CN111318194A - 一种电沉积溶液制备系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电沉积溶液制备系统，包括混合罐、设在混合罐上的进液管和输出端、均布在混合罐顶面内侧的雾化管、均布在雾化管上的雾化喷头、与混合罐的底面连接的第一循环管、设在混合罐的外壁上的第二循环管、两端分别与第一循环管和第二循环管连接的循环泵、与进液管连接的用于向混合罐内注入液体的液体给料系统、与雾化管连接的用于向混合罐内注入粉体的粉体给料系统以及用于控制循环泵、液体给料系统和粉体给料系统工作的控制系统。本发明用于制备电沉积溶液，能够提高纳米微粒在液料中分布的均匀性，从而提高最终的电沉积层质量。

Description

一种电沉积溶液制备系统

技术领域

本发明涉及电沉积的技术领域，尤其是涉及一种电沉积溶液制备系统。

背景技术

电沉积是指金属或者合金从其他化合物水溶液、非水溶液或者熔盐中电化学沉积的过程，可以分为脉冲电沉积、喷射电沉积、复合电沉积、电刷镀复合电沉积和超声波电沉积等几种。

纳米复合电沉积是复合电沉积的一种，是将纳米微粒镶嵌于金属镀层中，使纳米微粒与金属离子共沉积的过程，利用纳米微粒独特的物理及化学性能赋予技术镀层更优异的性能，纳米微粒在溶液中分布的均匀性能够直接影响最终形成的电沉积层质量，如何进一步提高纳米微粒分布的均匀性是该技术的一个发展方向。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种电沉积溶液制备系统，该系统能够进一步提高纳米微粒分布的均匀性，从而提高最终的电沉积层质量。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种电沉积溶液制备系统，包括：

混合罐，其上设有进液管和输出端；

雾化管，均布在混合罐顶面内侧；

雾化喷头，均布在雾化管上；

第一循环管，与混合罐的底面连接；

第二循环管，设在混合罐的外壁上，其轴线垂直于混合罐的轴线；

循环泵，两端分别与第一循环管和第二循环管连接；

液体给料系统，与进液管连接，用于向混合罐内注入液体；

粉体给料系统，与雾化管连接，用于向混合罐内注入粉体；以及

控制系统，用于控制循环泵、液体给料系统和粉体给料系统工作，使液体和粉体交替进入到混合罐内完成混合。

在本发明的一个优选实施例中：所述液体给料系统包括液体罐、与液体罐连接的料泵和与料泵连接的液料管；

所述液料管与进液管连接；

所述料泵的控制端与控制系统连接。

在本发明的一个优选实施例中：所述粉体给料系统包括粉料罐、与粉料罐连接的粉体气动隔膜泵和与粉体气动隔膜泵连接的粉料管；

所述粉料管与雾化管连接；

所述粉体气动隔膜泵的控制端与控制系统连接。

在本发明的一个优选实施例中：所述第二循环管的数量为多组，多组第二循环管在混合罐外壁的周向上均匀设置。

在本发明的一个优选实施例中：每组中所述第二循环管的数量为两根以上，同一组中的任意两根第二循环管互相平行。

在本发明的一个优选实施例中：所述第二循环管的最大半径与其轴线与混合罐轴线之间的距离之和与混合罐的最大半径相等。

在本发明的一个优选实施例中：还包括设在混合罐顶面内侧的环形管、与环形管连接的连接管和均布在环形管上的喷水孔；

所述的连接管的另一端与进液管连接；

所述喷水孔朝向混合罐的内壁。

在本发明的一个优选实施例中：所述混合罐的罐底为圆锥形或者椭圆形；

所述第一循环管与混合罐的罐底的连接处位于混合罐的罐底的最低处。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

利用交替喷洒粉料和注入液料的方式使粉料和液料初步混合，一方面避免了单次加粉料时粉料会聚集在一起的问题，另一方面也能够使粉料与液料初步混合。接着利用循环泵驱动液料和粉料的混合物在混合罐内充分流动，这种混合方式利用流动的方式来使粉料均匀的分布在液料中，和搅拌的方式相比，避免了搅拌时产生的剪切应力造成的分层现象和局部分布的不均匀，能够进一步提高液料和粉料混合的均匀性和最终产物的一致性。

