[发明专利]一种管状工件内表面均匀电化学处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及电化学领域，尤其是表面电化学处理的方法，具体为一种管状工件内表面均匀电化学处理方法。 

背景技术

高功率输入耦合器的外导体采用316L不锈钢管内壁，该316L不锈钢管内壁需要镀制均匀无氧铜镀层，以满足其进一步提高超导腔高功率输入耦合器功率传输水平的需求。对于长径比大于3的金属管道或零部件中的通孔内表面而言，常规的电镀、电解等电化学处理方法由于电流密度分布不均，不能制备出厚度均匀的镀层或均匀电化学处理，甚至会出现管道或通孔中央没有镀层或不能进行电化学处理的问题，因而长径比越大的管道或通孔内表面均匀处理越困难。而前述高功率输入耦合器的316L不锈钢管，其长径比高达11以上，常规的电镀方法难以在不锈钢管内壁镀制均匀无氧铜镀层。 

在电池壳、发动机气缸、滑动轴承外圈、军事上用的枪炮管、传输石油或其它化工产品的管路等的制造过程中，常需要对对管道的内表面进行电化学处理，从而制备出相应的镀层。《表面工程资讯》2006年第5期中“电池壳电沉积技术的发展现状及趋势”一文中，对电池壳这种管道零件的电镀所存在的问题进行了阐述：目前常见的方法是对电镀溶液的配方进行调整，提高镀液的深镀能力和分散能力，改善镀层厚度的均匀性；其次，是对镀层进行进一步后处理，在一定程度上改善较薄镀层的性能。然而，这些措施并不能彻底解决镀层厚度不均所带来的问题，因此，改善这种管道零件内表面电化学处理的均匀性，仍然是研究的方向。管状工件内表面真空镀膜方法的研究进展（《真空》2012年第1期，韩永超等）一文中，介绍了常见的管道内表面真空镀膜技术。然而，真空镀膜设备投入大，生产成本高，且同样存在镀层厚度均匀性差的问题。 

综上，目前对管状工件内表面进行电化学处理时，普遍存在无法制备出厚度均匀镀层或均匀电化学处理的问题，因此，迫切需要一种新的方法，以解决上述问题。 

发明内容

本发明的发明目的在于：针对目前对管状工件内表面进行电化学处理时，普遍存在无法制备出厚度均匀镀层或均匀电化学处理的问题，提供一种管状工件内表面均匀电化学处理方法。本发明能有效解决前述问题，在管状工件内表面制备出均匀性较好的镀层，镀层的均匀性得到了显著提高。同时，本发明操作简单，对设备的要求低，投资小，工件处理成本低，能够满足工业化生产的需要。同时，本发明通过控制相对移动速度、设置辅助管道、多个对电极串联等措施，使得镀层的均匀性进一步提高，还能满足超长管状工件镀层的制备需求。实验表明：通过控制相对移动速度按抛物线函数变化做变速移动，目标管状工件内表面电化学处理的均匀性可达93%以上，显著优于现有技术。 

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 

一种管状工件内表面均匀电化学处理方法，将对电极插入管状工件内，以对电极和管状工件为电化学处理的两极；在电化学处理过程中，对电极和管状工件沿管状工件的轴线作相对轴向运动。

在电化学处理过程中，管状工件静止，对电极沿管状工件的轴线作往复运动。 

在电化学处理过程中，对电极静止，管状工件沿其轴线作往复运动。 

在电化学处理过程中，对电极和管状工件沿管状工件的轴线作匀速往复相对轴向运动。 

在电化学处理过程中，对电极和管状工件沿管状工件的轴线作变速往复相对轴向运动。 

对电极和管状工件沿管状工件的轴线作变速往复相对轴向运动，其中变速往复相对运动速率通过如下步骤进行确定： 

（1）对电极和管状工件沿管状工件的轴线作匀速往复相对轴向运动，计算出管状工件内部的归一化电流密度分布；

（2）根据步骤1中所得到的归一化电流密度分布进行抛物线拟合，得到变速往复相对运动速率系数方程，从而得到管状工件内部不同位置的变速往复相对运动速率。

对电极和管状工件沿管状工件的轴线作变速往复相对轴向运动，其中对电极通过管状工件不同位置的时间通过如下步骤进行确定： 

（a）对电极沿管状工件的轴线作匀速往复相对轴向运动，计算出管状工件内部的归一化电流密度分布；

（b）根据步骤a中所得到的归一化电流密度分布进行抛物线拟合，得到对电极变速往复相对运动速率系数方程，对对电极在管状工件内不同位置变速往复相对运动速率系数取倒数，得对电极通过管状工件不同位置的时间系数，根据时间系数可确定对电极通过管状工件不同位置的时间。

所述管状工件的两端分别设置有辅助管道。 

所述辅助管道的内径与管状工件的内径相等。