電鍍工具及使用該電鍍工具的方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電鍍工具及使用該電鍍工具的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓渦輪葉片用于燃燒室后端的艱苦環(huán)境中，其在極高的溫度，如1300攝氏度以上運作，快速轉(zhuǎn)動以從高溫氣流中獲取能量。所述極高的操作溫度使得高壓渦輪葉片容易因為腐蝕而失效。因此，對渦輪葉片的研究一直專注于如何提高其耐高溫能力。隨著操作溫度的提高，依靠葉片金屬材料固有的耐高溫性能已經(jīng)不夠，而需要使用保護涂層來提高其耐熱耐腐蝕性能。
[0003]通常在葉片上有極高溫的氣體流過的表面上涂覆有陶瓷熱障涂層(thermalbarrier coating, TBC)。對于傳統(tǒng)的高壓潤輪葉片而言,其葉身緣板區(qū)域通常涂有陶瓷熱障涂層，而其他區(qū)域，如緣板和榫根之間的型腔區(qū)域，通常是沒有涂層的，因為該型腔區(qū)域上的工作溫度比葉身和緣板區(qū)域上的工作溫度低，沒有涂層的高溫合金可以耐受所述相對較低的工作溫度。然而，隨著發(fā)動機的工作時間的增長，來自熱氣體的腐蝕、以及來自氣體中存在的腐蝕性元素如硫的腐蝕等等，可能會導致在該型腔區(qū)域發(fā)生微裂紋等缺陷。
[0004]目前發(fā)現(xiàn)，含鉻的涂層適合用來增加高壓渦輪葉片上緣板和榫根之間型腔區(qū)域的耐腐蝕性。電鍍是一種廣泛用來在工件上提供涂層的的低成本方法。然而，由于高壓渦輪葉片的該型腔區(qū)域上有尖銳的凹陷或凸出結(jié)構(gòu)，電鍍過程中很難在整個該型腔區(qū)域獲得均勻的電場分布，從而很難在整個該型腔區(qū)域獲得均勻的涂層厚度。因此，在高壓渦輪葉片的該型腔區(qū)域獲得一層滿足厚度均勻度要求的含鉻涂層是具有較大難度的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]—方面，一種電鍍工具包括電極陣列，該電極陣列包括多個電極，每一電極有一個用來面對待電鍍元部件的端部，其中，所述多個電極的端部形成一個與所述待電鍍元部件的形狀的至少一部分相適應的模擬面。
[0006]另一方面，一種方法使用包括多個電極的電極陣列，其中每一電極有一個用來面對待電鍍元部件的端部，所述多個電極的端部形成一個與所述待電鍍元部件的形狀的至少一部分相適應的模擬面。在該方法中以所述電極陣列為陽極對所述待電鍍元部件進行電鍍。
【附圖說明】
[0007]通過結(jié)合附圖對于本發(fā)明的實施例進行描述，可以更好地理解本發(fā)明，在附圖中:
[0008]圖1A顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實例中的一種電鍍工具。
[0009]圖1B為圖1A所示的電鍍工具的俯視圖。
[0010]圖1C為圖1A所示的電鍍工具的沿著圖1B中A-A線所表示的平面獲得的截面圖。
[0011]圖2A顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實例中的一種電鍍工具。
[0012]圖2B為圖2A所示的電鍍工具的俯視圖。
[0013]圖2C為圖2A所示的電鍍工具的沿著圖2B中B-B線所表示的平面獲得的截面圖。
[0014]圖3A顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實例中的一種電鍍工具。
[0015]圖3B為圖3A所示的電鍍工具的俯視圖。
[0016]圖3C為圖3A所示的電鍍工具的沿著圖3B中C-C線所表示的平面獲得的截面圖。
[0017]圖4A顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實例中的一種電鍍工具。
[0018]圖4B為圖4A所示的電鍍工具的俯視圖。
[0019]圖4C為圖4A所示的電鍍工具的沿著圖4B中D-D線所表示的平面獲得的截面圖。
[0020]圖5A顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實例中的一種電鍍工具。
[0021]圖5B為圖5A所示的電鍍工具的俯視圖。
[0022]圖5C為圖5A所示的電鍍工具的沿著圖5B中E-E線所表示的平面獲得的截面圖。
【具體實施方式】
[0023]以下將對本發(fā)明的具體實施例進行描述。除非另作定義，權(quán)利要求書和說明書中使用的技術(shù)術(shù)語或者科學術(shù)語應當為本發(fā)明所屬技術(shù)領域內(nèi)具有一般技能的人士所理解的通常意義。
