本发明专利技术公开了一种选区射流电沉积表面改性装置，包括设有位移传感器和压力传感器的可移动施镀头，脉冲电源、恒温加热装置、蠕动泵、镀液输送管道、沉积槽、阴极板、可移动阳极棒。利用丝杠在电机驱动下控制施镀头X、Y向移动形成水平切片形状的沉积区域，通过选择不同直径的镀液喷嘴来实现单位时间内不同面积的沉积区域，Z向丝杠通过控制施镀头与阴极板的间距，形成不同厚度的沉积层；通过改变可移动阳极棒与镀液接触长度，实时控制镀液金属离子浓度；利用镀液流速控制调节镀液喷射流量，保证镀液喷射时恒压且均匀。针对零件表面功能和强度不同的位置，采用特定选区表面电沉积方式，可实现在不同区域内制造镀层质量具有差异性的电镀产品。镀产品。镀产品。
【技术实现步骤摘要】
一种选区射流电沉积表面改性装置
[0001]本专利技术属于零件表面精确改性
，尤其应用于复杂结构表面电化学沉积，具体为一种选区射流电沉积表面改性装置。
技术介绍
[0002]目前，传统加工方法对复杂形状零件及微小零件的表面处理一直难以突破。对复杂零件表面进行改性可以有效降低零件磨损程度，提高使用性能，延长使用寿命。
[0003]电化学沉积技术作为表面改性的重要技术之一，在沉积层厚度可控，精确度高，适用范围广等方面的优势使其在涂层制备方面具备一定的实用价值。射流电沉积是将含有高浓度的镀层金属阳离子的电解液以喷射的方式向阴极表面进行电沉积的一种工艺技术，具有电流密度高大、电流效率高、金属结晶细化和沉积层致密等优点。
[0004]在一些个性化定制要求高的微小零部件局部或在不同区域内有不同镀层质量要求的情况下，将射流电沉积与快速成型技术相结合的选区射流电沉积还可以实现选区控制。
技术实现思路
[0005]本专利技术目的是将快速成型技术与射流电沉积技术结合为选区射流电沉积技术，提供了一种选区射流电沉积表面改性装置。针对零件表面功能和强度不同的位置采用特种选区表面电沉积方式，从而实现一定区域内集中高效改性。同时射流电化学沉积技术能够使电镀过程更加精确化，实现在不同区域内制造不同镀层质量的电镀产品。
[0006]本专利技术是采用如下技术方案实现的：一种选区射流电沉积表面改性装置，包括施镀头和外框架，所述外框架顶部安装有四根滑轨，四根滑轨呈矩形布置。
[0007]所述施镀头沿其左右方向分别穿过X向滑轨和X向丝杠，所述施镀头通过X向套筒沿X向滑轨进行滑动，所述施镀头通过X向丝杠螺母与X向丝杠配合；所述X向滑轨两端分别安装X向固定卡扣，两个X向固定卡扣分别滑动安装于左右两侧的滑轨上；所述X向丝杠两端分别安装X向丝杠轴承支座，其中一端的X向丝杠轴承支座处安装有X向电机，所述X向丝杠轴承支座及X向电机分别滑动安装于左右两侧的滑轨上。
[0008]所述施镀头沿其前后方向分别穿过Y向滑轨和Y向丝杠，所述施镀头通过Y向套筒沿Y向滑轨进行滑动，所述施镀头通过Y向丝杠螺母与Y向丝杠配合；所述Y向滑轨两端分别安装Y向固定卡扣，两个Y向固定卡扣分别滑动安装于前后两侧的滑轨上；所述Y向丝杠两端分别安装Y向丝杠轴承支座，其中一端的Y向丝杠轴承支座处安装有Y向电机，所述Y向丝杠轴承支座及Y向电机分别滑动安装于前后两侧的滑轨上。
[0009]所述施镀头内上部为空腔，所述施镀头内轴向固定有齿条导轨，所述齿条导轨上滑动安装有齿条，所述齿条与齿轮啮合，所述齿轮由行程电机驱动旋转；所述齿条内中央安装有阳极棒，所述阳极棒伸入施镀头下部的中央孔道内；所述施镀头底部安装镀液喷嘴，所
述镀液喷嘴的中央喷孔与施镀头下部的中央通孔连通。
