專利名稱：一種提高電沉積復(fù)合量的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電沉積裝置，具體涉及一種提高電沉積復(fù)合量的裝置。
背景技術(shù)：
納米復(fù)合電沉積技術(shù)是利用電化學原理，使不溶性的納米顆粒與欲沉積的金屬離子在陰極表面實現(xiàn)共沉積，從而獲得具有某些特殊性能的復(fù)合沉積層。由于在復(fù)合沉積層中包含有性能優(yōu)異的納米顆粒，從而可以顯著提高其耐磨、減摩、耐高溫和耐蝕性能，因此在機械、化工、航空航天、汽車和電子工業(yè)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。在復(fù)合沉積層中納米顆粒的復(fù)合量越高，分散的均勻性越好，復(fù)合沉積層的耐磨、 抗高溫氧化和耐蝕性能就越好。這主要是由于在復(fù)合電沉積過程中，納米顆粒的嵌入不僅可以起到細化晶粒的作用，同時會導致復(fù)合沉積層中位錯、孿晶以及其它各類晶體缺陷數(shù)量大大增加，加之納米顆粒本身所具有的高強度、高硬度以及其均勻分布在金屬基體中所產(chǎn)生的彌散強化效應(yīng)所致。在傳統(tǒng)的復(fù)合電沉積過程中，主要是通過優(yōu)選工藝參數(shù)，諸如鍍液中納米顆粒懸浮量、陰極電流密度、攪拌速度、鍍液溫度、PH值和添加表面活性劑等來實現(xiàn)提高納米顆粒在復(fù)合沉積層中的復(fù)合量，最終實現(xiàn)其各種性能的提高，但其效果十分有限。當其它工藝參數(shù)不變時，復(fù)合共沉積的過程中的納米顆粒在鍍液中主要是靠機械攪拌或其它方式攪拌時所產(chǎn)生的離心力而撞擊到陰極(即芯模)表面，因此在陰極表面的滯留時間較短，真正實現(xiàn)復(fù)合共沉積的納米顆粒數(shù)目較少，導致在復(fù)合電沉積層中納米顆粒復(fù)合量較小且分布不太均勻，最終直接影響復(fù)合沉積層的各種性能。因此，如何提高納米顆粒在復(fù)合電沉積層中的復(fù)合量、復(fù)合電沉積層的耐磨性和耐腐蝕性成為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員努力的方向。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型目的是提供一種提高電沉積復(fù)合量的裝置，該裝置在復(fù)合電沉積過程中，大大提高了納米顆粒在復(fù)合電沉積層中的復(fù)合量和復(fù)合電沉積層的疲勞強度、耐磨性和耐腐蝕性。為達到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是—種提高電沉積復(fù)合量的裝置，包括電源、作為可溶性陽極的第一相金屬極、電鍍槽和位于電鍍槽中并作為陰極的芯模，與所述芯模上表面連接的用于驅(qū)動所述芯模自旋的電機，用于放置第一相金屬極的環(huán)形陽極筐，此環(huán)形陽極筐內(nèi)側(cè)開有若干通孔，所述芯模由此環(huán)形陽極筐包圍，若干非導電硬質(zhì)粒子位于此環(huán)形陽極筐內(nèi)側(cè)與所述芯模之間，所述非導電硬質(zhì)粒子直徑大于所述通孔直徑；一尼龍布層外覆于所述環(huán)形陽極筐內(nèi)側(cè)，所述電鍍液中混合有第二相的納米顆粒。上述技術(shù)方案中的有關(guān)內(nèi)容解釋如下1.上述方案中，所述第一相金屬極由若干第一相金屬餅組成，此第一相金屬餅直徑大于所述通孔直徑。
3[0010]2.上述方案中，所述電鍍液中混合有第二相的納米顆粒。3.上述方案中，還包括位于所述芯模下表面的陰極托板和用于支撐所述芯模的頂尖；4.上述方案中，還包括一儲液槽，第一導流管一端位于所述電鍍槽上部，第一導流管另一端連接到所述儲液槽底部；第二導流管一端位于所述儲液槽內(nèi)，第二導流管另一端連接到所述電鍍槽底部；第三導流管一端與所述第一導流管中部導通連接，第三導流管另一端位于所述儲液槽內(nèi)，一位于第一導流管上的磁力泵安裝在第三導流管和第一導流管接點與儲液槽之間。5.上述方案中，一加熱器位于所述儲液槽內(nèi)，一溫控儀連接到此加熱器。6.上述方案中，一位于第一導流管上的過濾器安裝在第三導流管和第一導流管接點與磁力泵之間，一位于第一導流管上的球閥安裝在第三導流管和第一導流管的接點與電鍍槽之間，一溢流閥位于第三導流管上。