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专利号: 202210217614X
申请人: 河南科技学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电解或电泳工艺;其所用设备〔4〕
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种脉冲辅助电化学沉积金属管道内壁镀层装置,其特征在于,施镀仓内腔设置回液仓、进液仓,施镀仓的一端开设回液仓回液口、进液仓进液口,回液仓回液口的一端通过管路在进液仓内部穿过,并与回液仓相连通,回液仓回液口的另一端通过回液管与储液槽相连通,回液管上安装过滤器、回液泵;进液仓进液口的一端与进液仓相连通,进液仓进液口的另一端通过供液管与储液槽相连通,供液管上安装供液泵;

施镀仓的两端为圆盘形结构且与管道同轴,所述圆盘形结构的侧面安装密封胶圈,圆盘形结构通过密封胶圈与管道内壁之间形成动密封;施镀仓的侧壁为圆柱形结构且与管道同轴,所述圆柱形结构两端分别与所述圆盘形结构一体连接,圆盘形结构的外径大于圆柱形结构的外径,使施镀仓的两端、侧壁之间形成环形槽结构,所述环形槽结构中由内至外依次安装阳极管套、吸液棉毛毡,吸液棉毛毡与管道相对应且紧密接触;回液仓的侧壁开设施镀仓回液孔,施镀仓回液孔与阳极管套侧壁的通孔相对应,使回液仓与吸液棉毛毡相通;进液仓的侧壁开设施镀仓出液孔,施镀仓出液孔与阳极管套侧壁的通孔相对应,使进液仓与吸液棉毛毡相通;

施镀仓的一端安装阳极导电螺栓、阴极导电探针,其中:进液仓内靠近回液仓回液口、进液仓进液口的一侧沿径向安装连杆,连杆径向穿过进液仓且两端与阳极管套相连接,阳极导电螺栓穿过所述施镀仓的一端与施镀仓内的连杆连接固定,阳极导电螺栓通过阳极导线与脉冲电源的正极相连;阴极导电探针的一端与施镀仓的一端连接固定,阴极导电探针的另一端搭接于管道内壁,所述阴极导电探针的一端通过阴极导线与脉冲电源的负极相连;

管道的两端安装于支架或工作台上,管道的两端外侧分别设置伺服电机、卷缆器所组成的牵引系统,在管道两端的管口处安装管口导缆防磨滚轮套,每个伺服电机的输出端连接一个卷缆器,卷缆器上的缆绳经管口导缆防磨滚轮套与管道内的施镀仓端部连接,组成可实现线缆防磨及导向的牵引式往复施镀作业系统。

2.根据权利要求1所述的脉冲辅助电化学沉积金属管道内壁镀层装置,其特征在于,使用时,由伺服电机和卷缆器,通过缆绳牵引施镀仓在管道内往复运动,施镀仓外部吸液棉毛毡紧贴管道内壁施镀,电解液储存供给循环过滤系统向施镀仓供给电解液,脉冲电源通过阳极导电螺栓及阴极导电探针在管道内壁与施镀仓接触部位产生电场,使电解液在电场作用下发生化学反应,电解液中阳离子沉积在管道内壁表面形成镀层。

3.根据权利要求1所述的脉冲辅助电化学沉积金属管道内壁镀层装置,其特征在于,由储液槽储存电解液,通过供液泵向进液仓进液口供给电解液,通过回液泵接通回液仓回液口抽取电解液,并通过过滤器回流至储液槽中,组成电解液储存供给循环过滤系统。

4.根据权利要求3所述的脉冲辅助电化学沉积金属管道内壁镀层装置,其特征在于,进液仓进液口、回液仓回液口、阳极导电螺栓以及阴极导电探针放置在施镀仓同一端,电解液储存供给循环过滤系统、脉冲电源布置在管道外的同一侧方向,阴极导电探针安装在施镀仓的一端外侧,使其与管道内壁接触。

5.一种使用权利要求1至4之一所述装置的脉冲辅助电化学沉积金属管道内壁镀层的制备方法,其特征在于,首先在施镀仓上安装调整阳极管套,安装吸液棉毛毡并调整其厚度,使其厚度达到与金属管道内壁紧密贴合且可相对运动的状态;然后连接施镀仓上的阴阳极导线、供液管及回液管,整理管束,将缆绳一端穿过管道,施镀仓两端连接缆绳,将施镀仓牵引送入金属管道,同时通过恒温水浴加温电解液,并辅以磁力搅拌使电解液均匀;接着通过供液泵向施镀仓内泵入电解液,回液泵抽取在施镀仓回液仓内部形成负压,使得电解液回流进入储液槽,形成电解液循环系统;电解液循环稳定后,开启伺服电机,牵引施镀仓在金属管道内壁进行往复运动;打开脉冲电源,电解液在电场作用下迅速在金属管道内壁沉积镀层,通过施镀仓的往复运动作业,在管道内壁连续不断的形成沉积层。

6.根据权利要求5所述的脉冲辅助电化学沉积金属管道内壁镀层的制备方法,其特征在于,包含以下步骤:

S1、对管道内壁进行电净及活化处理,分批次通入电净液及活化液进行电净及活化预处理;

S2、根据管道内径尺寸,在施镀仓外包覆吸液棉毛毡,使其外径可紧贴管道的内壁且又不影响其在管道内移动,将施镀仓置入管道内,由牵引系统牵引施镀仓进行往复运动;

S3、将调配的电解液放置于储液槽中,同时将储液槽放置在恒温水浴锅内,将恒温水浴锅温度设定在40℃ 80℃范围内,使得储液槽内的电解液温度始终维持在40℃ 80℃施镀所~ ~

需温度区间,开启供液泵向施镀仓内泵入电解液,电解液压入施镀仓,排挤出施镀仓内空气,同时开启回液泵在回液仓回液口内部形成负压,抽取施镀仓内多余空气以及回流的电解液到储液槽内,多余空气经储液槽排出,待电解液循环稳定后,用流量计测得流量并通过节流阀控制电解液流速;

S4、打开并调节伺服电机及卷缆器的牵引速度,选择施镀仓与待镀管道内表面相对运动速度为8m/min 16m/min,牵引施镀仓均匀运动;

~

S5、打开脉冲电源并选择:脉冲频率为800 Hz 1500 Hz,脉冲占空比为10% 50%,脉冲电~ ~

流为400 mA 1000 mA;

~

S6、通过脉冲电源提供电场,电解液通过吸液棉毛毡与管道内壁接触并形成瞬间放电结晶,同时施镀仓由牵引系统中的伺服电机按设定速度牵引进行往复运动,从而实现连续不断的施镀,形成沉积层;施镀同时,在开放式的储液槽内通过pH测量仪以及镀液浓度检测装置测得电解液浓度及pH值,及时向储液槽内补充新的电解液,调节电解液浓度及pH值;待施镀完成后依次关闭脉冲电源、伺服电机、供液泵及回液泵;

S7、剖开管道对镀层进行表面形貌检测及性能表征,优化各工艺参数:牵引速度、脉冲频率、脉冲占空比、脉冲电流、电解液温度、电解液pH值,依次按照步骤S1、S2、S3、S4、S5、S6进行实验操作,直至制备出厚度均匀、结构致密、膜基牢固结合的管道内壁镀层。