[发明专利]用于电镀工件的工艺和设备

说明书

本发明要求美国临时申请No.60/702,483的优先权，其递交于2005年7月26日，其整体结合在这里。

技术领域

本发明大体上涉及电镀工件的工艺和设备，例如但不限于，内燃机的活塞。

背景技术

已知电镀工件的方法是：通过将工件浸在电镀槽中并建立阳极/阴极装置，借此将该工件的一个或多个表面镀上来自该电镀槽液的材料。例如，一些工件使用该通常技术镀铬。

电镀具有波状外形表面和/或尖角的工件的挑战之一是该工件的形状会干扰镀层的均匀生成，某些区域涂层比需要的多而其他区域涂层比需要的少。

发明内容

本发明提供一种利用来自电镀槽的涂层电镀工件的设备和装工艺，如，将铬基涂层涂到活塞表面。该设备包括成形的阳极，其外形轮廓为该工件的外部轮廓特征的至少一部分。该工件本身构成阴极，该阴极和阳极在电镀期间相对彼此运动以控制将镀层施加到该工件。

按照一个具体实施例，该成形的阳极保持静止而该活塞在该电镀槽内相对该成形的阳极转动。这个相对运动，特别是这个相对旋转运动使得能够更好地控制将涂层施加到该活塞需要涂覆的区域。关于这一点，本发明特别适于具有旋转对称的工件，从而该阳极的形状可固定，而该工件相对该阳极转动以在电镀期间保持该工件和该阳极外形轮廓之间恒定的间隔。关于这一点，活塞是特别适合的，因为许多特征，包括活塞的外表面、活塞环槽、顶部表面以及往往该燃烧室，相对于该活塞体的中心纵轴对称，或至少大概对称。

关于涂覆活塞，不仅有利于涂覆外表面，还有利于涂覆该上部活塞环槽、顶部表面以及该燃烧室的表面。在一些活塞构造中，该燃烧室具有凹入的碗形构造，从而该燃烧室底切该碗的圆周上部凸缘，因此，使其特别难以使用传统的电镀槽装置电镀这些区域。本发明可适应不同的外形轮廓，就上部活塞环槽来说，通过将该阳极的一部分延伸入活塞环槽并且将该阳极成形为跨过该顶部表面并进入该燃烧室，以在需要时包括该燃烧室的凹入特征。这样，随着该活塞相对于该阳极绕该活塞的纵轴转动，根据需要在电镀工艺期间将所需量的涂层施加到这些表面，以能够将电镀材料均匀地沉积在与该成形的阳极相关的所需区域。

按照本发明的进一步具体特征，该设备和工艺可选地包括至少第二阳极，其相对于待电镀工件静止而相对于该第一阳极运动。在一个优选实施例中，这个第二阳极设计为与该工件一起相对该第一阳极转动以同时电镀该工件的其他区域，这些区域是该第一固定阳极无法到达或者不方便到达的。例如，该工件具有内部特征或通道，其从该工件的外面是无法进入的(例如，通道或孔或非圆形特征)。就活塞来说，例如，最好是从电镀槽电镀这些销孔。销状的阳极可设在这些销孔内并且受到支撑以与该活塞一起绕该活塞的纵轴转动，以该阳极连接到相关的整流器以向这些销孔的表面施加可控的电镀。这可在随着该活塞的外表面相对转动固定的第一阳极转动而电镀的同时完成。利用这个设备和方法，就可能在通过该第一阳极涂覆该活塞裙部、顶部活塞环槽和该活塞燃烧室时，通过在同一电镀槽的该第二阳极同时电镀这些销孔以便在单步工艺中在所有需要的表面上实现所期望的电镀一致性和均匀性。

附图说明

当结合当前优选实施例和最佳模式的详细描述、所附权利要求和附图考虑时，本发明的这些和其他特征和优点将变得更容易理解，其中：

图1是由该工艺电镀的工件的立体图；

图2是连同该电镀设备一同示出的该工件的剖视示意图；以及

图3是与图2类似的、绕该工件中心轴转动90度的视图。

具体实施方式

本发明提供一种工艺和设备，其在电镀工艺中采用相似的阳极以将电镀材料施加到工件上。适于用作阳极的金属丝或其他材料成形为与待涂覆工件区域的近似外形相似。阳极由电源供电，如整流器，而该工件用作阴极，其中该阳极和工件都浸在电镀槽中。在浸入时，在该阳极和该工件之间存在相对运动。在一个当前优选实施例中，该工件相对该阳极绕该工件的中心轴转动，其中该阳极可以固定以便不绕该中心轴转动。该阳极和该工件之间相对运动的结果是，在该阳极通过的工件区域上施加均匀的电镀，由此可实现该工件所需360度的电镀。

该方法和设备还可包括一个或多个额外的阳极，其可相对于该工件位置上固定(并因此可相对其他形状的阳极相对运动以电镀该工件其他区域，这些区域是通过其他形状的阳极达不到的或者通常较少涂覆的)。例如，如果该工件具有布置为横穿该工件转动轴的孔，那么该设备和方法就将相应形状的阳极插入该孔，其可与该工件一起转动从而该孔的表面可在与利用那个形状的阳极电镀的其他表面相同的槽中以及同时电镀。