附图说明

图1是本发明实施例给出的一种结构示意图。

图2是基于图1给出的搅拌罐及其相关的结构示意图。

图3是基于图2给出的搅拌罐的内部结构示意图。

图4是图3中A部分的局部放大示意图。

图5是本发明实施例给出的一种结控制系统的结构框图。

图中，11、混合罐，111、进液管，112、输出端，12、雾化管，13、雾化喷头，14、第一循环管，15、第二循环管，16、循环泵，17、液体给料系统，18、粉体给料系统，19、控制系统，171、液体罐，172、料泵，173、液料管，181、粉料罐，182、粉体气动隔膜泵，183、粉料管，21、环形管，22、连接管，23、喷水孔、31、环形导管，32、分液管。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1，为本发明实施例公开的一种电沉积溶液制备系统，主要由混合罐11、雾化管12、雾化喷头13、第一循环管14、第二循环管15、循环泵16、液体给料系统17、粉体给料系统18和控制系统19等组成。

参照图2和图3，该系统的工作部分的主体是混合罐11，该混合罐11主要由罐底、罐体和罐顶三部分组成。进液管111和输出端112均安装在混合罐11上，进液管111的位置可以是在罐体或者罐顶上，输出端112的位置在罐底或者罐体靠近罐底处。进液管111的作用是向混合罐11内注入液料，输出端112的作用是将搅拌完成的电沉积溶液排出来。

雾化管12安装在混合罐11的顶面的内侧，也就是罐顶的内侧。雾化管12的数量为多根，互相平行的安装在罐顶的内侧或者分为两组后交叉安装在罐顶的内侧。

每一根雾化管12上均安装有多个雾化喷头13，雾化喷头13朝向罐底，作用是将粉料均匀的喷洒到混合罐11内。

第一循环管14的一端与混合罐11的底面也就是罐底连接，另一端与循环泵16的输入端连接，第二循环管15的一端与混合罐11的外壁也就是罐体连通，另一端与循环泵16的输出端连接。工作过程中，混合罐11内的混合液体从底部流出，顺序流过第一循环管14、循环泵16和第二循环管15后流回混合罐11。

第二循环管15的轴线是垂直于混合罐11的轴线的，这样从第二循环管15流出的混合液体能够在水平方向上流入混合罐11，然后向下流动，这样能够尽可能的搅动混合罐11内的混合液体，提高参与到流动过程中的混合液体在全部混合液体中的占比。

液体给料系统17与进液管111连接，用于向混合罐11内注入液体，粉体给料系统18与雾化管12连接，用于向用于向混合罐11内注入粉体。液体给料系统17与粉体给料系统18均位于混合罐11的外部。

控制系统19与循环泵16、液体给料系统17和粉体给料系统18连接，用于驱动三者工作，完成粉料与液料的混合工作。

工作过程中，液体给料系统17和粉体给料系统18交替工作，将一定量的粉料与液料输入到混合罐11内。输入液料时，一定量的液料经由液体给料系统17和进液管111流入到混合罐11内，输入粉料时，一定量的粉料经由粉体给料系统18加压后注入到雾化管12内然后从雾化喷头13喷出，均匀的落在混合罐11内，然后沉入到混合罐11内的液料中。通过交替注入粉料与液料，能够使二者混合的更加充分，避免了单次加入粉料时容易出现的料块、溶解速度慢和搅拌时间过长等问题。

粉料与液料加入完成后，循环泵16启动，将混合罐11内的混合液体通过第一循环管14抽出，然后在经由第二循环管15送回到混合罐11内。在不断的循环流动过程中，粉料在液料中的分布趋于均匀，电沉积溶液制备完成。

最后通过输出端112将制作好的电沉积溶液从混合罐11排出来。

参照图1，一实施例中，液体给料系统17由液体罐171、料泵172和液料管173等组成，液体罐171的作用是存储制备电沉积溶液需要的液料，放置在混合罐11的旁边。液料管173与进液管111连接，料泵172的输入端和输出端分别与液体罐171和液料管173连接。

