[实用新型]一种阴阳极同步频振式强磁辅助电沉积加工装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电化学沉积加工技术领域，具体涉及一种基于阴、阳极同步频振式强磁辅助电沉积加工装置。

背景技术

电沉积技术是基于电化学原理的阴极还原、阳极氧化制备高性能涂层的一种有效实用的加工技术。普通电沉积技术在实际过程中，电沉积层表面不均匀、有针孔麻点以及内应力过大等缺陷经常出现。为满足社会生产对产品质量的需求，解决普通电沉积技术的缺陷，超声辅助、温度-负压、磁场辅助和超临界流体电沉积等多种先进的电沉积技术得到研究运用，并且展现了较好的经济价值；尤其是超临界流体电沉积法，不但解决了电沉积过程中离子传质问题，还能有效混溶阴极多余的氢气，大大提升了电沉积层的质量。因此，不断研究开发及完善电沉积技术辅助手段，能有效提高电沉积层质量，制备出满足社会工业需求的电沉积产品。

实用新型内容

本实用新型的目的是：针对现有的电沉积方法难以连续沉积出表面平整、组织致密的高性能涂层的问题，提供一种使用时能有效改善沉积层质量并能拓宽电沉积技术应用领域的阴阳极同步频振式强磁辅助电沉积加工装置。

本实用新型的技术方案是：本实用新型的阴阳极同步频振式强磁辅助电沉积装置，其结构特点是：包括反应釜、振动组件、磁控组件、机械搅拌器、阳极基体、阴极基体和直流电源；

上述的反应釜包括主体和顶盖；主体内设有保温层和用于加热线圈；顶盖的中间处设有上下向贯通的通孔；

振动组件包括振动控制器、振动杆、阳极挂具、阴极挂具和磁体挂具；振动杆的上端与振动控制器传动连接；振动杆的下端穿过反应釜的顶盖的通孔向反应釜的主体内伸出；阳极挂具、阴极挂具和磁体挂具均设置在反应釜的主体内；阳极挂具、阴极挂具和磁体挂具均分别与振动杆固定连接；

磁控组件包括磁场控制器、第一超导体磁体和第二超导体磁体；第一超导体磁体和第二超导体磁体均设置在反应釜的主体内；且第一超导体磁体和第二超导体磁体分左右相对设置；第一超导体磁体为N极，第二超导体磁体为S极；第一超导体磁体和第二超导体磁体均分别与振动组件的磁体挂具固定连接；磁场控制器用于控制第一超导体磁体和第二超导体磁体使得磁场强度在0T至16T范围内连续可调；

机械搅拌器设置在反应釜的主体内；

阳极基体和阴极基体分左右相对设置在反应釜的主体内；阳极基体和阴极基体间的间距范围为2cm至4cm；阳极基体设置在第一超导体磁体的右侧；阴极基体设置在第二超导体磁体的左侧；阳极基体与振动组件的阳极挂具固定连接；阴极基体与振动组件的阴极挂具固定连接；从而使得阳极基体和阴极基体分别通过阳极挂具和阴极挂具与振动杆作同频同向运动；阳极基体和阴极基体分别与直流电源的正极和负极对应电连接。

进一步的方案是：上述的反应釜的顶盖与振动杆之间的间隙为0.8～1.5cm；阳极基体和阴极基体间的间距为2cm；磁控组件的第一超导体磁体和第二超导体磁体间的间距为10cm。

进一步的方案是：上述的磁控组件的第一超导体磁体和第二超导体磁体为电磁铁，且第一超导体磁体和第二超导体磁体朝向电极的一面为圆弧曲面，圆弧半径为50cm，角度为6度至12度。

一种上述的阴阳极同步频振式强磁辅助电沉积装置的加工方法，包括以下步骤：

①阴极基体预先化学镀处理：在需要电沉积的阴极基体的表面镀上一层易于进行电沉积的金属；

②安装阳极基体和阴极基体：将阳极基体和阴极基体分别对应安装在振动组件的阳极挂具和阴极挂具上； 时调节好两极相对位置和距离；

③制备电镀液体系：在反应釜的主体内加入配置好的含表面添加剂的电镀液或复合电镀液；设定体系温度、机械搅拌参数、电流密度、振动的振频参数以及磁场强度大小，使之满足电沉积条件；

④电沉积加工：接通电源，在机械搅拌、磁力驱动以及振动控制器通过振动杆驱动阳极基体和阴极基体同频同步振动的辅助条件下在阴极基体的外表面进行电沉积过程；

⑤电沉积加工完毕后处理：电沉积加工完毕后，通过后处理，即可在阴极基体的外表面得到所需性能和组织致密的电涂层。

进一步的方案是：上述的步骤①中，阴极基体的表面化学镀上约10μm厚的均匀铜层；上述的步骤③中，含表面添加剂的电镀液为镍盐溶液或铜盐溶液；表面添加剂为由十二烷基类化合物和醚类化合物组成的添加剂；上述的镍盐或铜盐溶液的浓度为300～500g/L；表面添加剂的浓度为0.1～2g/L；浓度为30g/L～60g/L的硼酸的作为电沉积缓释剂。