴3中設(shè)置加熱器8，水浴恒溫控制裝置11的輸入端連接熱電偶10，水浴恒溫控制裝置11的輸出端連接加熱器8。 水浴恒溫控制裝置11可將水浴的溫度按電鍍工藝要求恒溫控制在30 75°C。溫度計(jì)12 用來顯示鍍液的溫度，各種電鍍實(shí)驗(yàn)均以溫度計(jì)12的示數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，各類部件工作電壓均為220V。熱電偶10傳遞給水浴恒溫控制裝置11中的信號，會(huì)因不同型號略有波動(dòng)。溫度計(jì)12測量的溫度在一定程度與11中顯示的溫度有所差距，應(yīng)做適當(dāng)調(diào)整，使電鍍工藝不至受到影響。超聲水槽2底部設(shè)置超聲發(fā)生器7，控制器6的輸出端連接超聲發(fā)生器7，控制器 6的輸入端連接時(shí)間繼電器5。時(shí)間繼電器5是控制超聲波斷開啟動(dòng)的頻率，以調(diào)控電鍍工藝。另外，在超聲水槽2底部連有出水口 9。如圖2所示，本發(fā)明中的超聲控制裝置，主要包括超聲發(fā)生器的控制器低電位控制部分14、通斷功能部分15、復(fù)位功能部分16，通斷功能部分15、復(fù)位功能部分16實(shí)現(xiàn)時(shí)間繼電器的常用功能通斷功能和復(fù)位功能。時(shí)間繼電器的常閉開關(guān)與超生發(fā)生器的控制器6低電位處相連接，以控制超聲波發(fā)生的通斷頻率。本實(shí)施例中的超聲發(fā)生器7為市面上常用的超聲波清洗機(jī)，根據(jù)控制器6，找到超聲波發(fā)生器7的低電位處，將其斷開，接在時(shí)間繼電器5的d與e之間，d與e為時(shí)間繼電器5的常閉開關(guān)，d與f的連接為時(shí)間繼電器 5的常開開關(guān)。通過設(shè)置時(shí)間繼電器5的時(shí)間，進(jìn)行控制超聲波啟動(dòng)與停止的頻率。時(shí)間繼電器可設(shè)置超聲啟動(dòng)的時(shí)間，也可以設(shè)置超聲停止的時(shí)間，設(shè)置時(shí)間為0. 1秒 1小時(shí)，工作電壓為220V。當(dāng)時(shí)間繼電器5的電源斷掉之后，繼電器的復(fù)位功能部分16將啟動(dòng)，使時(shí)間清零復(fù)位。超聲的通斷頻率是由時(shí)間繼電器5的通斷功能部分15來實(shí)現(xiàn)，根據(jù)工藝需求，可分別設(shè)置超聲斷開的時(shí)間與超聲連通的時(shí)間，控制超聲的通斷頻率。圖2中，時(shí)間繼電器5的a端與h端為內(nèi)部連通電路的接觸點(diǎn)，b端與g端連接 220V交流電源，c端為時(shí)間繼電器5的內(nèi)部連通電路的接觸點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)時(shí)間繼電器5的復(fù)位功能部分，d端與e端可用導(dǎo)線外部連接，實(shí)現(xiàn)時(shí)間繼電器5的常閉功能，d端與f端可用導(dǎo)線外部連接，實(shí)現(xiàn)時(shí)間繼電器5的常開功能。如圖3所示，本發(fā)明中的水浴恒溫控制裝置，主要包括超聲水槽2、加熱器8、熱電偶10、溫度控制儀17、交流接觸器18，在溫度控制儀17與加熱器8連接的線路上設(shè)有交流接觸器18，在溫度控制儀17與超聲水槽2連接的線路上設(shè)有熱電偶10。本實(shí)施例中的溫度控制儀17與交流接觸器18均為市面上常見的溫度控制儀與交流接觸器，根據(jù)各種型號的溫度控制儀17可將交流接觸器18、熱電偶10、加熱器8統(tǒng)一整合在一起，將熱電偶10 的頭端放入超聲水槽2中，加熱器8全部沒入超聲水槽2內(nèi)。超聲水槽2的溫度通過熱電偶將溫度信號傳遞給溫度控制儀17。根據(jù)電鍍工藝，可設(shè)置溫度控制儀17的溫度，當(dāng)水溫沒有達(dá)到設(shè)置溫度控制儀1設(shè)定的溫度時(shí)，交流接觸器18中的接觸器為吸合狀態(tài)，交流接觸器18控制的加熱器8閉合，即水浴加熱；當(dāng)水溫超出設(shè)置溫度控制儀1設(shè)定的溫度時(shí)，交流接觸器18中的接觸器轉(zhuǎn)換為斷開狀態(tài)，交流接觸器18控制的加熱器8斷開，水浴停止加熱，這樣便控制了超聲水槽2內(nèi)的溫度。另外，要根據(jù)超聲水槽2的容積來選擇合適功率的加熱器8，若功率過大，水浴溫度波動(dòng)很大，功率過小，則加熱時(shí)間過長，降低效率。本發(fā)明的工作過程如下首先，將裝有鍍液4的電鍍?nèi)萜?9置于超聲水槽2中，再將干凈的水注入超聲水槽2中，水液面要略低于鍍液4的液面。