Оборудование для гальванических операций

Стационарные ванны, или ванны ручного обслуживания, изготовляют из листовой стали; в качестве защиты стальных стенок от агрессивного воздействия электролитов применяют футеровку материалами.

Размер ванны устанавливают, исходя из габаритов покрываемых деталей, требуемой производительности и возможности обслуживания рабочим. Устройство типовой ванны для нанесения гальванических покрытий представлено на рис. 1. С целью интенсификации процессов и повышения качества покрытий ванны оборудуются насосами и фильтрами для непрерывной фильтрации электролитов, нагревателями, барботерами для перемешивания электролита сжатым воздухом-, механизмом для покачивания катодных штанг и бортовыми вентиляционными отсосами для удаления вредных выделений.

Некоторые типы ванн снабжаются крышками и обшиваются панелями (кожухами), которые прикрывают систему труб, подводящих к ваннам пар, воздух, воду.

Рис. 1. Гальваническая ванна с нагревателем-змеевиком: 1 — корпус ванны; 2 — футеровка; 3 — змеевик для горячей воды; 4 — барботер

Барабаны изготовляют из винипласта, текстолита, органического стекла, целлулоида и других непроводящих материалов.

Барабан погружают в ванну с электролитом и поднимают из нее с помощью специального подъемника. Во время работы барабан вращается вокруг горизонтальной оси от электродвигателя через редуктор, установленный на кронштейне с наружной стороны ванны. Анодные пластины подвешивают на штанги, расположенные в ванне снаружи барабана. Благодаря этому плотность тока на аноде в барабанных ваннах может быть такой же. как и в стационарных, что позволяет подавать на барабан ток. сила которого значительно превышает силу тока, подаваемого на колокол. Для уменьшения межэлектродного пространства рекомендуется изогнуть аноды полукольцом вокруг барабана. Подвод тока к покрываемым деталям осуществляется через специальные контактные кнопки, расположенные с внутренней стороны барабана. Загрузка и разгрузка барабана производятся обычно через одну из открывающихся граней. Барабаны больших размеров опускают и поднимают с помощью электрического или пневматического тельфера.

На рис. 2 показана конструкция ручного переносного барабана. Их изготовляют из органического стекла и снабжают небольшим приводным механизмом. Ручные барабаны могут быть использованы для покрытия мелких деталей в любой стационарной ванне, как с кислым, так и со щелочным электролитом. Эти барабаны обычно имеют диаметр 100—280 мм. длину 160—500 мм. массу — до 50 кг.

Рис 2. Ручной переносной барабан

Для гальванического покрытия малых партий мелких деталей удобно применять переносные барабаны, которые завешиваются на катодную штангу стационарной ванны вместе с подвесками других деталей. Вращение барабана осуществляется с помощью двигателя постоянного тока, питаемого от источника тока гальванической ванны.

Во избежание потерь тока, обрастания контактов покрывающим металлом (ось барабана, втулки осей, подшипники и пр.) обычные цилиндрические барабаны следует погружать в электролит на 1/3 — 2/5 их диаметра, а шестигранные на 1/3−2/5 диаметра вписанной окружности.

Размеры и конструкция барабана должны быть таковы, чтобы обеспечивалось выполнение следующих требований:

• 1) надежный контакт деталей с подводящими катодными приспособлениями;
• 2) достаточно равномерное пересыпание деталей при вращении барабана;
• 3) отсутствие в барабане лишних, неизолированных участков поверхности металла, находящихся под током в электролите; в противном случае будут наблюдаться быстрое обрастание стенок барабана покрывающим металлом, излишний расход металла, непроизводительная трата электроэнергии и.т.д.;
• 4) возможность осуществления быстрого ремонта и замены изношенных частей новыми;
• 5) быстрота загрузки, выгрузки и пуска барабана;
• 6) простота и удобство обслуживания;
• 7) достаточное количество отверстий в стенках барабана возможно большого диаметра.

Скорость вращения барабана при покрытии деталей цинком, кадмием, медью и прочими сравнительно мягкими металлами в зависимости от веса деталей колеблется в пределах от 3 до 5 оборотов/мин. Для этих видов покрытия не следует превышать указанную скорость, так как это может привести к истиранию покрывающего металла (сгалтовывание) и уменьшению толщины покрытия.

