專利名稱：電鍍連續(xù)鑄型的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1前敘部分所述的電鍍連續(xù)鑄型的方法。
連續(xù)鑄型在鑄造時經(jīng)受到不斷的磨損，使得型腔并從而使得連續(xù)鑄坯的截面尺寸不斷變大。因此，在一定數(shù)量的工作循環(huán)之后，所述連續(xù)鑄型必須更新或再加工。
為使型腔恢復(fù)原始幾何形狀或預(yù)定的尺寸，已知有許多再加工鑄型的方法。例如，可以通過在心軸上爆炸形成鑄型來完成再加工。這種方法不僅比較復(fù)雜、昂貴和污染環(huán)境，還意味著鑄型外形的變形，而這又牽涉到膜周圍的水隙的擴(kuò)大并從而對鑄型的冷卻造成負(fù)面影響。其它已知的用于鑄型再成形的擠壓工藝，其中首先從外面擠壓鑄型，然后通過內(nèi)圓磨削或內(nèi)面銑切使型腔恢復(fù)原始內(nèi)部尺寸，也具有上述后者缺陷。
最后，從EP-A-0 282 759中知道了通過電鍍界定型腔的內(nèi)表面來使鑄型的型腔恢復(fù)到預(yù)定尺寸。在此類工藝中，充當(dāng)陰極的鑄型與位于型腔中裝有可溶性銅碎片(立方體、球、圓盤)的多孔陽極籃一起浸在電解質(zhì)浴(硫酸銅浴)中。當(dāng)連通直流電時，銅從電解質(zhì)浴中分離出來沉積在鑄型表面，從電解質(zhì)浴中分離出來的銅被溶解的陽極銅取代。在此浸鍍電解過程中，達(dá)到了一個較低的電流密度，例如約15A/dm2。憑經(jīng)驗(yàn)，在電解浸鍍橫截面通常為多邊形的型腔的情況下，在角落區(qū)域會有層的厚度不足即層厚僅為其它區(qū)域?qū)雍竦募s1/4到1/10的危險。這種不均勻的層構(gòu)造用特殊的陽極形狀也只能部分修補(bǔ)。這意味著必須進(jìn)行進(jìn)一步的機(jī)械再加工。
隨著厚鍍層的產(chǎn)生又進(jìn)一步有了形成帶封閉腔的角落橋結(jié)果使鑄型變得不可用的危險。電解浸鍍的另一個缺陷是鑄型的外表面必須用對電解處理呈惰性的材料覆蓋。
本發(fā)明的目的在于提出一種上述類型的工藝，通過該工藝即使是在具有多邊形橫截面型腔的連續(xù)鑄型中也可以盡可能簡單地達(dá)到或重新達(dá)到預(yù)定的型腔尺寸，而不會在型腔的角落區(qū)域產(chǎn)生問題區(qū)。此外，所要鍍覆的連續(xù)鑄型應(yīng)盡可能地保持其外部尺寸不變。
根據(jù)本發(fā)明，此目的是通過一種具有權(quán)利要求1所述特征的工藝實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明的優(yōu)選進(jìn)一步實(shí)施方案構(gòu)成從屬權(quán)利要求的主題。
使用根據(jù)本發(fā)明所述的工藝，其中使用一種可溶性陽極，電解質(zhì)以一種水力可控方式流過構(gòu)成陰極的連續(xù)鑄型型腔，電解質(zhì)獨(dú)自提供鍍層材料，由于層構(gòu)造均勻沒有角落缺陷，就既可以提供一種薄的尺寸精確的抗磨材料鍍層而無需再加工，又可以提供一種厚鍍層(用它至多只需要極少的再加工)。根據(jù)本發(fā)明所述的工藝的一個重要優(yōu)點(diǎn)是在電鍍期間只有型腔的內(nèi)表面與電解質(zhì)發(fā)生接觸，因此連續(xù)鑄型的外表面不必非要覆蓋。此外，間歇的陽/陰極反轉(zhuǎn)也成為可能，從而可以實(shí)現(xiàn)鍍層材料的脈沖沉積并影響鍍覆。
應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的一個優(yōu)點(diǎn)是，鍍層的機(jī)械性能，例如硬度，和特別是結(jié)構(gòu)組成在整個區(qū)域內(nèi)可以保持基本一致。鍍層的獲得比使用傳統(tǒng)工藝快。還可以在很大程度上防止鍍層表面上的軟骨組織。
下面借助于附圖對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明。
在附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明所述工藝的示意圖。
圖1以純示意的方式顯示了一個設(shè)計用來對界定連鑄設(shè)備2的型腔3的內(nèi)表面4電鍍一種抗磨鍍層材料，以獲得或重新獲得預(yù)定的型腔尺寸的裝置1。型腔3可以具有例如長方形或正方形的橫截面并從而被四個內(nèi)表面4界定。不過鑄型還可以具有其它型腔橫截面(例如環(huán)形、多邊形、縱向角)或是所謂的八字試塊鑄型。
