一种适用于内孔、深孔专用的电镀方法与流程

1.本发明涉及深孔电镀领域，具体涉及一种适用于内孔、深孔专用的电镀方法。


背景技术：

2.在电镀过程中，电流、溶液的流速、流量、温度、溶液成分和阳极都是影响电镀质量的关键因素，而对于工件的内孔、深孔进行内壁电镀，这些关键因素造成的质量影响尤为重要。现有深孔镀铬技术主要采用全浸内孔镀铬和流动内孔镀铬，目前这几种方法进行内孔镀铬的特点如下。
3.1.全浸内孔镀铬：此种方式是将阳极安装在工件中心，然后将工件全浸至槽内，将整流器连通阴阳极，开始电镀。电镀过程中阳极固定不动，溶液不流动(或者流动不可控制流速)。
4.此种方式存在的主要问题包括：
5.①
由于工件的特性是细长深孔，阳极供电是在一头导入，电流会损耗，所以会导致电流一端较大，另一端较小，电镀出来产品镀层一端厚另一端薄。
6.②
在电镀过程中阴极会产生大量的氢气，由于深孔工件细又长，气体不容易溢出来，在内孔溶液中产生气泡，由于气体电阻与液体电阻不一致，所以会出现深孔内镀层厚薄不一致，随着电流的加大，反应产生的气体增多，厚薄的差距也会加大。
7.③
由于工件完全浸没在电镀液中，工件外表面也会形成镀层，造成不必要的浪费。
8.④
由于槽体溶液是敞开式的，而铬酐溶液易挥发，对工作人员的健康与环境造成危害。
9.⑤
由于在电镀的过程中阳极是固定不动的，当厚度达到一定程度后镀层由于内应力集中，当使用过程受到高速冲击时镀层容易脱落。
10.2.流镀内孔镀铬：此种方式是将阳极安装在工件内孔中心，然后让溶液从下往上流过工件内孔，将整流器连通阴阳极，开始电镀。电镀过程中阳极固定不动，溶液流动(可控制流速)。
11.此种方式存在的主要问题包括：
12.①
由于工件的特性是细长深孔，阳极供电是在两头导入，电流会沿内孔长度方向损耗，对于内孔长、精度高的工件，会导致电流在两端较大、中间较小，电镀出来产品镀层两端厚，中间薄。
13.②
由于在电镀的过程中阳极是固定不动的，当厚度达到一定程度后铬层由于内应力集中，当受到高速冲击时镀层容易脱落。
14.综上可知，现有的深孔镀铬方式主要适用于内孔不深的工件，以及有外表面电镀需求的内孔不深的工件，而对于只有内孔内壁电镀需求的深孔工件，则无法仅在深孔内壁形成厚度均匀且力学性能优异的镀层。尤其对于军用产品，如枪管、炮管等管件，其内孔深度长，使用条件苛刻，对内部镀层的稳定性、均匀性要求极高，稍有镀层不均匀或不稳定的情况，在使用过程中都会存在影响炮弹顺利发射的风险，甚至炮弹炸膛的风险，如何解决这
类工件的深孔高质量电镀是现目前相关生产厂家急需突破的难题。


技术实现要素：

15.本发明意在提供一种适用于内孔、深孔专用的电镀方法，以解决现有的深孔镀铬方式主要适用于内孔不深的工件，以及有外表面电镀需求的内孔不深的工件，而对于只有内孔内壁电镀需求的深孔工件，则无法仅在深孔内壁形成厚度均匀且力学性能优异镀层的问题。
16.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种适用于内孔、深孔专用的电镀方法，包括以下步骤：
17.a、将待电镀内孔的管件竖向插装固定在下模组件上；在下模组件上方依次设置可竖向升降移动的上模组件和移动阳极组件，用上模组件对管件的顶端进行竖向压紧定位；
18.b、通过下模组件将供液系统提供的镀液从下向上灌注到管件内，通过上模组件将管件顶端排出的镀液导流回供液系统；
19.c、将经过整流后的电源阴极连接到管件上，将电源阳极连接到移动阳极组件上，给移动阳极组件的阳极杆通电；
20.d、驱动移动阳极组件竖向反复升降，使阳极杆穿过上模组件在管件内孔中反复升降移动，过程中保持镀液在管件内持续从下向上流动，移动的阳极杆配合流动的镀液在管件内孔中形成厚度均匀的镀层；
21.e、控制供液系统提高向管件内输送的镀液流量及压力，对管件内孔进行冲洗；
22.f、向上移动上模组件使之脱离管件顶端，取下管件更换下一管件重复步骤a-e进行内孔电镀。