Преимущество барабанных ванн по сравнению с колокольными:

• — большая скорость нанесения покрытий:
• — постоянство состава электролита и меньшие потери его:
• — возможность одновременно обрабатывать различные изделия, не смешивая их. К недостаткам барабанов следует отнести их сравнительную недолговечность [8].

Колокольные установки. Колокола изготовляются из изолирующих материалов: эбонита, винипласта или гуммированной стали (в форме усеченного конуса) и устанавливаются на двух чугунных стойках. К одной из них прикреплен кронштейн, поддерживающий электродвигатель с червячным редуктором, который связан с колоколом посредством зубчатых колес. Ток подводится к деталям (катоду) металлическими щетками, трущимися о медное кольцо, укрепленное в дне колокола. Отсюда ток передается к покрываемым деталям посредством медных болтов, проходящих через дно колокола и соединяющихся с внутренними контактными пластинами. Часто практикуется также подача тока к деталям сверху с помощью гибкого провода с грузом, контактирующим с деталями. Анод представляет собой горизонтально или наклонно расположенную пластинку, опускаемую в колокол на вертикальном стержне. Ванны для никелирования и меднения оборудуются змеевиками для нагрева электролита паром.

Для покрытия мелких деталей в гальванических цехах применяют также погружаемые колокола. Колокол, погружаемый в стационарную ванну с электролитом, расположен наклонно, его частота вращения 5-н10 об мин. Достоинство такого конструктивного оформления ванны в том, что отпадает надобность в переливании электролита при загрузке и выгрузке деталей, а. кроме того, создается лучшее соответствие количества электролита поверхности покрываемых изделий, которое необходимо для получения доброкачественных покрытий при работе с током высокой плотности. Катодная подводка осуществляется через вал, а аноды в виде пластин или брусков подвешивают в ванну на штангах со стороны колокола. Выгрузка деталей выполняется поднятием колокола из ванны: электролит при этом выливается в ванну, а детали высыпаются в сетку, установленную на ванне. Поднимается колокол при помощи блока [8].

Колокольные ванны наливного типа удобны при покрытии небольших партий мелких деталей. Детали помещаются в колоколе и при его вращении перекатываются, касаясь контактов, закрепленных в днище колокола. Анод вводится в электролит через открытую часть колокола. Более производительными являются колокольные ванны погружного типа (Рис. 3). В этих ваннах площадь поверхности анодов настолько велика, что обеспечивает стабильность состава электролита, активное состояние анодной поверхности и, следовательно, возможность пропускания значительного тока, что, в свою очередь, позволяет вести процесс покрытия при достаточно большой катодной плотности тока.

Рис. 3. Колокольная ванна погружного типа

При выборе размеров и конструкции колокола следует принимать во внимание также и те требования, которые применялись к барабанам.

Скорость вращения колокола рекомендуется выбирать в пределах от 7 до 10 об/мин.

Колокола с катодной подводкой тока, осуществляемой сверху (через специальный металлический палец), работают лучше колоколов, у которых ток подводится к деталям снизу (через контакты, укрепленные на дне колокола). Последнее часто дают течь в местах крепления контактов (в дне) и в большей степени обрастают покрывающим металлом.

Во избежание наростов металла на внутренней поверхности стенок колоколов рекомендуется изнутри выкладывать их изоляционным материалом: резиной, целлулоидом, винипластом и пр. Колокола малых размеров следует изготовлять из винипласта, целлулоида или эбонита.

Основными достоинствами колокольных ванн являются:

• 1) возможность наблюдения за процессом нанесения покрытия
• 2) возможность обработки весьма мелких деталей
• 3) простота загрузки и выгрузки покрываемых деталей

К недостаткам колокольных ванн относятся:

• 1) потери электролита, связанные с переливанием
• 2) значительная продолжительность процесса покрытия вследствие сравнительно низкой силы тока (она лимитируется поверхностью анодов)
• 3) частичное истирание покрытия
• 4) невозможность получения покрытия достаточной величины