CN109652847B

CN109652847B - 一种电沉积装置

Info

Publication number: CN109652847B
Application number: CN201811170521.6A
Authority: CN
Inventors: 王匀; 王茂森; 许桢英; 李瑞涛; 李富柱; 马跃龙; 饶鹏; 陆素雯; 於伟杰; 毛俊宏; 俞乐; 陈鑫; 蒋志刚
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2018-10-09
Filing date: 2018-10-09
Publication date: 2021-07-20
Anticipated expiration: 2038-10-09
Also published as: CN109652847A

Abstract

本发明涉及一种电沉积装置，包括齿轮、电机、滑块、丝杠、固定架、电解槽、底板、泵、指示屏、检测仓、控制阀、补料仓、连接板、齿条、输料管、装夹装置；滑块内部设有蜗杆、涡轮、涡轮轴；装夹装置包括电极夹、导电杠、圆盘、滑槽、弹簧片。本发明通过控制电机、齿轮、齿条、丝杠、连接板等机构实现电极夹在平面任意位置移动；通过控制电机、齿轮、丝杠等机构实现底板上下位置移动；通过控制电机、蜗轮、蜗杆等机构实现工作电极夹的更换。本发明操作方便、位置控制精确、工作效率高、可解决电沉积过程中浓差极化、位置难精确控制问题。

Description

一种电沉积装置

技术领域

本发明涉及一种电沉积装置，属于制造技术中的特种加工技术领域。

背景技术

电沉积技术是金属电解冶炼、电镀、电铸过程的基础，除了在传统的装饰、耐磨、减摩、防腐蚀等防护方面的应用外，目前在表面改性、电性能镀层、光学性能镀层及新材料的开发等方面成为了非常重要的现代加工技术，并起着重要的作用。

电沉积技术是当前工业制备催化剂较为广泛的技术之一，但是制备过程中阴阳极距离难以精确控制，沉积过程中出现浓度极化现象等问题使得在制备催化剂的过程中出现成本过高，电沉积效率低，催化剂制备效果差。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的问题，提供一种电沉积装置，能够解决阴阳极距离难控制，浓差极化等技术难题，在制备催化剂过程中提高电沉积效率，改善催化剂的制备效果。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：一种电沉积装置，包括固定架，所述固定架上设有连接板和第一丝杠，所述连接板的两端通过相互平行设置的第二丝杠和第三丝杆安装在所述固定架上，所述连接板上通过滑动副连接有第一滑块和第二滑块，所述第一滑块上安装有电极夹，所述第二滑块上安装有碳棒；所述第一丝杠上安装有底板，所述底板上固定有电解槽，所述第一丝杠带动所述底板在所述第二丝杠和第三丝杆之间上下移动。

上述方案中，所述固定架的两侧均设有燕尾槽，所述底板在所述第一丝杠的带动下在所述固定架两侧的燕尾槽内上下运动。

上述方案中，所述连接板上固定有齿条，所述第一滑块通过第一齿轮沿着所述齿条在所述连接板上滑动；所述第二滑块通过第二齿轮沿着所述齿条在所述连接板上滑动。

上述方案中，所述滑块包括固定外框，所述固定外框内设有相互啮合的蜗杆和涡轮，所述涡轮安装在所述固定外框上的涡轮轴上，所述涡轮轴的输出端与圆盘固定连接，所述圆盘上可拆卸安装有第一电极夹和第二电极夹，所述圆盘上开有滑槽，导电杠的一端通过穿过所述滑槽内的固定轴固定安装在所述固定外框上，所述导电杠的另外一端在所述圆盘的转动下能够与所述第一电极夹或所述第二电极夹电接触。

上述方案中，所述第一电极夹和第二电极夹通过弹簧片可拆卸安装在所述圆盘上。

上述方案中，所述电解槽上安装有第一输料管和第二输料管，所述第一输料管通过所述第一泵与所述检测仓连接，所述第二输料管通过所述第二泵与所述检测仓连接，所述检测仓与补料仓之间装有控制阀，所述检测仓上安装有指示屏。