時(shí)間繼電器5應(yīng)為斷電狀態(tài)，這樣使超聲發(fā)生器7一直處于通的狀態(tài)，預(yù)熱超聲發(fā)生器7分鐘后，開啟超聲發(fā)生器7，開水浴恒溫控制裝置11， 將溫度設(shè)定在電鍍時(shí)溶液所需的最佳溫度范圍中，開啟加熱器8的電源后，待溫度計(jì)12的示數(shù)達(dá)至所需溫度，設(shè)置時(shí)間繼電器5的通斷頻率，之后準(zhǔn)備電鍍工藝，開啟時(shí)間繼電器電源，隨即將電鍍樣品13放入超聲水槽2中，即可開始間歇超聲式電鍍。在電鍍過程中，超聲水槽內(nèi)的水應(yīng)及時(shí)用與電鍍?nèi)芤簻囟认嘟乃砑?，以免影響超聲在鍍液中的均勻化以及空化作用。結(jié)果表明，本發(fā)明的電鍍槽裝載于有水的超聲設(shè)備中，控制超聲的時(shí)間繼電器連入超聲設(shè)備的控制器中，可控制超聲發(fā)生的通斷時(shí)間；恒溫控制裝置整合了加熱器、熱電偶、交流接觸器以及溫度控制儀，使超聲水槽以及鍍液的溫度處于恒溫狀態(tài)。本發(fā)明改進(jìn)了電鍍工藝中各項(xiàng)鍍膜性能，包括膜層的耐磨性能、耐腐蝕性能以及膜層結(jié)合力。本發(fā)明的間歇超聲電鍍系統(tǒng)可靈活設(shè)置，電路簡單，可適應(yīng)各類的電鍍工藝，電鍍Ni、Cr、Cu或Mn，該裝置僅從工藝方面做了少許的改進(jìn)，其各方面性能則有大幅度的提高。
權(quán)利要求
1.一種間斷式超聲電鍍裝置，其特征在于該裝置設(shè)有超聲水槽、水浴、電鍍?nèi)萜?、超聲發(fā)生器、控制器，超聲水槽中放入水，構(gòu)成水浴，鍍液裝入電鍍?nèi)萜髦校婂內(nèi)萜髦糜诔曀壑?，電鍍?nèi)萜魍獾某曀鬯娉制交蚵缘陀阱円阂好娓叨?，電鍍?nèi)萜鞯南虏颗c超聲水槽之間有間隔；超聲水槽底部設(shè)置超聲發(fā)生器，控制器的輸出端連接超聲發(fā)生器，控制器的輸入端連接時(shí)間繼電器。
2.按照權(quán)利要求1所述的間斷式超聲電鍍裝置，其特征在于時(shí)間繼電器的常閉開關(guān)與超生發(fā)生器的控制器低電位處相連接，控制超聲波發(fā)生的頻率。
3.按照權(quán)利要求1所述的間斷式超聲電鍍裝置，其特征在于電鍍?nèi)萜髦胁逵须婂冸姌O、溫度計(jì)、電鍍樣品，電鍍電極連接電源正極，電鍍樣品連接電源負(fù)極。
4.按照權(quán)利要求3所述的間斷式超聲電鍍裝置，其特征在于熱電偶插于超聲水槽的水浴中，超聲水槽的水浴中設(shè)置加熱器，水浴恒溫控制裝置的輸入端連接熱電偶，水浴恒溫控制裝置的輸出端連接加熱器。
5.按照權(quán)利要求4所述的間斷式超聲電鍍裝置，其特征在于水浴恒溫控制裝置設(shè)有溫度控制儀、交流接觸器，在溫度控制儀與加熱器連接的線路上設(shè)有交流接觸器，在溫度控制儀與超聲水槽連接的線路上設(shè)有熱電偶。
6.按照權(quán)利要求1所述的間斷式超聲電鍍裝置，其特征在于在超聲水槽底部連有出水口。
7.—種權(quán)利要求1所述的間斷式超聲電鍍裝置的應(yīng)用，其特征在于該裝置應(yīng)用到各類電鍍行業(yè)的電鍍工藝中，大幅度的提高耐磨性能、耐腐蝕性能以及膜層結(jié)合力。
8.按照權(quán)利要求7所述的間斷式超聲電鍍裝置的應(yīng)用，其特征在于電鍍工藝為電鍍 Ni、Cr、Cu 或 Mn。
全文摘要
本發(fā)明涉及電鍍裝置領(lǐng)域，具體為一種間斷式超聲電鍍裝置及其應(yīng)用，可應(yīng)用到各類電鍍行業(yè)的電鍍工藝中，例如電鍍Ni、Cr、Cu或Mn等。該裝置設(shè)有超聲水槽、水浴、電鍍?nèi)萜鳌⒊暟l(fā)生器、控制器，超聲水槽中放入水，構(gòu)成水浴，鍍液裝入電鍍?nèi)萜髦校婂內(nèi)萜髦糜诔曀壑?，電鍍?nèi)萜魍獾某曀鬯娉制交蚵缘陀阱円阂好娓叨龋婂內(nèi)萜鞯南虏颗c超聲水槽之間有間隔；超聲水槽底部設(shè)置超聲發(fā)生器，控制器的輸出端連接超聲發(fā)生器，控制器的輸入端連接時(shí)間繼電器。本發(fā)明解決超聲電鍍硬膜過厚脆裂的問題，以及呼應(yīng)大幅度提高普通電鍍行業(yè)各項(xiàng)性能的瓶頸，該類膜層相對于超聲電鍍膜層大幅度的提高耐磨性能、耐腐蝕性能以及膜層結(jié)合力。
文檔編號C25D5/20GK102560578SQ20101059886
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者于志明, 牛云松, 胡家秀, 趙健 申請人:中國科學(xué)院金屬研究所