[发明专利]一种石墨粉镀铜的电镀装置及工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种石墨粉镀铜的的生产装置及工艺，具体涉及一种在鳞片石墨上采用超声流动电镀铜的工艺，经该工艺生产的铜包石墨粉可用于制造高性能电刷、高速列车受电弓滑板、小型精密自润滑滑动轴承及其他滑动电接触部件的铜/石墨复合材料。

背景技术

随着现代科学技术的发展，复合材料日益受到重视，石墨表面包覆铜对石墨性能的提高具有重要意义。其优良的耐磨性、低摩擦因数和低阻抗等综合性能大大超过了石墨粉与铜粉的机械混合物。因而，铜包石墨粉体复合材料被广泛应用于摩擦材料、电接触材料等领域。铜包石墨粉体复合材料是以石墨颗粒为基体，通过特定的方法使其表面分布铜层构成的，石墨的存在以其良好的润滑性和抗熔焊性对基体铜起到保护作用，是一种理想的润滑材料，近年来在国内外都得到了广泛的应用研究。目前铜/石墨复合材料制备方法主要采用机械混合法和化学镀铜法。前者主要是将石墨粉和铜粉先机械混合，然后成型烧结，加工成制品。这种方法很容易因材料密度差异大而混合不均造成产品质量不稳定，而且由于成型时添加了粘结剂，影响产品性能。而化学镀铜法主要是利用还原剂如甲醛、次亚磷酸钠、Fe粉、Zn粉等使镀铜液里的铜离子沉积到石墨粉体表面。该方法镀铜技术较为成熟，但石墨粉前处理工艺复杂，镀液不稳定，废液难处理，且制备成本高，铁粉和锌粉还原容易使产品不纯影响性能。近年来利用电镀法制备铜包石墨粉体复合材料开始有文献报道。李闯等研究了在酸性硫酸铜溶液中对石墨粉采用电镀法进行镀铜，结果表明，石墨粉采用电镀法镀铜是可行的，其铜含量可达56％。但由于常规电镀没有使镀液循环，不利于石墨粉接触阴极表面，不利于铜在石墨表面的沉积，且极限电流较低，导致沉积速率较低，镀层粗糙，不致密。

发明内容

针对现有石墨粉镀铜工艺存在的上述不足，本发明的目的是提供一种可持续生产，操作方便，可使镀液循环，增大石墨粉接触阴极的时间，有利于铜在石墨表面的沉积，提高沉积速率，有利于镀层厚度，产品质量好的铜包石墨粉生产装置。

本发明的另一目的在于提供一种采用上述装置的石墨粉超声流动电镀铜工艺，本工艺不但流程短、可靠、成本低，而且产品质量好，铜镀层致密均匀。所采用的镀液成分简单，环保，可以重复使用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种石墨粉镀铜的电镀装置，包括电源、电镀槽，所述的电镀槽的底部为阴极不锈钢板，阳极相对于阴极不锈钢板在电解槽内横向设置；电镀槽的进液口与储液槽出口之间通过泵和导管连通，导管的出口为一喷嘴，喷嘴设置在所述的阴极不锈钢板表面上；电镀槽的出液口与储液槽进口连通。

所述的喷嘴是与电镀槽中心线的角度可调的可调式喷嘴。

电镀槽与储液槽之间至少串联一个电镀槽。电镀槽组合数优选为1～3，最优选为2个。

阴极不锈钢板底部设有超声振动装置。

电镀槽之间可为上、下设置。储液槽可设置在最下端的电解槽的下面。所述储液槽下端设有磁力泵和流量计。储液槽内还设有温度调节器。

电镀槽和储液槽的出液口均设置在底部，电镀槽出液口的上部设有与电镀槽底部留有空隙的可上、下移动的竖向挡板，调整镀槽中的镀液液面。

使用以上所述装置进行石墨粉镀铜时，经磁力泵的电镀液通过导管首先从第一个电镀槽的喷嘴喷出平行冲击阴极表面，再依次在电镀槽中流动，最后通过最后一个电镀槽的出液口流到储液槽，再经过磁力泵、流量计回流到第一个电镀槽内。

本发明通过超声振动装置产生的射流作用在阴极表面上，可使在镀液中发生团聚的石墨粉分散，同时还可以使粘附在阴极表面的铜包石墨粉脱落，重新进入镀液。通过流量计可以控制流入镀槽的流量恒定在某一定值。通过磁力泵和/或挡板可稳定镀槽的液面。镀液温度通过装在储液槽中的温度调节器调节。

本发明的装置可使制备周期缩短，提高了生产效率，制得的铜包石墨粉的包覆率高，降低了生产成本。该装置结构简单，操作方便。

采用上述电镀装置进行石墨粉电镀铜，选用鳞片石墨为基料，以硫酸铜为主盐，以蒸馏水为溶剂，电镀步骤包括：

(1)镀前处理：除油，超声波粗化，水洗；

(2)石墨粉体超声流动镀铜：