連續(xù)鑄型2的表面設(shè)有通過貫穿型腔3的陽極7連接在一起的頂片和底片5、6。連續(xù)鑄型2表面上的密封件8、9將型腔3密封起來。陽極7同樣以密封方式插在頂片和底片5、6中，見封口13、14。底片6和頂片5各自都分別具有至少一個、優(yōu)選多個開口11和12(在圖1中每個只顯示了一個開口11、12)，它們構(gòu)成將用來電鍍的電解質(zhì)25引入或排出在其它方面都密閉的構(gòu)成反應(yīng)器空間的型腔3的入口或排出孔。借助于泵16以一種水力可控方式將所述電解質(zhì)從儲液容器15由底部穿過底片6泵入反應(yīng)器空間，并隨著溢出(無壓力)頂片5返回儲液容器15和泵16。鍍層材料以氧化物形式從容器18計量加入電解質(zhì)25中。
為進(jìn)行電鍍，連續(xù)鑄型2作為陰極與標(biāo)明了翼7’的陽極7可以與直流源20連通從而形成一個直流回路。密封件8、9或封口13、14都同時具有電絕緣作用。陽極的橫截面形狀與型腔3的橫截面形狀相配。對于多邊形型腔，使用相應(yīng)的棱柱形陽極。陽極特別由鍍鉑或鍍混合陶瓷的鈦材料或由鉛制成。還可以構(gòu)造成多層陽極。不過原則上陽極中也可含有鍍層材料，例如銅、鎳或鉻，而在這種情況下，它是塊狀或片狀的。
根據(jù)本發(fā)明所述的工藝適于施加例如銅、鎳或鉻層。鍍層材料由電解質(zhì)25單獨(dú)提供。陽極本身是不溶性的。陽極可以為例如鍍鉑的鈦陽極、Pb板陽極、鍍覆的混合陶瓷和其它材料。電解質(zhì)可以使用甲磺酸、氰化物或硫酸類型的電解質(zhì)。使用這些高速電解質(zhì)，在強(qiáng)烈攪拌電解質(zhì)的情況下可以達(dá)到20-40A/dm2的電流密度。通過有效地水力控制電解質(zhì)流過反應(yīng)器空間，由于層構(gòu)造很均勻且沒有角落缺陷，就既可能尺寸精確地施加抗磨材料薄層而無需進(jìn)行再加工，又可能施加厚鍍層(用它最多只需要極少的再加工)。根據(jù)本發(fā)明所述的工藝帶來了很多重要優(yōu)點(diǎn)，特別是在鍍鉻中，因?yàn)檎窃趥鹘y(tǒng)的電鍍鉻中會發(fā)生嚴(yán)重的角落問題(層的厚度比表面處薄5-10倍)，且鉻只能通過研磨來再加工。
用本發(fā)明所述的工藝還可以實(shí)現(xiàn)脈沖沉積鍍層材料，其中電解質(zhì)25單獨(dú)提供鍍層材料，因?yàn)槌刂浦猓€可進(jìn)行間歇的陽/陰極逆轉(zhuǎn)，并可影響涂鍍。
根據(jù)本發(fā)明所述的工藝的一個重要優(yōu)點(diǎn)在于，在電鍍時只有型腔的內(nèi)表面與電解質(zhì)25發(fā)生接觸，因此不必覆蓋連續(xù)鑄型的外表面。
陽極和/或連續(xù)鑄型原則上可以繞其縱軸旋轉(zhuǎn)地構(gòu)造，因此就有可能在鍍覆時旋轉(zhuǎn)并從而得到改進(jìn)的鍍層。
在涂鍍前，連續(xù)鑄型2通過沖洗過程特別是階式?jīng)_洗進(jìn)行清洗，對此不進(jìn)一步詳述。連續(xù)鑄型2在鍍覆時和優(yōu)選在上述沖洗時結(jié)合在一個封閉的系統(tǒng)中。
連續(xù)鑄型由金屬材料或復(fù)合材料，如銅、鋁或鎳，或由塑料或復(fù)合塑料或陶瓷材料或其它材料制成。
此外還可以提供一個整流裝置，通過它可以逆轉(zhuǎn)電流方向以獲得均勻的鍍層。
此外如果用銅作鍍層材料，可以預(yù)先使用可商購的氧化銅，其中通過洗滌/溶解過程來降低其過高的氯含量。
或者，連續(xù)鑄型2可以只在某些區(qū)域鍍覆或在這些區(qū)域鍍得更厚，即層的厚度更大，運(yùn)行中在這些區(qū)域發(fā)生的磨損程度相對更高，例如在浴槽的表面區(qū)域，特別是由于罩面材料的原因會發(fā)生額外的磨損。由此可以獲得有效的鍍層。這種部分鍍覆可以通過部分覆蓋陽極或插入非導(dǎo)電屏障或通過類似的手段來實(shí)現(xiàn)。
在電鍍進(jìn)行中，可以用未進(jìn)一步示出的磁鐵產(chǎn)生電磁場，由此可以導(dǎo)引或指引鍍層材料的粒子，使得在某些區(qū)域、優(yōu)選在連續(xù)鑄型的邊緣區(qū)域沉積與其它區(qū)域厚度相同的層。
上面的陳述對本發(fā)明進(jìn)行了充分說明。當(dāng)然也可以以其它變體進(jìn)行說明。
權(quán)利要求