23.优选的，作为一种改进，步骤a中上模组件和移动阳极组件共用一个竖向移动导向结构，但分别采用独立的动力源进行竖向移动。
24.优选的，作为一种改进，步骤a中下模组件设置可拆卸连接的下延长管对管件底端定位连接，上模组件设置可拆卸连接的上延长管对管件顶端定位连接。
25.优选的，作为一种改进，步骤b中在镀液源于下模组件之间的管路上设置循环泵和流量控制器，用于对进入管件内的镀液进行流量和压力控制。
26.优选的，作为一种改进，步骤c中电源阴极连接到管件中部，移动阳极组件的阳极杆顶端连接阳极拉杆，阳极拉杆为表面设有绝缘层的导体，电源阳极连接到阳极拉杆上。
27.优选的，作为一种改进，步骤d中阳极杆的上端连接有上扶正套、下端连接有下扶正套，通过上扶正套和下扶正套维持阳极杆在管件内孔中移动的稳定性。
28.优选的，作为一种改进，步骤d中上模组件顶端供阳极杆穿过的通道中设有阀门，电镀完成后移动阳极组件上升使阳极杆脱离上模组件，然后关闭阀门后再进行步骤e。
29.优选的，作为一种改进，步骤f中下模组件设有回收槽，通过回收槽将管件取下过程中洒漏的镀液集中并回收到供液系统中。
30.优选的，作为一种改进，步骤f中上延长管、下延长管、阳极拉杆、阳极杆、上扶正套、下扶正套均采用可拆卸连接方式，针对不同尺寸管件可进行快速更换。
31.本发明的优点包括：
32.1)相较于全浸内孔镀铬，本发明的移动流动镀铬通过阳极的移动解决了电流分布
不均匀导致的厚薄不一致问题。通过溶液的流速控制，解决了因阴极产生气体排出不顺畅的问题和温度不均匀的问题。由于溶液是在内孔内流动，基本是在密闭空间内所以溶液的挥发会大大减少，并且不会对工作人员和环境造成危害。
33.2)相较于流动内孔镀铬，本发明提供的技术方案进行移动流动镀铬通过阳极的移动解决了电流分布不均匀导致的厚薄不一致问题。
34.3)由于阳极是往返运动的，镀层是一层一层镀上去的，故镀铬层应力不会集中在一处，所以结合力会比现有技术的结合力更好。
35.4)与现有技术相比，本发明提供的技术方案进行移动流动镀铬具有适用范围更广、内孔精度更高、合格率更高、结合力更好、占地面积小等优点。
附图说明
36.图1为本发明实施例的结构示意图。
37.图2为本发明实施例中下模组件的结构示意图。
38.图3为图2中a处的放大视图。
39.图4为本发明实施例中上模组件的结构示意图。
40.图5为本发明实施例中移动阳极组件的结构示意图。
41.图6为本发明实施例中上扶正套、下扶正套与阳极杆连接示意图。
具体实施方式
42.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
43.说明书附图中的附图标记包括：机架1、下模组件2、下模座201、回收槽202、下延长管203、插槽204、下模芯205、下绝缘套206、密封垫207、供液法兰209、压板210、卡台221、回收口222、螺纹段231、卡槽251、上模组件3、压紧套301、导向通孔302、阀孔303、长螺栓304、上绝缘套305、镀液腔306、上模307、导向孔309、上延长管310、插接头311、回流口314、移动阳极组件4、阳极绝缘套401、拉杆座402、同心夹头403、限位套404、阳极拉杆405、上扶正套406、下扶正套407、阳极杆408、管件5、移动底座6、隔板601、侧板602、底板603、电机604、主动齿轮605、镀液槽701、回液管702、进液管703、循环泵704、流量控制器705、电源8、导轨9。
44.实施例1，一种适用于内孔、深孔专用的电镀方法，通过配套的一种适用于内孔、深孔专用的电镀设备进行管件内孔的电镀加工，该一种适用于内孔、深孔专用的电镀设备如图1所示，包括下模组件2、上模组件3、移动阳极组件4、镀液循环组件及机架1。机架1包括支撑平台和焊接在支撑平台上的支撑架，支撑架上螺栓连接有竖向的导轨9作为竖向移动导向组件。
