Катодная кассета

Настоящая полезная модель «Катодная кассета» относится к области утройств для нанесения металлических покрытий на поверхности диэлектриков, а именно на поверхности мелких предметов или диэлектрических частиц, различных по размерам, кофигурации и химическому составу. Одной из основных проблем процесса металлизации мелких предметов и частиц является их размещение и надежное удержание в определенном объеме электролитического раствора при достаточно интенсивном гидродинамическом контакте их с перешиваемой жидкой средой (электролитическим раствором).

Технической задачей настоящей полезной модели является разработка катодной кассеты для размещения мелких предметов и диэлектрических частиц при электрохимической металлизации.

Заявляемая кассета представляет собой корпус-рамку из диэлектрического химически стойкого материала, обтянутую сеткой из электропроводного химически стойкого материала (нержавеющая сталь) и закрепленную фиксирующей внутренней рамкой, а также заглушающую крышку из диэлектрического материала, причем, сетка препятствует проникновению металлизируемых предметов и частиц из рабочей зоны электрохимической ячейки в объем гальванической ванны, а также выполняет роль катодного контакта, омываемого по всей активной поверхности потоком электролита.

Разработана в нескольких вариантах катодная кассета для металлизации мелких предметов и диэлектрических частиц, располагаемых внутри кассеты с предотвращением возможного уноса их в объем гальванической ванны, причем благодаря свободному проникновению электролита через ячейки сетки, обеспечен необходимый контакт с перемешиваемым электролитическим раствором. Заявляемая катодная кассета была изготовлена и испытана в ходе выполнения работ по направлению «Гальванопластика и нанесение электрохимических покрытий» в ОАО «Технологическое оснащение».

Полезная модель относится к области устройств для нанесения металлических покрытий на поверхности диэлектриков, а именно: на поверхности мелких предметов или диэлектрических частиц, различных по размерам, конфигурации и химическому составу. Одной из основных проблем процесса металлизации мелких предметов и частиц является их размещение и надежное удержание в определенном объеме электролитического раствора при достаточно интенсивном гидродинамическом контакте их с перемешиваемой жидкой средой (электролитическим раствором).

Известны устройства в виде корзин, колоколов и барабанов, в которых порошки и мелкие детали металлизируют, поместив их насыпью. Однако при этом не гарантирован полный и равномерный контакт покрываемых предметов и частиц с раствором. Чем меньше предметы и частицы внутри насыпанного массива, тем хуже контакт электролитического раствора с поверхностью каждой из них. Результатом становится отсутствие сплошного и равномерного покрытия на поверхности мелких предметов и частиц дисперсий.

Известны устройства, в которых размещают относительно мелкие предметы для обработки в гальванической ванне. Известен колокол для нанесения гальванических покрытий (патент РФ 2003565) в виде двух перфорированных многогранных пирамид. Однако мелкие предметы и частицы при вращении колокола проваливаются через отверстия в стенках. Известен барабан для гальванической обработки деталей в виде шестигранника, состоящего из перфорированных секций (патент РФ 2122606), который имеет те же недостатки, что и колокол.

Известны кассеты, представляющие собой чехлы для анодов из специально обработанной ткани или коробки из винилпласта с отверстиями в одной из стенок, в которые помещают куски анодов, оставшиеся после растворения анодных пластин (М.А. Дасоян, И.Я. Пальмская «Оборудование цехов электрохимических покрытий». Л., Машиностроение, Ленинградское отделение, 1979, стр.148, Рис.4.2.). При металлизации мелких предметов и дисперсий применение таких матерчатых чехлов может привести к проникновению покрываемых частиц дисперсий в объем электролита сквозь регулярные или случайные неплотности материала, к смешению их с анодным материалом и к нарушению регулярности протекающего процесса.