1.一種用于電鍍連續(xù)鑄型(2)的工藝，其中界定型腔(3)的連續(xù)鑄型(2)內(nèi)表面(4)被鍍上一種鍍層材料以達(dá)到或重新達(dá)到預(yù)定的型腔尺寸，使用連續(xù)鑄型(2)作為陰極，使用位于型腔(3)中的陽極(7)和一種含鍍層材料的電解質(zhì)(25)，該方法的特征在于充當(dāng)鍍層材料的載體的電解質(zhì)(25)以可控的方式流過連續(xù)鑄型(2)的型腔(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，特征在于用銅、鎳或鉻作鍍層材料，且在每種情況下都以氧化物形式計量加入電解質(zhì)(25)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的工藝，特征在于使用甲磺酸、氰化物或硫酸電解質(zhì)(25)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的工藝，特征在于以不可溶形式使用的、還可以構(gòu)造成多層陽極形式的陽極(7)，是由鍍鉑或鍍混合陶瓷的鈦材料或由鉛構(gòu)成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的工藝，特征在于電解質(zhì)(25)通過泵(16)泵入被型腔(3)的內(nèi)表面(4)包圍并在表面處被底片和頂片(6、5)封閉的反應(yīng)器空間中，并從中返回泵(16)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的工藝，特征在于陽極(7)和/或連續(xù)鑄型(2)可繞其縱軸旋轉(zhuǎn)構(gòu)造，因此使得可在鍍覆時進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6之一所述的工藝，特征在于在涂鍍前，對連續(xù)鑄型(2)通過沖洗過程特別是階式?jīng)_洗進(jìn)行清洗。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7之一所述的工藝，特征在于連續(xù)鑄型(2)結(jié)合在一個封閉的系統(tǒng)中，以進(jìn)行鍍覆和優(yōu)選進(jìn)行沖洗。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8之一所述的工藝，特征在于連續(xù)鑄型(2)由金屬材料或復(fù)合材料，如銅、鋁或鎳，或由塑料或復(fù)合塑料或陶瓷材料或其它材料構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9之一所述的工藝，特征在于配有一個整流裝置，通過該裝置可周期性地改變電流方向，以獲得均勻的鍍層。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，特征在于如果使用銅，預(yù)先使用可商購的氧化銅，其中通過洗滌/溶解過程來降低其過高的氯含量。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11之一所述的工藝，特征在于連續(xù)鑄型(2)只在某些在運(yùn)行中會發(fā)生更高磨損的區(qū)域鍍覆或鍍得更厚。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，特征在于鍍層材料如銅、鎳或鉻用作陽極。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13之一所述的工藝，特征在于在電鍍過程中鍍層材料的粒子受電磁場導(dǎo)引，使得在某些區(qū)域、特別是在連續(xù)鑄型的邊緣區(qū)域形成與其它區(qū)域厚度相同的層。
全文摘要
在電鍍連續(xù)鑄型(2)的工藝中，界定型腔(3)的連續(xù)鑄型(2)內(nèi)表面(4)被鍍上一種鍍層材料以達(dá)到或重新達(dá)到預(yù)定的型腔尺寸。連續(xù)鑄型(2)作陰極，陽極位于型腔(3)中并使用一種含鍍層材料的電解質(zhì)(25)。充當(dāng)鍍層材料載體的電解質(zhì)(25)以可控的方式流過連續(xù)鑄型(2)的型腔(3)。在電鍍中，只有型腔的內(nèi)表面與電解質(zhì)發(fā)生接觸，因此型腔的外表面不必覆蓋。機(jī)械性能可以在整個區(qū)域內(nèi)保持均勻。鍍層的獲得比使用傳統(tǒng)的工藝更快。
文檔編號C25D7/04GK1655893SQ03812448
公開日2005年8月17日 申請日期2003年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月27日
發(fā)明者A·施蒂利 申請人:康卡斯特股份公司