[0010]所述外框架内安装有四根Z向滑轨，每根Z向滑轨底部套装有Z向套筒，位于左侧的两个Z向套筒安装于一根Y向内支臂上，位于右侧的两个Z向套筒安装于一根Y向内支臂上；两根Y向内支臂前端安装一根X向内支臂，两根Y向内支臂后端安装一根X向内支臂；每根Y向内支臂中部安装有一个Z向丝杠螺母，两个Z向丝杠螺母内分别安装有Z向丝杠，所述Z向丝杠下端连接Z向电机输出端。
[0011]两根X向内支臂上通过四根短柱支撑安装升降平台，所述升降平台上放置有沉积槽，所述沉积槽内设有橡胶底座，所述橡胶底座上设有阴极板，所述阴极板位于镀液喷嘴正下方。
[0012]所述沉积槽内伸入蠕动泵进液管，所述蠕动泵进液管穿过外框架后连接蠕动泵进口，所述蠕动泵出口连接蠕动泵出液管，所述蠕动泵出液管密封连接于施镀头下部的循环孔，所述循环孔与施镀头的中央孔道连通。
[0013]所述蠕动泵进液管上安装防腐蚀电液阀；所述施镀头底部安装有用于测量其中央孔道内液体压力的压力传感器，所述压力传感器输出信号至压力控制器，所述压力控制器控制防腐蚀电液阀动作。
[0014]所述施镀头下部安装用于检测阳极棒位置的位移传感器，所述位移传感器输出信号至位移控制器，所述位移控制器控制行程电机动作。
[0015]装配时，蠕动泵进液管道一端伸入沉积槽的镀液中，蠕动泵出液管道一端与施镀头的循环孔通过密封接头连接；施镀头上方安装有齿轮、齿轮轴系、行程电机，齿条与施镀头连接有齿条导轨，齿轮与齿条啮合，阳极棒穿过齿条内部的通孔，并与齿条通过紧定螺钉固定，阳极棒上方与电源正极相连，下方直通镀液喷嘴；施镀头中部X向穿入同向丝杠和滑轨，在施镀头左右两侧丝杆穿入和穿出的位置，通过螺栓固定丝杠螺母和滑轨套筒，丝杠两端连接带有轴承的支座和电机，X向滑轨和轴承支座分别与外支架通过滑轨连接。X向丝杠下方穿入Y向同向丝杠和滑轨，在施镀头前后两侧丝杆穿入和穿出的位置，通过螺栓固定丝杠螺母和滑轨套筒，丝杠两端连接带有轴承的支座和电机，Y向滑轨和轴承支座分别与外支架通过滑轨连接。镀液喷嘴自端部向上依次连有压力传感器及密封接头，位移传感器及密封接头。镀液喷嘴下方是与电源负极连通的阴极板，阴极板放置在橡胶底座上，沉积槽内放置镀液，镀液中设有恒温加热装置；沉积槽置于内支架上。
[0016]施镀头运动轨迹由主板控制系统，X、Y向丝杠在X、Y向电机驱动下控制施镀头进行X、Y向移动，形成水平切片形状的沉积区域；镀液喷嘴的直径影响单位时间内沉积区域的大小，所选喷嘴直径越大，单位时间内沉积区域面积越大；Z向丝杠控制施镀头与阴极板的间距，形成不同厚度的沉积层，在一定范围内，间距越大，沉积层越厚。
[0017]阳极棒固定在齿条上，与齿轮啮合，可随齿轮转动而上下移动，结合位移传感器的信号反馈，实现对阳极棒与镀液接触长度的控制，便于实时产生不同金属离子浓度的镀液，从而应对不同的工艺需求。
[0018]镀液流速控制单元包括压力传感器、电液阀和压力控制器，压力传感器置于镀液喷嘴附近，电液阀置于镀液输送管道上，两者间装有压力控制器。压力传感器将信号反馈给控制器，电液阀通过对液体压力的检测来控制镀液喷射速度，保证镀液恒压均匀喷射。
[0019]使用时，根据基体材料及镀层材料的性质，配置相应镀液，装入沉积槽中；对阴极
板进行镀前预处理；镀液从沉积槽中通过蠕动泵管道进入施镀头中，与通电阳极棒接触后通过喷嘴作用在阴极板上；施镀头在丝杠传动的作用下按照既定轨迹行走，在阴极板上形成电沉积区域。可实时控制阳极棒的进给长度，镀液流速及压强，以形成不同形貌及粗糙度的镀层；沉积结束后取出阴极板进行充分清洗及后处理，即得到了表面具有所设定区域镀层的产品。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：1、阳极棒与镀液接触长度可控，可实时产生不同金属离子浓度的镀液。