本发明的有益效果：（1）在沉积时，可实现两工作电极位置随意的移动控制，解决了当前位置难精确控制的问题。（2）在沉积过程中，溶液可以实现循环流动，解决了当前沉积过程中溶液出现浓差极化的现象，减少镀层针孔、麻点的产生。（3）可实现连续性工作，提高了工作效率。

附图说明

图 1为结构示意图。

图 2为结构俯视图。

图 3为滑块、装夹装置剖视图。

图 4为装夹装置的剖面示意图。

图 5为弹簧片和电极夹装夹的局部放大图。

图 6为电极夹示意图。

图中：1.第一齿轮、2.第一电机、3.第一滑块、4.装夹装置、5.第二丝杠、6.第二电机、7.固定架、8.电解槽、9.底板、10.第一输料管、11.第一泵、12.指示屏、13.检测仓、14.控制阀、15.补料仓、16.第三电机、17.第三丝杠、18.连接板、19.碳棒夹、20.第二滑块、21.第四电机、22.第二齿轮、23.第五电机、24.第一丝杠、25.齿条、26.第二泵、27.第二输料管、3-1.蜗杆、3-2.涡轮、3-3.涡轮轴、3-4.固定外框、4-1.第一电极夹、4-2.导电杠、4-3.圆盘、4-4.第二电极夹、4-5.滑槽、4-6.弹簧片。

具体实施案例

下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述：

结合图1、2所示，本发明提出一种电沉积装置，包括：齿轮1、第一电机2、第一滑块3、装夹装置4、第二丝杠5、第二电机6、固定架7、电解槽8、底板9、第一输料管10、第一泵11、指示屏12、检测仓13、控制阀14、补料仓15、第三电机16、第三丝杠17、连接板18、碳棒夹19、第二滑块20、第四电机21、第二齿轮22、第五电机23、第一丝杠24、齿条25、第二泵26、第二输料管27。所述第一电机2通过螺钉和第一滑块3连接固定，第四电机21通过螺钉和第二滑块20连接固定，第二电机6、第三电机16、第五电机23通过螺钉和固定架7连接固定；所述第一滑块3和第二滑块20上方都设有方形槽和连接板18配合，且可以在连接板18上滑动，连接板18和齿条25焊接在一起；所述第二丝杠5、第三丝杠17一端分别和第二电机6、第三电机16连接，另一端和固定架7上的孔之间为间隙配合；所述底板9两侧设有梯形块和固定架7燕尾槽配合装夹；所述电解槽8放置在底板9上；所述第一输料管10、第二输料管26一端和电解槽8两侧连接，另一端分别和第一泵11、第二泵26连接；所述检测仓13两侧分别和第一泵11、第二泵26连接，上方和补料仓15连接；所述圆盘4-3和涡轮轴3-3焊接在一起；结合图3、4、5所示，所述滑块3包括固定外框3-4，所述固定外框3-4内设有相互啮合的蜗杆3-1和涡轮3-2，所述涡轮3-2安装在所述固定外框3-4上的涡轮轴3-3上，所述涡轮轴3-3的输出端与圆盘4-3固定连接，所述圆盘4-3上可拆卸安装有第一电极夹4-1和第二电极夹4-4，所述圆盘4-3上开有滑槽4-5，导电杠4-2的一端通过穿过所述滑槽4-5内的固定轴固定安装在所述固定外框3-4上，所述导电杠4-2的另外一端在所述圆盘4-3的转动下能够与所述第一电极夹4-1或所述第二电极夹4-4电接触。所述第一电极夹4-1和第二电极夹4-4通过弹簧片4-6可拆卸安装在所述圆盘4-3上。