45.下模组件2固定在支撑平台上，用于对管状工件的底端进行装夹的同时可向其内孔中注入镀液。如图2、图3所示，下模组件2包括下模座201、下模芯205，下模座201螺栓固定在支撑平台上，下模座201上方架设有回收槽202，回收槽202中部一体成型有向上凸起的环形的卡台221，卡台221内孔贯穿回收槽202，下模座201上设有与卡台221内孔同轴的过孔，卡台221外侧的回收槽202开设有回收口222。下模芯205呈柱状，下模芯205顶端边缘向外翻折形成可扣合在卡台221上的环形的卡槽251，下模芯205竖向插放在卡台221内孔、过孔中，下模芯205下部设有外螺纹，下模芯205上螺纹连接有环形的压板210，卡槽251、压板210从
上、下两端将下模芯205固定在回收槽202和下模座201上。压板210与下模座201之间、下模芯205与卡台221内孔、过孔之间均设有套在下模芯205上的下绝缘套206。下模芯205中部开设有连接孔，连接孔底部连通有贯穿下模芯205的进液孔。连接孔上段为阶梯孔、下段为螺纹孔，连接孔内可拆卸连接有下延长管203。下延长管203的顶端设有用于插接管件5的插槽204，下延长管203下段设有台阶，台阶下方的下延长管203上设有螺纹段231，螺纹段231可与螺纹孔连接，阶梯孔底部和螺纹孔中部均设有密封圈，密封圈从螺纹段231的两端提供密封。
46.移动阳极组件4、上模组件3从上至下依次可移动的连接在导轨9上，上模组件3用于对管状工件的顶端进行装夹的同时可对内孔中排出的镀液进行导流。如图4所示，上模组件3包括移动底座6和一体成型的圆柱块状的上模307，上模307顶端一体成型有法兰盘作为连接结构，上模307中部设有镀液腔306，上模307顶端中部设有与镀液腔306连通的开口，上模307侧端开设有与镀液腔306连通的回流口314。上模307底端设有喇叭状的导向孔309，导向孔309的顶端设有竖向直筒状的插孔，插孔顶端与镀液腔306之间连通有过孔，过孔顶部呈漏斗状、中部呈直筒状、底部呈喇叭状。插孔与过孔之间嵌放有密封圈，密封圈的内径小于插孔的内径。插孔中插接有上延长管310，上延长管310下端为锥管状的插接头311。
47.结合图4所示，移动底座6包括底板603、以及垂直焊接固定在底板603上端的两个侧板602，两个侧板602平行设置，两个侧板602之间垂直焊接固定有竖向的隔板601。导轨9位于两个侧板602之间，侧板602上均螺栓连接有滚轮架，滚轮架上用销轴连接有滚轮，滚轮与导轨9摩擦接。隔板601上螺栓连接有横向的电机604，电机604的输出轴穿过隔板601朝向导轨9，输出轴上螺栓连接有主动齿轮605，导轨9一侧的滚轮同轴一体成型有从动齿轮，从动齿轮与主动齿轮605啮合。底板603上开设有安装孔。
48.上模307外套设有法兰状的上绝缘套305，上模307上方设有与上绝缘套305同轴的压紧套301，压紧套301上成型有法兰盘，上绝缘套305通过法兰盘架放在底板603上，底板603上开设有对应法兰盘的螺纹孔，压紧套301、上模307、上绝缘套305通过共用穿设在法兰盘中的长螺栓304连接在底板603上，上模307穿过底板603上的安装孔。压紧套301中部开设导向通孔302，导向通孔302两端均设有倒角，压紧套301中部开设有横向连通至导向通孔302的阀孔303，阀孔303内螺纹连接阀片。
