CN203187762U - 一种真空沸腾电沉积装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种真空沸腾电沉积装置，属于电化学加工技术及设备领域。针对常规电沉积装置以及现有电解液真空沸腾电沉积装置均不能直接应用于电解液中含有惰性粒子的真空表面沸腾电沉积方法这一问题，本实用新型提供了一种新型的真空沸腾电沉积装置，除了包括由阴极、阳极、电解液以及密闭电沉积槽组成的电沉积系统和由循环泵、可编程序编辑器PLC、流量调节阀、精细过滤器及初级过滤网组成的电解液循环过滤系统，还包括电解液中含有不导电的惰性粒子以及循环泵为双向变量泵。采用本实用新型可以有效的减小甚至消除扩散层，减少因为析氢，尖端放电或杂质等引起的电铸层表面出现麻点、针孔、积瘤或应力不均等缺陷，获得表面平整光亮的电铸层。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种真空沸腾电沉积装置，属于电化学加工技术及设备领域。
背景技术
电铸技术是一种精密特种加工方法，具有很高的复制精度和重复精度，已被成功应用于电子器件、微波器件、火箭发动机部件、电加工电极等的制造。但是电铸技术本身还存在着一些缺陷和局限性，如在电铸过程中，会有氢从阴极表面析出，并以气泡的形式滞留在阴极表面，阻碍金属沉积，造成铸件表面出现麻点、针孔等缺陷，使电铸层的物理、机械性能下降。另外，由于尖端放电效应的影响，电铸层表面易产生积瘤、应力等缺陷，造成电铸层均匀性差，整体沉积速度下降。这些问题的存在，严重阻碍了电铸工艺技术整体水平的提高及电铸技术的应用和发展。
围绕这些问题，国内外技术人员进行了长期的探索，提出了大量具有工程应用效果的解决方案。乌克兰的SHVAB(Mass transfer in fluidized beds of inert particles[J].Journal of Applied Electrochemistry, 2000,30:1285-1298)把惰性粒子引入电解液中，以利用电解液的流动带动惰性粒子在阴极面上形成碰撞、摩擦、扰动等效应，获得了传质效果显著增强、扩散层大幅度减薄和晶粒进一步细化的积极效果。专利号为CN 101871108 A的中国发明专利公开了一种“电解液真空沸腾式高速电沉积方法及装置”，该方法提出将沉积工艺置于真空环境中实施，可以快速排出气泡，减少针孔缺陷，防止有害氧化物生成，并获得了不错的效果。如果把惰性粒子加入上述真空沸腾式电沉积的电解液中，以利用电解液表面沸腾过程中的气泡爆破冲击、抽吸等作用，同样也能带动其中的惰性粒子形成碰撞、摩擦、扰动等效应，从而进一步提升电解液真空沸腾电沉积技术的工艺特性与质量。但是常规电沉积装置以及现有电解液真空沸腾电沉积装置均不能满足电解液中含有惰性粒子的使用要求。因此需要开发一种能适用于电解液中含有惰性粒子的真空表面沸腾电沉积装置。
发明内容
本实用新型目的在于为电解液中含有惰性粒子的电解液真空沸腾电沉积方法提供一种装置，以进一步增大沉积速度，提升电沉积层质量。
为解决上述问题，本实用新型通过以下技术方案实现。
一种真空沸腾电沉积装置，包括由阴极、阳极、电解液以及密闭电沉积槽组成的电沉积系统和由循环泵、可编程序编辑器PLC、流量调节阀、精细过滤器及初级过滤网组成的电解液循环过滤系统，并且所述电解液中含有不导电的惰性粒子，所述循环泵为双向变量泵。
所述电解液中的惰性粒子的密度与电解液密度相近，两者密度差不超过±5%。惰性粒子密度接近电解液密度，在电解液中呈悬浮状态，有利于惰性粒子的均匀分布。
所述电解液中的惰性粒子的粒径在0.5～1.2 mm之间。惰性粒子直径过小，则惰性粒子在电解液中分散不好；直径过大，则惰性粒子与阴极碰撞频率下降，对扩散层的扰动作用下降；当惰性粒子直径在0.5～1.2 mm之间时，惰性粒子在电解液中均匀分布，对扩散层扰动作用最好。
所述电解液中所含的惰性粒子在电解液中的体积含量为5%～10%。惰性粒子的体积含量过大，则会增大电阻，造成电力线畸变，影响沉积层质量；过小则惰性粒子与扩散层碰撞减少，扰动效果下降。
所述电解液中的惰性粒子为有机玻璃微球、环氧树脂（无填料）颗粒、聚氯乙烯粒子等耐酸碱腐蚀的粒子状物质。
所述初级过滤网孔径比电解液中惰性粒子粒径小50～100μm，由耐酸碱腐蚀的材质制备而成，如涤纶网、尼龙网、不锈钢网等，安装在密闭电沉积槽内侧壁并罩住进、出液口。这样可以有效的防止惰性粒子通过初级过滤网，进入循环泵，影响泵的正常工作。