本实施例中，所述固定架7两侧设有燕尾槽，燕尾槽角度设计为45⁰~50⁰，配合第一丝杠24使底板9在上下运动时，稳定性高，运动精度高；所述电解槽8两侧板和底板之间的角度设计为140⁰~145⁰,在工作中，防止第一电极夹4-1或第二电极夹4-4更换过程时撞到电解槽8的侧板。

本实施例中，所述指示屏12上面设有警报灯、运行灯，以及检测仓13内溶液的浓度值n，当检测仓13里面溶液低于所设定的浓度值时候，警报灯亮；当浓度达到设定的浓度值时运行灯亮。

本实施例中，，所述弹簧片4-6的选用弹性系数3000N/m~5000N/m，使弹簧片4-6夹紧第一电极夹4-1或第二电极夹4-4，在工作中不会产生掉落，且方便第一电极夹4-1或第二电极夹4-4取出；所述连接板18上面设有刻度值。

本实施例中，所述蜗杆3-1根据设定的参数值，实现一种“双脉冲式”转动，运行时涡杆3-1正转带动涡轮3-2、圆盘4-3正转90⁰，停留时间t，蜗杆3-1反转带动涡轮3-2、圆盘4-3反转90⁰，停留时间t，蜗杆3-1正转带动涡轮3-2、圆盘4-3正转90⁰，停留时间t，按照此方式一直循环工作。

本实施例中，所述导电杆4-2和外界工作电源负极相接，圆盘4-3采用聚四氟乙烯材料，圆盘4-3转动时，当导电杆4-2仅和弹簧片4-6接触时对第一电极夹4-1或第二电极夹4-4起到导电作用。

下面结合附图对本发明工作方法作进一步详细描述：

用所述第一电极夹4-1、第二电极夹4-2、碳棒夹19夹住相应的工作材料，再将装夹好工作材料的第一电极夹4-1、第二电极夹4-2装夹在圆盘4-3上，将碳棒夹19装夹在第二滑块20上，转动第二电机6、第三电机16带动第二丝杠5、第三丝杆17转动，从而使第一齿轮1、第一电机2、第一滑块3、装夹装置4、连接板18、第二滑块20、第四电机21、第二齿轮22、齿条25机构移动到电解槽8正上方位置，转动第一电机2、第四电机21使得第一齿轮1、第二齿轮21在齿条25上转动带动第一滑块3、第二滑块20移动到设定的位置，转动第五电机23带动第一丝杆24转动，从而使底板9实现向上移动到设定的位置；启动第一泵11、第二泵26使溶液在电解槽8、第一输料管10、第二输料管27、检测仓13间实现循环流动，打开开关进行电沉积工作，当作业一完成时，圆盘4-3转动，第二电极夹4-4所夹工作材料进行电镀，卸下第一电极夹4-1所夹制备好的催化剂，再装夹工作材料，当作业二完成时圆盘4-3反转，第一电极夹4-1所夹工作材料进行电镀，卸下第二电极夹4-4所夹制备好的催化剂，再装夹工作材料。然后依次完成其他作业，在电沉积过程中，若指示屏12上的浓度值n低于设定的浓度值时，警报灯亮起，打开控制阀14使补料仓15中高浓度值相同溶液流入到检测仓13中，使浓度值n达到所设定的浓度值，警报灯关闭，运行灯亮，关闭控制阀14。