49.移动阳极组件4在竖向移动导向组件的导向下穿过上模组件3在管状工件的内孔中竖向往复移动。结合图5所示，移动阳极组件4包括与上模组件3相同结构的移动底座6，在移动底座6的底板603上螺栓连接穿设在安装孔中的阳极绝缘套401，阳极绝缘套401内连接有拉杆座402，阳极绝缘套401内孔为上小下大的锥孔，拉杆座402上端设有锥杆段，锥杆段插入阳极绝缘套401的锥孔中。拉杆座402顶端穿过阳极绝缘套401并用螺母、垫片作为限位件支撑在阳极绝缘套401上方，并与电源8阳极电连接。拉杆座402的底端中部设有安装孔，安装孔内插放有同心夹头403，拉杆座402底端螺纹连接限位套404，限位套404将同心夹头403抵压在安装孔内，同心夹头403夹持有阳极拉杆405，阳极拉杆405为表面包覆有绝缘层的导体，阳极拉杆405的底端螺纹连接阳极杆408，阳极杆408为表面依次镀有铜和铅或铅合金的钢丝，镀铜用以增加过电量，铅或铅合金用于保护铜层不被腐蚀。结合图6所示，阳极杆408的上、下两端分别螺纹连接有上扶正套406、下扶正套407，上扶正套406和下扶正套407均为上下两头呈圆台形、中部呈柱状的纺锤型绝缘件，上扶正套406、下扶正套407的两头圆
台段长度均大于中部柱状段长度，上扶正套406、下扶正套407中部柱状段直径相同，上扶正套406的上端圆台锥度小于下端圆台锥度，下扶正套407的上端圆台锥度小于下端圆台锥度。上扶正套406的上端圆台锥度小于下扶正套407的上端圆台锥度，上扶正套406的下端圆台锥度小于下扶正套407的上端圆台锥度。上扶正套406和下扶正套407上均设有镀液过渡结构，镀液过渡结构为周向均匀开设在上扶正套406、下扶正套407上的四个凹槽。上扶正套406下端中部和下扶正套407上端中部均设有依次同轴设置的锥状孔和螺纹孔作为阳极定位连接结构，上扶正套406的上端开设有与螺纹孔连通的插孔。
50.镀液循环组件包括镀液槽701，镀液槽701连通有进液管703和回液管702组成的循环管路，进液管703一端与镀液槽701连通，另一端作为注液端连接有供液法兰209，供液法兰209螺栓连接在下模芯205的底部，供液法兰209与下模芯205之间设有密封垫207，这样使进液管703与下模芯205的进液孔连通。进液管703上法兰连接有循环泵704和流量控制器705，循环泵704用于抽吸镀液向下模组件2输送，流量控制器705用于控制镀液的输送流量，两者均为市面售卖产品，具体可根据需要选型购买。回液管702一端与镀液槽701连通，另一端作为回液端连接有回液法兰，回液法兰螺栓连接在上模307侧端的回流口314外侧，使得回液管702与上模307镀液腔306连通。
51.一种适用于内孔、深孔专用的电镀方法，具体实施过程如下：
52.a、针对待加工管件5选取尺寸适配的下延长管203、上延长管310、阳极杆408、阳极拉杆405、上扶正套406及下扶正套407，并按照上述设备结构对应进行装配安装；将待电镀内孔的管件5竖向插装固定在下延长管203顶端；通过上模组件3的电机604驱动移动底座6上的上模307沿导轨9下移，使上延长管310对管件5的顶端进行竖向压紧定位；
53.b、启动循环泵704将镀液槽701中的镀液通过进液管703、下模芯205、下延长管203从下向上灌注到管件5内，用流量控制器705控制镀液流量及压力，使镀液从上模307镀液腔306回流口314导流循环回到镀液槽701，避免镀液进入压紧套301中；
54.c、将经过整流后的电源8阴极用导电夹夹持连接到管件5中部，将电源8阳极用导电夹夹持连接到阳极拉杆405顶端，给阳极杆408通电；
55.d、打开压紧套301阀孔303中的阀片，启动移动阳极组件4的电机604驱动移动底座6竖向反复升降，使阳极杆408穿过压紧套301、上模307、上延长管310在管件5内孔中反复升降移动，过程中保持镀液在管件5内持续从下向上流动，通过上扶正套406、下扶正套407对阳极杆408进行扶正，移动的阳极杆408配合流动的镀液在管件5内孔侧壁上形成厚度均匀的镀层；
56.e、按照工艺目标经过固定时间的电镀后，当阳极杆408向上移动脱离上模307时停止移动阳极组件4的电机604，关闭压紧套301阀孔303中的阀片，通过循环泵704和流量控制器705增大镀液循环流量及压力，用镀液对管件5内孔进行冲洗；