由于上述技術(shù)方案運用，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點和效果本實用新型裝置在制備復(fù)合電沉積層時，使作為第二相的納米顆粒依靠電鍍液中非導電硬質(zhì)粒子的運動而被帶到芯模(陰極)表面，延長其在芯模表面的滯留時間，增大被基質(zhì)金屬捕獲的幾率，非導電硬質(zhì)粒子紊亂的運動軌跡可以使納米顆粒在復(fù)合電沉積過程中分散的更為均勻，通過選用不同的基質(zhì)金屬和性能不同的納米顆粒，能以較快的速度制備出晶粒細小、組織均勻致密、納米顆粒復(fù)合量較高且分布均勻、表面平整光滑的復(fù)合電鑄層，同時電鍍液中硬質(zhì)粒子對復(fù)合電鑄層表面產(chǎn)生的擠壓作用使復(fù)合電鑄層表面呈現(xiàn)壓應(yīng)力，有利于提高其疲勞強度、耐磨性和耐腐蝕性；再次，本實用新型第一相金屬極由若干個第一相金屬餅組成，并且環(huán)形陽極筐面向芯模一側(cè)的形狀與芯模表面形狀相同，這種設(shè)計保證了在電沉積中電鍍液中電場分布均勻，有利于形成均勻的電沉積層。

附圖1為本實用新型沉積裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為本實用新型沉積單元結(jié)構(gòu)示意主視圖；附圖3為附圖2的俯視圖。以上附圖中1、電機；2、芯模；3、非導電硬質(zhì)粒子；4、第一相金屬極；5、復(fù)合電鑄層；6、尼龍布層；7、頂尖；8、陰極托板；9、電鍍槽；10、環(huán)形陽極筐；11、納米顆粒；12、導電裝置；13、電源；14、加熱器；15、溫控儀；16、儲液槽；17、磁力泵；18、過濾器；19、溢流閥；
20、球閥；21、第一導流管；22、第二導流管；23、第三導流管。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述實施例一種提高電沉積復(fù)合量的裝置，如附圖1-3所示，包括電源13、作為可溶性陽極的第一相金屬極4、電鍍槽9和位于電鍍槽9中并作為陰極的芯模2，與所述芯模2 上表面連接的用于驅(qū)動所述芯模自旋的電機1，用于放置第一相金屬極4的環(huán)形陽極筐10， 此環(huán)形陽極筐10內(nèi)側(cè)開有若干通孔，所述芯模2由此環(huán)形陽極筐10包圍，若干非導電硬質(zhì)粒子3位于此環(huán)形陽極筐10內(nèi)側(cè)與所述芯模2之間，所述非導電硬質(zhì)粒子3直徑大于所述通孔直徑；一尼龍布層6外覆于所述環(huán)形陽極筐內(nèi)側(cè)。上述電源13的負極通過導電裝置12與芯模2相連。上述第一相金屬極4由若干第一相金屬餅組成，此第一相金屬餅直徑大于所述通孔直徑。上述裝置還包括一位于所述芯模2下方用于支撐芯模2的頂尖7。上述裝置還包括位于芯模2下表面的陰極托板8。上述裝置還包括一儲液槽16，第一導流管21 —端位于所述電鍍槽9上部，第一導流管21另一端連接到所述儲液槽16底部；第二導流管22 —端位于所述儲液槽16內(nèi)，第二導流管22另一端連接到所述電鍍槽9底部；第三導流管23 —端與所述第一導流管21中部導通連接，第三導流管23另一端位于所述儲液槽16內(nèi)，一位于第一導流管21上的磁力泵17安裝在第三導流管23和第一導流管21接點與儲液槽16之間。上述裝置，一加熱器14位于所述儲液槽16內(nèi)，一溫控儀15連接到此加熱器14。上述裝置，一位于第一導流管21上的過濾器18安裝在第三導流管23和第一導流管21接點與磁力泵17之間，一位于第一導流管21上的球閥20安裝在第三導流管23和第一導流管21的接點與電鍍槽之間，一位于第三導流管23上的溢流閥19安裝在第三導流管 23和第一導流管21接點與儲液槽16之間。采用上述一種提高電沉積復(fù)合量的裝置時，使作為第二相的納米顆粒11依靠電鍍液中非導電硬質(zhì)粒子3的運動而被帶到芯模2 (陰極)表面，延長其在芯模表面的滯留時間，增大被基質(zhì)金屬捕獲的幾率，非導電硬質(zhì)粒子3紊亂的運動軌跡可以使納米顆粒11在復(fù)合電沉積過程中分散的更為均勻，通過選用不同的基質(zhì)金屬和性能不同的納米顆粒，能以較快的速度制備出晶粒細小、組織均勻致密、納米顆粒復(fù)合量較高且分布均勻、表面平整光滑的復(fù)合電鑄層5，同時電鍍液中硬質(zhì)粒子對復(fù)合電鑄層5表面產(chǎn)生的擠壓作用使復(fù)合電鑄層5表面呈現(xiàn)壓應(yīng)力，有利于提高其疲勞強度、耐磨性和耐腐蝕性。