工作过程中，料泵172将液体罐171中的液料抽出来后注入到液料管173内，然后通过进液管111注入到混合罐11内。

参照图1，一实施例中，粉体给料系统18主要由粉料罐181、粉体气动隔膜泵182和粉料管183等组成，粉料罐181的作用是存储制备电沉积溶液需要的粉料，也就是纳米微粒，放置在混合罐11的旁边。粉料管183与雾化管12连接，粉体气动隔膜泵182的输入端和输出端分别与粉料罐181和粉料管183连接。

工作过程中，粉体气动隔膜泵182将粉料罐181中的纳米微粒抽出来，经过加压后送入到粉料管183内，进入到粉料管183内的纳米微粒分别进入到每一根雾化管12内，然后从雾化喷头13喷出，落到混合罐11内。

在液体张力的作用下，粉料落到液料表面上后，部分粉料可能会滞留在液料表面，为了避免这种情况的出现，一实施例中，参照图3，在混合罐11上增加了一个搅拌器33，在向混合罐11内加入粉料和液料的过程中，搅拌器33随之工作，破坏混合罐11内形成的稳定的液面。

进一步地，搅拌器33安装在混合罐11的罐底。

参照图1和图2，一实施例中，第二循环管15的数量为多根，这些第二循环管15围绕混合罐11的轴线在混合罐11的外壁上均匀设置，任意相邻的两根第二循环管15之间的夹角相等。

这样从混合罐11中流出的混合液体经由多根第二循环管15返回到混合罐11内，可以进一步扩大混合罐11内流动的混合液体在全部混合液体的占比，进一步提高粉料在液料中分布的均匀性。

进一步地，每组中第二循环管15的数量为两根以上。通过增加第二循环管15的数量的方式来进一步扩大混合罐11内流动的混合液体在全部混合液体的占比，进一步提高粉料在液料中分布的均匀性。

并且同一组中的任意两根第二循环管15互相平行，也就是同一组内的多根第二循环管15沿着混合罐11的轴线在罐体上分布。在自上而下的方向上，同一组内的多根第二循环管15能够同时向混合罐11内注入混合液体，使混合罐11内的混合液体能够尽可能的流动，提高粉料与液料的混合程度。

同时，同一组内的多根第二循环管15的出口处的混合液体的流速趋于一致，这样多个流速区在相邻区域内的流速趋于一致，相邻流速区之间的损耗降低，在循环泵16输出功率不变的情况下，可以使混合罐11内的混合液体的保持在一个较为快速的流动状态。

进一步地，第二循环管15的最大半径与其轴线与混合罐11轴线之间的距离之和与混合罐11的最大半径相等，在该限制条件下，从第二循环管15中流出的混合液体能够贴着混合罐11的内壁流动，在搅拌罐11内形成一个漩涡。漩涡中心处的混合液体从第一循环管14流出。

该过程循环进行，能够使混合罐11内的液体处于一个稳定的流动状态，在长时间的流动过程中，粉料能够会均匀的分散到液料中。

作为结构上的优化，在混合罐11的外壁上增加一个环形导管31和多根分液管32，分液管32的一端和环形导管31连接，另一端为封闭端，环形导管31与循环泵16的输出端连接，同一组内的第二循环管15与同一根分液管32连接，也就是有第二循环管15的组数与分液管32的根数相同。

参照图3和图4，粉料从雾化喷头13中喷出的过程中，部分粉料会粘到混合罐11的内壁上，因此在一实施例中，在混合罐11顶面的内侧，也就是混合罐11的罐顶的内侧增设了一个环形管21。环形管21固定在混合罐11的罐顶的内侧，当然也可以固定在混合罐11的罐体的内壁上。

环形管21上均布有喷水孔23，喷水孔23朝向混合罐11的内壁，用于将粘在混合罐11的内壁上的粉料冲下来。环形管21在冲刷时使用注入到混合罐11内的液料通过连接管22供给，连接管22的两端分别与进液管111和环形管21连接，当向混合罐11内注入液料时，一部分液料会通过连接管22流入环形管21，然后通过喷水孔23喷射到混合罐11的内壁上，将粘附在其上的粉料冲下来。

