гальванопластический способ изготовления полых изделий

Формула изобретения

Гальванопластический способ изготовления полых изделий преимущественно из цветных и благородных металлов, включающий нанесение на форму-катод токопроводящего слоя и электрохимическое осаждение на него слоя необходимого металла, причем процесс осаждения металла проводят при подаче струи электролита в межэлектродное пространство и использовании реверсированного тока, отличающийся тем, что при проведении процесса осаждения слоя металла используют анодный материал произвольной формы, загружаемый в анодную емкость, на которую предварительно устанавливают перфорированный защитно-распределительный экран, выполненный из полимерного материала с конфигурацией, соответствующей форме катода.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии изготовления полых изделий или изделий с глубокими глухими отверстиями, преимущественно на цветных и благородных металлах способом гальванопластики, и предназначено для использования в ювелирной промышленности, в производстве украшений, изделий художественно-декоративного назначения и других подобных изделий.

Полые изделия, особенно изделия типа тонкостенных глубоких сосудов, коробок, бонбоньерок из цветных и благородных металлов, традиционно получают в литейном и штамповочном производстве. Однако высокий уровень брака подобных изделий, изготовляемых о помощью литья и штамповки в сочетании с большим количеством трудоемких доделочных операций и низкими экономическими показателями, существенно ограничивают технологические возможности применения указанных процессов для получения подобных изделий.

Известен гальванопластический способ изготовления изделий, в том числе - полых, согласно которому форму с нанесенным на нее проводящим слоем многократно участок за участком и до полного покрытия формы электролитическим металлом погружают в электролит и извлекают из него [1] Способ малопроизводителен из-за многократности производимых операций и кроме того, практически не позволяет получать копии изделий типа малых (объемом до 100см³) архитектурных форм.

Известно, что равномерность осаждения металла при гальванопластическом изготовлении деталей улучшают путем использования профилированных анодов, копирующих конфигурацию формы катода [2]

Известно также, что путем использования профилированных непроводящих экранов улучшают равномерность осаждения металла при гальванопластическом изготовлении деталей [3]

Наиболее близким к заявляемому является гальванопластический способ изготовления изделий, в том числе полых и с глубокими отверстиями, согласно которому форму-катод покрывают токопроводящим слоем, собирают с анодным узлом, выполненным в виде группы растворимых электродов-трубок, совершающих в процессе работы возвратно-поступательное движение в вертикальной плоскости с использованием принципа дискретного повторения рельефа поверхности формы, причем, в процессе осаждения металла используют реверс тока, катодный и анодный импульсы которого жестко связаны с минимумом и максимумом удаления анодов от поверхности формы-катода [4]

Рассмотренный выше способ позволяет получать способом гальванопластики такие изделия, как например, вкладыши пресс-форм с глубокими, глухими и сквозными отверстиями, выполненные из никеля или никель-кобальтовых сплавов. Способ обеспечивает высокую производительность и должный уровень качества получаемых изделий за счет равномерного осаждения металла. В то же время способ-прототип имеет существенные недостатки. Экономичность его использования весьма сомнительна из-за применения сложного и дорогого механизма для осуществления работы анодного узла. Возвратно-поступательный характер движения группового анода резко ограничивает возможности способа при необходимости наращивания слоя металла гальваническим методом внутри полостей сложной конфигурации, например, сосудов с широким дном и узкой горловиной. Кроме того, не обеспечивается равномерность осаждения металла на боковых стенках изделий, где часто предусмотрены резкие изменения рельефа поверхности.

Целью настоящего изобретения является разработка гальванопластического способа изготовления полых изделий, преимущественно, из цветных и благородных металлов, обеспечивающего экономичное и высококачественное изготовление тонкостенных ювелирных и подобных-изделий с глубокими полостями произвольной конфигурации.

Цель достигается за счет того, что в процессе реализации гальванопластического способа изготовления полых изделий, преимущественно из цветных и благородных металлов, включающего изготовление формы-катода, нанесение не нее токопроводящего слоя, сборку формы-катода с анодным узлом, подачу реверсивного тока и струи электролита в межэлектродное пространство, после изготовления формы-катода и в соответствии с ее конфигурацией изготавливают перфорированный защитно-распределительный экран, например, из полимерного материала и устанавливают его на анодный узел, сборку производят посредством жесткой взаимной ориентации анодного узла и формы-катода, а в емкостях анодного узла размещают анодный материал, имеющий произвольную форму.

Изложенная сущность изобретения поясняется следующим примером конкретного осуществления способа, приводимым ниже.

Пример.

Требовалось осуществить снятие медной копии с бонбоньерки о крышкой, выполненной в виде головы бульдога. Объем изделия 90см³, макс.глубина полости 48 мм, - 46 мм при наличии поднутрений. Использован способ глубокой гальванопластики, форма-катод изготовлена из силоксанового каучука, тщательно перемешанного с отвердителем в соотношении 25:1. В соответствии с конфигурацией формы-катода был изготовлен перфорированный защитно-распределительный экран из эпоксидной смолы.

Экран имел толщину 1,5 мм. Диаметр перфораций в экране и их расположение подбирались экспериментально в связи с неправильной формой изделия и оригинала: диаметр 2-6 мм, а шаг между отверстиями 4-7 мм.

Форму-катод после сенсибилизации и промывки подвергали нанесению токопроводящего слоя посредством химического серебрения.

Сборка формы-катода с экранами анодным узлом в единое целое была произведена посредством жесткой ориентации катода и анодного узла относительно друг друга с помощью обоймы и штифта, при этом экран, одетый на анодный узел, совпал с поверхностью формы-катода, а шлангом соединяли с системой струйной подачи электролита. После сборки комплекс для гальванопластического осаждения устанавливали в ванне-поддоне, включали систему подачи электролита и подачу электропитания с реверсом тока. При этом электролит имел стандартный сернокислый состав

CuSO₄x5H₂O 250 г/л

H₂SO₄ 60 г/л

"Затяжку" поверхности формы электролитической медью проводили в течение 60 мин, с плавным повышением плотности тока от 0,5 А/дм² до 35 А/дм². Лицевая поверхность полученной полости с высокой степенью точности соответствовала оригиналу. В полости на стенках и в подвнутрениях слой оказался ровным и на макро- и на микроуровнях, структура осажденного слоя плотная, мелкокристаллическая, поверхность гладкая, бархатистая.

Преимущества предлагаемого способа в сравнении с известными обеспечиваются совокупностью существенных ограничительных и отличительных признаков изобретения: использование перфорированного непроводящего экрана в сочетании со струйной подачей электролита и реверсивным током обеспечивают высокое качество наносимого слоя металла на макро- и на микроуровнях, высокую производительность; жесткая взаимная ориентация формы-катода и анодного узла и фиксированное положение экрана также содействуют низкому уровню брака, улучшая не только качество изделий, но и экономические характеристики процесса как за счет обеспечения работы при высоких плотностях тока, так и за счет простоты конструкции используемого устройства. Экономические показатели процесса улучшаются и за счет того, что емкости анодного узла используют анодный материал в любой, практически произвольной форме.