上述實施例只為說明本實用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本實用新型的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。 凡根據(jù)本實用新型精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種提高電沉積復(fù)合量的裝置，包括電源(13)、作為可溶性陽極的第一相金屬極 (4)、電鍍槽(9)和位于電鍍槽(9)中并作為陰極的芯模(2)，其特征在于與所述芯模(2)上表面連接的用于驅(qū)動所述芯模自旋的電機(1)，用于放置第一相金屬極(4)的環(huán)形陽極筐 (10)，此環(huán)形陽極筐(10)內(nèi)側(cè)開有若干通孔，所述芯模(2)由此環(huán)形陽極筐(10)包圍，若干非導電硬質(zhì)粒子(3)位于此環(huán)形陽極筐(10)內(nèi)側(cè)與所述芯模(2)之間，所述非導電硬質(zhì)粒子(3 )直徑大于所述通孔直徑；一尼龍布層(6 )外覆于所述環(huán)形陽極筐內(nèi)側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述第一相金屬極(4)由若干第一相金屬餅組成，此第一相金屬餅直徑大于所述通孔直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于還包括一位于所述芯模(2)下方用于支撐芯模(2)的頂尖(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于還包括位于芯模(2)下表面的陰極托板(8)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于還包括一儲液槽(16)，第一導流管 (21)—端位于所述電鍍槽(9)上部，第一導流管(21)另一端連接到所述儲液槽(16)底部；第二導流管(22)—端位于所述儲液槽(16)內(nèi)，第二導流管(22)另一端連接到所述電鍍槽(9)底部；第三導流管(23) —端與所述第一導流管(21)中部導通連接，第三導流管(23)另一端位于所述儲液槽(16)內(nèi)，一位于第一導流管(21)上的磁力泵(17)安裝在第三導流管(23) 和第一導流管(21)接點與儲液槽(16)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于一加熱器(14)位于所述儲液槽(16)內(nèi)， 一溫控儀(15)連接到此加熱器(14)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于一位于第一導流管(21)上的過濾器(18) 安裝在第三導流管(23)和第一導流管(21)接點與磁力泵(17)之間，一位于第一導流管 (21)上的球閥(20)安裝在第三導流管和第一導流管的接點與電鍍槽之間，一溢流閥(19) 位于第三導流管(23)上。
專利摘要本實用新型公開一種提高電沉積復(fù)合量的裝置，包括電源、作為可溶性陽極的第一相金屬極、電鍍槽和位于電鍍槽中并作為陰極的芯模，與所述芯模上表面連接的用于驅(qū)動所述芯模自旋的電機，用于放置第一相金屬極的環(huán)形陽極筐，此環(huán)形陽極筐內(nèi)側(cè)開有若干通孔，所述芯模由此環(huán)形陽極筐包圍，若干非導電硬質(zhì)粒子位于此環(huán)形陽極筐內(nèi)側(cè)與所述芯模之間，所述非導電硬質(zhì)粒子直徑大于所述通孔直徑；一尼龍布層外覆于所述環(huán)形陽極筐內(nèi)側(cè)；所述電鍍液中混合有第二相的納米顆粒。本實用新型裝置在復(fù)合電沉積過程中，大大提高了納米顆粒在復(fù)合電沉積層中的復(fù)合量和復(fù)合電沉積層的疲勞強度、耐磨性和耐腐蝕性。
文檔編號C25D15/00GK202054914SQ201120081099
公開日2011年11月30日 申請日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月24日
發(fā)明者張文峰, 李耀輝, 杜潔, 趙海燕 申請人:蘇州市職業(yè)大學