混合罐11内的混合液体在从第一循环管14流出的过程中，靠近第一循环管14与混合罐11的连接处的混合液体的流速会高于其他区域，在罐底靠近罐壁的地方，还存在混合液体滞留的问题，因此在一实施例中，将混合罐11的罐底改为圆锥形或者椭圆形。这样在靠近混合罐11的中心处的方向上，混合罐11的罐底是越来越低的，在重力的作用下，罐底与罐壁处的混合液体会向罐底的中心处流动，不会出现滞留的情况。

进一步地，第一循环管14与混合罐11的罐底的连接处位于混合罐11的罐底的最低处，这样可以使混合罐11内的混合液体全部参与到循环流动的过程中。

参照图5，一实施例中，控制系统19由可编程控制器和必要的控制电路组成，可编程控制器可以是PLC或者DCS，控制电路根据电器元件的类型进行匹配。

循环泵16、料泵172和粉体气动隔膜泵182等的控制电路主要由接触器和继电器组成，接触器闭合后能够提供电流，继电器能够控制接触器的开启与关闭，继电器的控制电流由PLC或者DCS给出。

搅拌器33的控制原理与上述相同，此处不再赘述。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电沉积溶液制备系统，其特征在于，包括：

混合罐（11），其上设有进液管（111）和输出端（112）；

雾化管（12），均布在混合罐（11）顶面内侧；

雾化喷头（13），均布在雾化管（12）上；

第一循环管（14），与混合罐（11）的底面连接；

第二循环管（15），设在混合罐（11）的外壁上，其轴线垂直于混合罐（11）的轴线；

循环泵（16），两端分别与第一循环管（14）和第二循环管（15）连接；

液体给料系统（17），与进液管（111）连接，用于向混合罐（11）内注入液体；

粉体给料系统（18），与雾化管（12）连接，用于向混合罐（11）内注入粉体；以及

控制系统（19），用于控制循环泵（16）、液体给料系统（17）和粉体给料系统（18）工作，使液体和粉体交替进入到混合罐（11）内完成混合。

2.根据权利要求1所述的一种电沉积溶液制备系统，其特征在于：所述液体给料系统（17）包括液体罐（171）、与液体罐（171）连接的料泵（172）和与料泵（172）连接的液料管（173）；

所述液料管（173）与进液管（111）连接；

所述料泵（172）的控制端与控制系统（19）连接。

3.根据权利要求1所述的一种电沉积溶液制备系统，其特征在于：所述粉体给料系统（18）包括粉料罐（181）、与粉料罐（181）连接的粉体气动隔膜泵（182）和与粉体气动隔膜泵（182）连接的粉料管（183）；

所述粉料管（183）与雾化管（12）连接；

所述粉体气动隔膜泵（182）的控制端与控制系统（19）连接。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种电沉积溶液制备系统，其特征在于：所述第二循环管（15）的数量为多组，多组第二循环管（15）在混合罐（11）外壁的周向上均匀设置。

5.根据权利要求4所述的一种电沉积溶液制备系统，其特征在于：每组中所述第二循环管（15）的数量为两根以上，同一组中的任意两根第二循环管（15）互相平行。

6.根据权利要求4所述的一种电沉积溶液制备系统，其特征在于：所述第二循环管（15）的最大半径与其轴线与混合罐（11）轴线之间的距离之和与混合罐（11）的最大半径相等。

7.根据权利要求1所述的一种电沉积溶液制备系统，其特征在于：还包括设在混合罐（11）顶面内侧的环形管（21）、与环形管（21）连接的连接管（22）和均布在环形管（21）上的喷水孔（23）；

所述的连接管（22）的另一端与进液管（111）连接；

所述喷水孔（23）朝向混合罐（11）的内壁。

8.根据权利要求1所述的一种电沉积溶液制备系统，其特征在于：所述混合罐（11）的罐底为圆锥形或者椭圆形；

所述第一循环管（14）与混合罐（11）的罐底的连接处位于混合罐（11）的罐底的最低处。

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