所述双向变量泵能在可编程序编辑器PLC编程控制下作周期性的正反向转动。由于循环泵周期性的正反转动，可以实现对两个初级过滤网的交替冲刷，减少进液口惰性粒子在初级过滤网上的吸附，防止堵塞。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及突出效果。
1．提高了沉积速度。当阴极电解液真空沸腾时，伴随着阴极大量气泡逸出、膨胀、爆裂，由于气泡爆裂时所形成的冲击或抽吸作用，势必带动惰性粒子运动。一方面，由于惰性粒子的剧烈扰动使电解液浓度趋于均匀；另一方面，惰性粒子不断地做无规则运动，通过碰撞并摩擦扰动阴极面扩散层，大大减少了扩散层厚度，增大了扩散层内金属离子的浓度，加快了液相传质过程，提高了传质效率，进而增大了极限电流密度。
2．细化了晶粒，提高电沉积层质量。由于惰性粒子的碰撞、摩擦以及整平效果，可以扰动结晶过程，减少沉积缺陷，提高沉积层表面质量。
附图说明
图1为本实用新型一种真空沸腾电沉积装置的一个具体实施例的结构示意图。
图中：1、阳极，2、密闭电沉积槽，3、初级过滤网，4、进液口，5、阴极，6、精细过滤器，7、流量调节阀，8、可编程控制器PLC，9、循环泵，10、精细过滤器，11、流量调节阀，12、扩散层，13、初级过滤网，14、出液口，15、气泡，16、惰性粒子，17、电解液。
具体实施方式
如附图1所示，下面以电沉积镍片的具体实例对本实用新型做进一步说明。具体操作步骤如下。
（1）将阳极1、阴极5固定在电沉积槽2中，两者上下相对水平布置，相距35 mm，并分别连接电沉积电源正负极。
（2）向电沉积槽2中加入含有有机玻璃微球16的电解液17（其中电解液17中有机玻璃微球16的体积含量为8%，有机玻璃微球16的粒径为0.8 mm），然后将电沉积槽2密封。
（3）开启电解液循环系统及其他系统（图中未画出），待观察到阴极5表面电解液17达到稳定沸腾时，开启电沉积电源，进行电沉积。
（4）打开可编程控制器PLC8控制双向变量泵9每隔5 min改变一次转向。
（5）待镀层达到所要求得厚度，关闭电沉积电源及其他各系统，取出电沉积件并清洗、干燥。
Claims (9)
1.一种真空沸腾电沉积装置，包括由阴极（5）、阳极（1）、电解液（17）以及密闭电沉积槽（2）组成的电沉积系统和由循环泵（9）、可编程序编辑器PLC（8）、流量调节阀（7、11）、精细过滤器（6、10）及初级过滤网（3、13）组成的电解液循环过滤系统，其特征在于：所述电解液（17）中含有不导电的惰性粒子（16）；所述循环泵（9）为双向变量泵。
2.按照权利要求1所述的一种真空沸腾电沉积装置，其特征在于：所述电解液（17）中的惰性粒子（16）的密度与电解液（17）密度相近，两者密度差不超过±5%。
3.按照权利要求1所述的一种真空沸腾电沉积装置，其特征在于：所述电解液（17）中的惰性粒子（16）的粒径在0.5～1.2 mm之间。
4.按照权利要求1所述的一种真空沸腾电沉积装置，其特征在于：所述电解液（17）中所含的惰性粒子（16）在电解液（17）中的体积含量为5%～10%。
5.按照权利要求2所述的一种真空沸腾电沉积装置，其特征在于：所述电解液（17）中的惰性粒子（16）为有机玻璃微球、环氧树脂（无填料）颗粒、聚氯乙烯粒子等耐酸碱腐蚀的粒子状物质。
6.按照权利要求1所述的一种真空沸腾电沉积装置，其特征在于：所述初级过滤网（3、13）孔径比电解液中惰性粒子（16）粒径小50～100μm。
7.按照权利要求1所述的一种真空沸腾电沉积装置，其特征在于：所述初级过滤网（3、13）由耐酸碱腐蚀的材质制备而成，如涤纶网、尼龙网、不锈钢网等。
8.按照权利要求1所述的一种真空沸腾电沉积装置，其特征在于：所述初级过滤网（3、13）安装在密闭电沉积槽（2）内侧壁并罩住进、出液口（4、14）。
9.按照权利要求1所述的一种真空沸腾电沉积装置，其特征在于：所述双向变量泵（9）能在可编程序编辑器PLC（8）编程控制下作周期性的正反向转动。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN106400094A (zh) * | 2016-10-13 | 2017-02-15 | 东北石油大学 | 一种基于plc控制的真空电沉积再制造实验装置 |
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2013
- 2013-04-23 CN CN 201320206292 patent/CN203187762U/zh not_active Expired - Fee Related
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