具体实施例：以制备5组Co/NF催化剂为例：将5组NF分别标记为NF1、NF2、NF3、NF4、NF5，先使用第一电极夹4-1、第二电极夹4-4夹好NF1、NF2，再装夹在圆盘4-3上，使用碳棒夹19夹住碳棒，装夹在第二滑块20上；将浓度为2.0mol/L的Co溶液放在检测仓13和电解槽8中，将5.0mol/L的Co溶液放在补料仓15中，设置蜗杆处参数停留时间t=5min；同时运行第二电机6、第三电机16使第二丝杠5、第三丝杆17转动从而带动第一齿轮1、第一电机2、第一滑块3、装夹装置4、连接板18、第二滑块20、第四电机21、第二齿轮22、齿条25移动到电解槽8正上方位置，启动第四电机21使第二齿轮22在齿条25上转动，使第二滑块移动到刻度值5cm位置，启动第一电机2使第一齿轮1在齿条25上转动，使第一滑块3移动到刻度值4cm位置，使电沉积的所夹NF1和所夹碳棒之间位置为1cm，转动第五电机23带动第一丝杆24转动，从而使底板9实现向上移动，直到NF1完全浸没在电解槽8的Co溶液中，；打开电源电沉积工作开始运行，当作业一完成时，蜗杆3-1正向转动，带动涡轮3-2、圆盘4-3转动90⁰，此时第一电极夹4-1所夹NF2进行工作，卸下第一电极夹4-1所夹制备好的催化剂Co/NF1，再装夹工作材料NF3，当作业二完成时蜗杆3-1反向转动，带动涡轮3-2、圆盘4-3反转90⁰，此时第一电极夹4-1所夹工作材料NF3进行工作，卸下第二电极夹4-4所夹制备好的催化剂Co/NF2，再装夹NF4。之后依次完成NF4、NF5的电沉积工作，当工作一段时间，指示屏12上的浓度显示为1.9mol/L时，警报灯亮起，此时打开控制阀14，补料仓15中5mol/L的Co溶液流入到检测仓中，当浓度值显示为2.0mol/L时警报灯关闭，运行灯亮，关闭控制阀14。

上述实施方式仅用于说明本发明，而不是对本发明的限制，有关该技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明做各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims

1.一种电沉积装置，其特征在于，包括固定架（7），所述固定架（7）上设有连接板（18）和第一丝杠（24），所述连接板（18）的两端通过相互平行设置的第二丝杠（5）和第三丝杆（17）安装在所述固定架（7）上，所述连接板（18）上通过滑动副连接有第一滑块（3）和第二滑块（20），所述第一滑块（3）上安装有电极夹，所述第二滑块（20）上安装有碳棒；所述第一丝杠（24）上安装有底板（9），所述底板（9）上固定有电解槽（8），所述第一丝杠（24）带动所述底板（9）在所述第二丝杠（5）和第三丝杆（17）之间上下移动；所述固定架（7）的两侧均设有燕尾槽，所述底板（9）在所述第一丝杠（24）的带动下在所述固定架（7）两侧的燕尾槽内上下运动；所述连接板（18）上固定有齿条（25），所述第一滑块（3）通过第一齿轮（1）沿着所述齿条（25）在所述连接板（18）上滑动；所述第二滑块（20）通过第二齿轮（22）沿着所述齿条（25）在所述连接板（18）上滑动；所述滑块(3)包括固定外框（3-4），所述固定外框（3-4）内设有相互啮合的蜗杆（3-1）和涡轮（3-2），所述涡轮（3-2）安装在所述固定外框（3-4）上的涡轮轴（3-3）上，所述涡轮轴（3-3）的输出端与圆盘（4-3）固定连接，所述圆盘（4-3）上可拆卸安装有第一电极夹（4-1）和第二电极夹（4-4），所述圆盘（4-3）上开有滑槽（4-5），导电杠（4-2）的一端通过穿过所述滑槽（4-5）内的固定轴固定安装在所述固定外框（3-4）上，所述导电杠（4-2）的另外一端在所述圆盘（4-3）的转动下能够与所述第一电极夹（4-1）或所述第二电极夹（4-4）电接触；所述第一电极夹（4-1）和第二电极夹（4-4）通过弹簧片（4-6）可拆卸安装在所述圆盘（4-3）上；所述电解槽（8）上安装有第一输料管（10）和第二输料管（27），所述第一输料管（10）通过所述第一泵（11）与所述检测仓（13）连接，所述第二输料管（27）通过所述第二泵（26）与所述检测仓（13）连接，所述检测仓（13）与补料仓（15）之间装有控制阀（14），所述检测仓（13）上安装有指示屏（12）。