Известны устройства, на которых размещают относительно мелкие предметы для обработки в гальванической ванне. Это может быть лоток с бортиками, сетка, подвешиваемая на шарнирах, различного вида плоские или сложнопрофильные поверхности, закрепляемые по бортам ванны. Основным недостатком таких устройств является возможность проникновения покрываемых мелких предметов и частиц из устройства, где они размещены, в общий рабочий объем ванны, смешения их с частицами анодного материала и нарушения электролитических процессов.

При использовании других известных разнообразных устройств (лотков, барабанов и т.п.) также не может быть обеспечен равномерный и постоянный доступ электролита к поверхностям металлизируемых мелких предметов (Г.А. Садаков «Гальванопластика» с.38-69, М., Машиностроение М. 1987; М. Шалкаускас, А. Ващкелис «Химическая металлизация пластмасс» с.147-157, Л «Химия» 1972).

Для мелкодисперсных частиц размером до 100 мкм подобные устройства совершенно не применимы. Все сказанное относится и к устройству для нанесения гальванических покрытий на сложные детали малых габаритов (а.с. СССР 1013518), хотя авторы констатируют как решенную по устройству задачу возможность покрытия мелких деталей. Однако само описание устройства приводит к выводу о его неприменимости для решения задач металлизации очень мелких предметов и диэлектрических частиц.

Из обзора рассмотренных аналогов видна необходимость в разработке кассеты для размещения мелких предметов и диэлектрических частиц при металлизации их в электролитическом растворе. Применение катодной кассеты позволит осуществить покрытие металлом мелких предметов и частиц в необходимом режиме, предотвращая их самопроизвольное проникновение в общий объем электролитической ванны.

Задачей настоящей полезной модели является разработка катодной кассеты для нанесения металлических покрытий на диэлектрические мелкие предметы и частицы в электрохимической ячейке.

Задача решается тем, что катодная кассета для нанесения металлических покрытий на диэлектрические мелкие предметы и частицы в электрохимической ячейке содержит корпус и крышку, корпус выполнен в виде корпус-рамки с установленной в ней сеткой из нержавеющей стали, закрепленной внутренней рамкой, при этом сетка выполнена с возможностью катодного контакта и препятствия проникновению металлизируемых предметов и частиц из катодной кассеты в электрохимическую ячейку, а крышка, корпус-рамка и внутренняя рамка выполнены из диэлектрического химически стойкого материала.

Катодный контакт, омывается по всей активной поверхности потоком электролита. Устройство заявляемой катодной кассеты представлено на фиг.1

Фиг.1 Общий вид устройства кассеты. Кассета в сборе.

1 Корпус-рамка из диэлектрического материала (внешняя)

2 Внутренняя рамка

3 Сетка из нержавеющей стали

4 Крышка

5 Контакт

6 Мелкие диэлектрические предметы или частицы

Фиг.2 Отдельные детали катодной кассеты

1 Корпус-рамка из диэлектрического материала (внешняя)

2 Внутренняя рамка

3 Сетка из нержавеющей стали

4 Крышка

Фиг.3 Крепление крышки катодной кассеты

3.1 Вариант I

1 Корпус-рамка из диэлектрического материала

4 Крышка

3.2 Вариант II

1 Корпус-рамка из диэлектрического материала

4 Крышка

7 Резьбовое отверстие в крышке

8 Резьбовое отверстие в корпус-рамке

9 Винт из полимерного материала

Действие катодной кассеты осуществляют следующим образом:

В корпус-рамку из диэлектрического материала (1) устанавливают сетку из нержавеющей стали (3). Прижимают сетку внутренней рамкой (2). Насыпают ровным слоем на сетку мелкие диэлектрические предметы или частицы (6). Закрывают кассету крышкой (4) таким образом, чтобы воспрепятствовать выходу предметов и частиц из объема кассеты под действием потока электролита. Помещают собранную кассету с покрываемыми предметами или частицами в отсек электрохимической ячейки. Подключают через контакт (5) к катоду. Проводят электрохимическую металлизацию в соответствии с технологическим режимом. По окончании металлизации отключают контакт, извлекают кассету из ячейки, раскрывают кассету, высыпают из кассеты покрытые металлом мелкие предметы или частицы. Ниже приведены примеры изготовления и подготовки катодной кассеты.