57.f、冲洗结束后停止镀液循环，启动上模组件3的电机604将上模307向上移动，使上延长管310与管件5顶端脱离，取下管件5更换下一管件5重复步骤a-e进行内孔电镀，过程中镀液腔306、管件5中的残余镀液洒落到回收槽202中，经回收口222连接的软管回收至镀液槽701中。
58.以一种适用于内孔、深孔专用的电镀设备为一个生产单元，将多个生产单元进行直线、弧线或圆形并排设置，并将机架1连接为整体，多个生产单元同时加工，可批量对管件
5内孔进行移动阳极流动镀加工。
59.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

技术特征：
1.一种适用于内孔、深孔专用的电镀方法，其特征在于：包括以下步骤：a、将待电镀内孔的管件竖向插装固定在下模组件上；在下模组件上方依次设置可竖向升降移动的上模组件和移动阳极组件，用上模组件对管件的顶端进行竖向压紧定位；b、通过下模组件将供液系统提供的镀液从下向上灌注到管件内，通过上模组件将管件顶端排出的镀液导流回供液系统；c、将经过整流后的电源阴极连接到管件上，将电源阳极连接到移动阳极组件上，给移动阳极组件的阳极杆通电；d、驱动移动阳极组件竖向反复升降，使阳极杆穿过上模组件在管件内孔中反复升降移动，过程中保持镀液在管件内持续从下向上流动，移动的阳极杆配合流动的镀液在管件内孔中形成厚度均匀的镀层；e、控制供液系统提高向管件内输送的镀液流量及压力，对管件内孔进行冲洗；f、向上移动上模组件使之脱离管件顶端，取下管件更换下一管件重复步骤a-e进行内孔电镀。2.根据权利要求1所述的一种适用于内孔、深孔专用的电镀方法，其特征在于：所述步骤a中上模组件和移动阳极组件共用一个竖向移动导向结构，但分别采用独立的动力源进行竖向移动。3.根据权利要求2所述的一种适用于内孔、深孔专用的电镀方法，其特征在于：所述步骤a中下模组件设置可拆卸连接的下延长管对管件底端定位连接，上模组件设置可拆卸连接的上延长管对管件顶端定位连接。4.根据权利要求1所述的一种适用于内孔、深孔专用的电镀方法，其特征在于：所述步骤b中在镀液源于下模组件之间的管路上设置循环泵和流量控制器，用于对进入管件内的镀液进行流量和压力控制。5.根据权利要求3所述的一种适用于内孔、深孔专用的电镀方法，其特征在于：所述步骤c中电源阴极连接到管件中部，移动阳极组件的阳极杆顶端连接阳极拉杆，阳极拉杆为表面设有绝缘层的导体，电源阳极连接到阳极拉杆上。6.根据权利要求5所述的一种适用于内孔、深孔专用的电镀方法，其特征在于：所述步骤d中阳极杆的上端连接有上扶正套、下端连接有下扶正套，通过上扶正套和下扶正套维持阳极杆在管件内孔中移动的稳定性。7.根据权利要求1所述的一种适用于内孔、深孔专用的电镀方法，其特征在于：所述步骤d中上模组件顶端供阳极杆穿过的通道中设有阀门，电镀完成后移动阳极组件上升使阳极杆脱离上模组件，然后关闭阀门后再进行步骤e。8.根据权利要求1所述的一种适用于内孔、深孔专用的电镀方法，其特征在于：所述步骤f中下模组件设有回收槽，通过回收槽将管件取下过程中洒漏的镀液集中并回收到供液系统中。9.根据权利要求6所述的一种适用于内孔、深孔专用的电镀方法，其特征在于：所述步骤f中上延长管、下延长管、阳极拉杆、阳极杆、上扶正套、下扶正套均采用可拆卸连接方式，针对不同尺寸管件可进行快速更换。

技术总结
本发明涉及深孔电镀领域，公开了一种适用于内孔、深孔专用的电镀方法，通过专用的电镀设备实现管件的竖向装夹，并向管件内灌注流动的电镀溶液，采用移动的阳极配合流动的电镀溶液在管件内孔中形成厚度均匀且力学性能优异的镀层。本发明可解决现有的深孔镀铬方式主要适用于内孔不深的工件，以及有外表面电镀需求的内孔不深的工件，而对于只有内孔内壁电镀需求的深孔工件，则无法仅在深孔内壁形成厚度均匀且力学性能优异镀层的问题。匀且力学性能优异镀层的问题。匀且力学性能优异镀层的问题。


技术研发人员：杨平
受保护的技术使用者：重庆佰鸿机械设备有限公司
技术研发日：2023.07.31
技术公布日：2023/9/22