Гальванічна установка для нанесення композиційних електролітичних покриттів

1. Гальванічна установка для нанесення композиційних електролітичних покриттів, що містить ванну з електролітом і порошковим наповнювачем, нагрівальні елементи, які з'єднані з джерелом змінного струму, термодатчик і терморегулятор, випрямляч постійного струму, під'єднаний до анода і катода через амперметр і вольтметр, яка від 3 го струму 17 характеристики якого контролюються амперметром 19 і вольтметром 20. Крім того, катод і анод під'єднані до потенціостату П5827М, який дозволяє змінювати і контролювати напруженість приелектродного шару відносно хлорсрібного електроду порівняння 7, потенціал якого в заданому електроліті залишається постійним. Електронагрівач 8, термодатчик 15 та терморегулятор 18 служать для нагрівання електроліту до заданої температури та її стабілізації в процесі проведення електролізу. Для вирівнювання температури у всьому об'ємі електроліту та її стабілізації в процесі електролізу встановлено два змійовикових теплообмінника: теплообмінник 4 служать для вирівнювання середньої температури електроліту у ванні і теплообмінник 6, необхідний для стабілізації температури безпосередньо в зоні електролізу (між анодом і катодом). Витки охолоджувальних контурів мають протилежно направлені потоки охолоджувальної рідини, віддаль між витками яких знаходили експериментально, а витрати охолоджувальної рідини визначали на основі рівнянь теплового балансу. Лопатева мішалка 16, яка встановлена зверху гальванічної ванни, забезпечує рівномірність розподілу частинок наповнювача в об'ємі електроліту. Вертикальні перегородки 2 додатково турбулізують потік, змінюють структуру полів швидкостей: зменшують колову швидкість при збільшенні осьової і радіальної складових швидкостей потоку суспензії. У зонах за перегородками утворюються завихрення, які взаємодіючи з основними радіальними і осьовими потоками додатково їх турбулізують, що підвищує ступінь однорідності розподілу частинок наповнювача в електроліті. При застосуванні неелектропровідних частинок наповнювача, наприклад, карбіду кремнію, їх попадання на катод проходить шляхом седиментації (осідання частинок під дією гравітаційних сил), що вимагає їх перебування в завислому стані в шарах електроліту, який знаходиться над катодом. Очевидно, що процес седиментації неелектропровідних частинок може проходити лише в ламінарному режимі, тобто при непрацюючих мішалках 16 (лопатева) і 11 (імпульсна магнітна). Наявність завислих частинок в електроліті забезпечується імпульсною магнітною мішалкою. Швидкість і час осідання на катод завислих частинок наповнювача залежно від їх геометричних розмірів (ваги) і форми знаходили за критеріальним рівнянням гравітаційного осідання, а час перемішування знаходили експериментально залежно від необхідної об'ємної кількості частинок наповнювача в матриці і ступеня однорідності суспензії. Таким чином, визначали тривалість і число імпульсів роботи магнітної мішалки, які задавалися блоком керування 13. Установка працює наступним чином. Одночасно з прогріванням попередньо підготовленого електроліту для формування заданої матриці на зразку до заданої температури електролізу 55154 4 включається лопатева мішалка, що поряд з підвищенням рівномірності розподілу компонентів електроліту забезпечує рівномірність розподілу температури в усьому об'ємі електроліту. При досягненні електролітом заданої температури починається процес формування матриці, швидкість формування якої регулюється величиною струму, що поступає від випрямляча постійного струму 17 і контролюється амперметром 19 і вольтметром 20, а також заданою величиною напруженості зони приелектродного шару, що контролюється і регулюється потенціостатом в автоматичному режимі при заданій швидкості розгортки потенціалу. Задана величина напруженості приелектродного шару і величина зміщення потенціалу визначають розмір та кількість зерен металу матриці, які залишаються постійними протягом усього процесу формування металу матриці. Таким чином, швидкість формування зерен металу матриці і швидкість доставки частинок наповнювача можуть змінюватися в заданому напрямку, що дозволяє отримувати КЕП градієнтного типу заданого об'ємного вмісту наповнювача, з досягненням співрозмірності розмірів зерен металу матриці, і геометричних розмірів часток наповнювача. Останнє, дозволяє при одночасному збільшенні об'ємного вмісту частинок наповнювача, значно зменшити внутрішні напруження при формуванні покриттів та знизити електрохімічну гетерогенність покриттів в середовищах-електролітах. При додаванні порошків наповнювача в електроліт включаються обидві мішалки протягом часу, необхідного для досягнення заданого ступеню рівномірності розподілу частинок наповнювача в електроліті, що знаходиться експериментально. Далі лопатева мішалка відключається і проводиться формування покриття, а імпульсна мішалка працює в наперед заданому імпульсному режимі, згідно попередньо розрахованих швидкості і часу осідання частинок. Наявність двох контурів охолодження дозволяє стабілізувати температуру електролізу в прикатодній зоні в межах ±2°С, що також сприяє стабілізації процесу електролізу як при формуванні металевої матриці так і при формуванні покриття з частинками наповнювача. Це також дозволяє отримувати покриття рівномірної товщини і з меншою шорсткістю поверхні. Джерела інформації: 1. A.c. СССР №1487504, «Устройство для нанесения композиционных электролитических покрытий» // И. М. Федорченко, М. Ф. Соколовский, М. В. Лучка и др. - МКИ C25DI5/00. Опубл. Б.И. №5 от 12.05.87 2. Деклараційний патент України C25D11/08 №71403А «Анодування алюмінію, сплавів на його основі» / М.В. Лучка і ін., Бюл. №11, 2004 3. Електролізер для нанесення композиційних електролітичних покриттів», патент на корисну модель // М. В. Лучка, О. В. Дерев'янко, А. О. Корнієнко та ін. №30731 C25D17/00 C25D15/00 від 11.03.2008 5 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 55154 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601