Пример 1.

Катодная кассета имеет корпус-рамку из винипласта (блочного поливинилхлорида) внутренним размером 100×100 мм при высоте 20 мм. В нее вставляют мелкоячеистую сетку из нержавеющей стали, надрезанную по четырем углам с краями, загнутыми на высоту 20 мм. Помещают сетку внутрь корпуса-рамки и прижимают внутренней рамкой из винипласта такой же высоты с внешними размерами 99×99 мм. Насыпают на сетку частицы диэлектрика (стеклянные сферы диаметром 150-200 мкм). Закрывают винипластовой крышкой, внутренний размер которой соответствует наружному размеру корпуса-рамки: вариант I (без допусков). Крышку надевают плотно, с усилием. Вставляют кассету в электрохимическую ячейку, помещают ячейку в электролитический раствор, подключают контакт и проводят процесс металлизации.

Пример 2.

Катодная кассета имеет корпус-рамку из стеклотекстолита внутренним размером 180×125 мм при высоте 25 мм. В нее вставляют мелкоячеистую сетку из нержавеющей стали, надрезанную по четырем углам с краями, загнутыми на высоту 25 мм. Помещают сетку внутрь рамки и прижимают внутренней рамкой из стеклотекстолита такой же высоты с внешними размерами 179×124 мм. Насыпают частицы диэлектрика (частицы керамзита диаметром 200-500 мкм). Закрывают глухой крышкой из стеклотекстолита, внутренний размер которой соответствует наружному размеру корпуса-рамки (без допусков). Крышку надевают плотно, с усилием. Крышку дополнительно фиксируют по боковым сторонам винтами (Вариант II) из диэлектрического материала (винипласт) через отверстия в бортах крышки к углублениям на внешних сторонах корпуса-рамки. Вставляют кассету в электрохимическую ячейку, помещают ячейку в электролитический раствор, подключают контакт и проводят процесс металлизации.

Из приведенного описания примеров конструкции и содержания фиг.1 - фиг.3, иллюстрирующих заявляемую катодную кассету следует, что решена техническая задача настоящей полезной модели. Разработана в нескольких вариантах катодная кассета для нанесения металлических покрытий на диэлектрические мелкие предметы и частицы, располагаемые внутри кассеты с предотвращением возможного уноса их в объем гальванической ванны, причем благодаря свободному проникновению электролита через ячейки сетки, обеспечен необходимый контакт с перемешиваемым электролитическим раствором и требуемый качественный уровень покрытия металлом мелких диэлектрических предметов и частиц.

1. Катодная кассета для нанесения металлических покрытий на диэлектрические мелкие предметы или частицы в электрохимической ячейке, содержащая корпус и крышку, отличающаяся тем, что корпус выполнен в виде корпус-рамки с установленной в ней сеткой из нержавеющей стали, закрепленной внутренней рамкой, при этом сетка выполнена с возможностью катодного контакта и препятствия проникновения металлизируемых предметов и частиц из катодной кассеты в электрохимическую ячейку, а крышка, корпус-рамка и внутренняя рамка выполнены из диэлектрического химически стойкого материала.

2. Катодная кассета по п.1, отличающаяся тем, что крышка выполнена плотно закрывающейся, а ее внутренние размеры соответствуют наружным размерам корпуса-рамки.

3. Катодная кассета по п.1, отличающаяся тем, что крышка выполнена с возможностью дополнительного фиксирования винтами из диэлектрического материала через отверстия в бортах крышки.

4. Катодная кассета по п.2 или 3, отличающаяся тем, что корпус-рамка, внутренняя рамка, крышка и винты выполнены из поливинилхлорида.

5. Катодная кассета по п.2 или 3, отличающаяся тем, что корпус-рамка, внутренняя рамка, крышка и винты выполнены из текстолита.