[0021]2、利用镀液流速控制单元可保证镀液喷射时恒压且均匀。
[0022]3、镀液喷嘴内径可选，可进行单位时间不同区域面积的沉积。
[0023]4、对于选区沉积的基体材料、镀层材料没有限制，可根据具体工艺调整加工参数。
[0024]5、滚珠丝杠机构传动精度高，实现微进给，可本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种选区射流电沉积表面改性装置，其特征在于：包括施镀头（1）和外框架（12），所述外框架（12）顶部安装有四根滑轨（24），四根滑轨（24）呈矩形布置；所述施镀头（1）沿其左右方向分别穿过X向滑轨（34）和X向丝杠（37），所述施镀头（1）通过X向套筒（33）沿X向滑轨（34）进行滑动，所述施镀头（1）通过X向丝杠螺母（36）与X向丝杠（37）配合；所述X向滑轨（34）两端分别安装X向固定卡扣（35），两个X向固定卡扣（35）分别滑动安装于左右两侧的滑轨（24）上；所述X向丝杠（37）两端分别安装X向丝杠轴承支座（38），其中一端的X向丝杠轴承支座处连接X向电机（38a），所述X向丝杠轴承支座（38）及X向电机（38a）分别滑动安装于左右两侧的滑轨（24）上；所述施镀头（1）沿其前后方向分别穿过Y向滑轨（41）和Y向丝杠（42），所述施镀头（1）通过Y向套筒（40）沿Y向滑轨（41）进行滑动，所述施镀头（1）通过Y向丝杠螺母（39）与Y向丝杠（42）配合；所述Y向滑轨（41）两端分别安装Y向固定卡扣（44），两个Y向固定卡扣（44）分别滑动安装于前后两侧的滑轨（24）上；所述Y向丝杠（42）两端分别安装Y向丝杠轴承支座（43），其中一端的Y向丝杠轴承支座处连接Y向电机（43a），所述Y向丝杠轴承支座（43）及Y向电机（43a）分别滑动安装于前后两侧的滑轨（24）上；所述施镀头（1）内上部为空腔，所述施镀头（1）内轴向固定有齿条导轨（29），所述齿条导轨（29）上滑动安装有齿条（27），所述齿条（27）与齿轮（26）啮合，所述齿轮（26）由行程电机（25）驱动旋转；所述齿条（27）内中央安装有阳极棒（28），所述阳极棒（28）伸入施镀头（1）下部的中央孔道内；所述施镀头（1）底部安装镀液喷嘴（21），所述镀液喷嘴（21）的中央喷孔与施镀头（1）下部的中央通孔连通；所述外框架（12）内安装有四根Z向滑轨（51），每根Z向滑轨（51）底部套装有Z向套筒（46），位于左侧的两个Z向套筒（46）安装于一根Y向内支臂（50）上，位于右侧的两个Z向套筒（46）安装于一根Y向内支臂（50）上；两根Y向内支臂（50）前端安装一根X向内支臂（17），两根Y向内支臂（50）后端安装一根X向内支臂（17）；每根Y向内支臂（50）中部安装有一个Z向丝杠螺母（49），两个Z向丝杠螺母（49）内分别安装有Z向丝杠（48），所述Z向丝杠（48）下端连接Z向电机（47）输出端；两根X向...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨世清，梁国星，刘东刚，李光，郝新辉，贾文婷，黄永贵，赵建，吕明，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：
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