[0024]本發(fā)明專利申請說明書以及權(quán)利要求書中使用的“一個”或者“一”等類似詞語并不表示數(shù)量限制，而是表示存在至少一個?！斑B接”或者“相連”等類似的詞語并非限定于物理的或者機械的連接，而是可以包括電氣的連接，不管是直接的還是間接的。本文中所使用的近似性的語言可用于定量表述，表明在不改變基本功能的情況下可允許數(shù)量有一定的變動。因此，用“大約”、“左右”等語言所修正的數(shù)值不限于該準確數(shù)值本身。此外，在“大約第一數(shù)值到第二數(shù)值”的表述中，大約同時修正第一和第二數(shù)值兩個數(shù)值。在某些情況下，近似性語言可能與測量儀器的精度有關。
[0025]本發(fā)明的實例涉及一種能夠在彎曲的區(qū)域，如高壓渦輪葉片的包括尖銳凹陷和凸出特征和(或)表面的區(qū)域上提供均勻的電鍍涂層的電鍍工具。如圖1A-1C所示，一種電鍍工具100包括電極陣列,其包括多個電極104。每個電極104具有一個面對待電鍍元部件601的端部106，這些電極104的端部106形成一個大致對應所述元部件601或其中一部分的形狀的表面(模擬三維表面)。所述多個電極104的端部106位于一個與所述元部件或其中的待電鍍部分的形狀大致相適應的陣列中。為了在彎曲區(qū)域上提供電鍍涂層，所述電極104的端部106可對應地形成與所述彎曲區(qū)域大致相適應的模擬曲面。比如，在圖示的實施例中，電極104的端部106形成一個與待涂覆的凹球面區(qū)域大致相適應的模擬曲面。
[0026]電極104可從其根端組裝到基部108上，在圖示的實施例中，所述電極104彼此平行排布而長度不等，以使其端部106不在同一平面從而形成一個模擬曲面。但應注意的是所述電極104也可以不平行排布，而是以其他方式進行排布，比如，根據(jù)實際的需要，以交叉或異構(gòu)的方式排布。
[0027]在一些實例中，至少一個所述電極104可沿其軸向進行調(diào)節(jié)，讓這些電極104的端部可形成可適應不同形狀的不同模擬面。至少一個所述電極能沿其軸向前后移動，這樣可改變其端部的位置，從而改變所述電極104的端部106所形成的模擬面。這樣，一個電鍍工具便可適應不同的形狀的待電鍍元部件(例如，不同幾何形狀的葉片緣板和榫根之間的型腔區(qū)域)，用來在各種不同形狀的區(qū)域或元部件上進行電鍍以形成所需要的涂層。所述電極可全都沿其軸向進行調(diào)節(jié)。所述電極可通過手動或自動的方式進行調(diào)節(jié)。比如，所述電極沿其軸向可通過手動的方式前后旋動，或是適應待電鍍的元部件的形狀自動地前后移動，比如，在控制器的控制下通過螺桿傳動或直線電機自動前后移動進行調(diào)節(jié)。
[0028]為了獲得均勻的電鍍涂層，可對所述電鍍工具的形狀和尺寸進行控制。比如，可控制電極端部所形成的模擬面與待電鍍元部件的形狀相適應的程度，或相鄰的電極之間的距離等。所述電極陣列可設置成讓每一電極端部和待電鍍元部件之間的距離可保持在一定范圍內(nèi)，比如,在約0.5毫米到約10毫米，或進一步地在約0.5毫米到約5毫米，或更進一步地在約I毫米到約3毫米的范圍內(nèi)。在一些實例中，相鄰電極之間的距離可控制在約10毫米以下，或進一步地在約5毫米以下，或更進一步地在約3毫米以下。所述多個電極可有相同的或不同的截面形狀或尺寸。在一些實例中，所有的電極具有相同的截面形狀和尺寸。在其它的一些實例中，至少一個電極的截面形狀或尺寸與其它的電極不同。在一些實例中，使用的是直徑在約0.1毫米到約5毫米之間，或進一步地在約0.1毫米到約3毫米之間的圓形截面電極。
[0029]所述電極可能包括導電主體，該導電主體可能對其不需要與待電鍍元部件相互作用的地方進行絕緣。在一些實例中，所述導電主體的端部暴露，而其余部分可能暴露，也可能被絕緣或部分絕緣。在另外的一些實例中，所述導電主體的端部暴露而側(cè)面被絕緣或部分絕緣。
[0030]所述電鍍工具可進一步包括位于所述電極內(nèi)或鄰近所述電極的電解液通道，用來讓電解液在其中流動。所述電解液通道可與泵和電解液源相通，以讓液態(tài)的電解液在泵的控制下通過所述電解液通道。所述電解液通道可形成于所述電極內(nèi)或形成于容納所述電極的基部內(nèi)。
[0031]如前所述，在具有尖銳凸起和(或)凹陷形狀的三維表面的工件(待電鍍元部件)上，很難通過電鍍獲得厚度均勻的涂層。一般地，由于工件表面不均勻的電場分布，在三維表面的凸起的頂端會發(fā)生過鍍，而凹陷的底端會發(fā)生欠鍍或者甚至未鍍上的情況。而本文所描述的電極陣列可通過其離散的電極在整個表面獲得一個均勻的電場分布，并可以通過在電解液通道中輸送電解液的方式在工件和電極之間提供電解液沖刷和補充。這樣，就