CN111304710A - 一种多通道喷射电沉积装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多通道喷射电沉积装置，包括第一导轨、第二导轨和喷头，第一导轨利用滑块滑动连接在第二导轨两端，喷头活动地安装在第二导轨上，喷头具有多通道，且与电源的正极相连，并正对着下端连有电源负极的底板，喷头通过喷液泵与溶液槽相连，底板通过吸液泵与溶液槽相连，喷液泵和吸液泵分别与控制器相连。该装置能够实现电沉积装置多通道交替喷镀，喷镀位置精确，电沉积效率高。

Description

一种多通道喷射电沉积装置

技术领域

本发明涉及电沉积装置，更具体地，涉及一种多通道喷射电沉积装置。

背景技术

电沉积技术是金属电解冶炼、电镀过程的基础，在传统的装饰、耐磨、减摩、防腐蚀和表面改性、电性能镀层、光学性能镀层新材料的开发等方面成为了非常重要的现代加工技术。但目前的电沉积过程中存在浓度极化、结合力差、极限电流密度小等现象，使得电沉积效率低，且目前的电沉积装置中喷头仅仅可实现单喷到喷镀，喷镀效果单一，喷镀位置难以控制，难以实现喷镀过程中交替喷镀的功能。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够实现多通道喷镀、喷镀位置精确、电沉积效率高的多通道喷射电沉积装置。

技术方案：本发明所述的多通道喷射电沉积装置，包括第一导轨、第二导轨和喷头，第一导轨利用滑块滑动连接在第二导轨两端，喷头活动地安装在第二导轨上，喷头具有多通道，且与电源的正极相连，并正对着下端连有电源负极的底板，喷头通过喷液泵与溶液槽相连，底板通过吸液泵与溶液槽相连，喷液泵和吸液泵分别与控制器相连。

其中，还包括支撑架，支撑架由基座和设在基座四角的立柱构成，第一导轨和第二导轨安装在支架的立柱上，第一导轨和第二导轨上装有定位装置，定位装置包括第一滚轴、第二滚轴、第一皮带、第二皮带，第一滚轴、第二滚轴安装在支架的立柱上，第一皮带套在第一滚轴、第二滚轴大轴上，第二皮带穿过喷头套在第一滚轴、第二滚轴小轴上；支架上装有竖直定位装置，底板放置于竖直定位装置上；竖直定位装置包括底座、丝杠、电机、电机开关，电机开关安装在支架基座上，丝杠竖直安装在支架基座上，底端装有电机，电机和电机开关电连接，底座活动地安装在丝杠上，底板放置于底座上；喷头通过回流管与吸液泵相连，通过输液管与喷液泵相连；喷头包括第一流道、第一单向阀、第二流道、第三流道、第二单向阀、第三单向阀、第一喷嘴和第二喷嘴，第一流道连接第一喷嘴，第一流道上设有连接第三流道的第一支路，且入口端与第二阀门开关控制的流道相连接，第一单向阀设置在第一支路上，第三流道与第二流道连接处设有第二单向阀，且入口端与第二阀门开关控制的流道相连接，第二单向阀处设有连接第三流道的第二支路，第二支路上设有第三单向阀，第二流道连接第二喷嘴；第一单向阀、第二单向阀和第三单向阀的阀缸面积S1、S2、S3与各自阀内弹簧的弹性系数K1、K2、K3的关系为：ai＝Si×Ki×Xi，其中ai为单向阀的开启压力，Xi为弹簧的压缩量，i＝1、2、3；第一单向阀、第二单向阀和第三单向阀的开启压力分别为a1＝0.07～0.1MPa、a2＝0.01～0.08MPa、a3＝0.12～0.2MPa；溶液槽包括第一阀门开关、第二阀门开关、第一溶液槽、回流槽、第二溶液槽和控温装置，第一溶液槽和第二溶液槽与喷液泵相连，第一溶液槽连接有第一阀门开关，第二溶液槽连接有第二阀门开关，回流槽与吸液泵相连，控温装置设置在第一溶液槽和第二溶液槽外侧；底板表面设有电解液流入孔，内部设有电解液流道。

有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：1、实现电沉积装置多通道交替喷镀；2、喷镀位置精确；3、电沉积效率高。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是第一皮带和第二皮带布置示意图；

图3是底板俯视图；

图4是底板剖视图；

图5是喷头剖视图；

图6是溶液槽剖面图；

图7是实施例1电沉积样品俯视图；

图8是实施例2电沉积样品俯视图；

图9是实施例3电沉积样品俯视图；

图10是实施例4电沉积样品俯视图；

图11是实施例5电沉积样品俯视图。

具体实施方式

实施例1

如图1～6所示，多通道喷射电沉积装置，包括第一导轨1、第二导轨16、喷头18和支撑架7，第一导轨1利用滑块2滑动连接在第二导轨16两端，喷头18活动地安装在第二导轨16上，喷头18具有多通道，且与电源14的正极相连，并正对着下端连有电源14负极的底板17，喷头18通过喷液泵13与溶液槽10相连，底板17通过吸液泵8与溶液槽10相连，喷液泵13和吸液泵8分别与控制器9相连，支撑架7由基座和设在基座四角的立柱构成，第一导轨1和第二导轨16安装在支架7的立柱上，第一导轨1和第二导轨16上装有定位装置15，定位装置15包括第一滚轴15-1、第二滚轴15-2、第一皮带15-3、第二皮带15-4，第一滚轴15-1、第二滚轴15-2安装在支架7的立柱上，第一皮带15-3套在第一滚轴15-1、第二滚轴15-2大轴上，第二皮带15-4穿过喷头18套在第一滚轴15-1、第二滚轴15-2小轴上，支架7上装有竖直定位装置，底板17放置于竖直定位装置上，竖直定位装置包括底座3、丝杠4、电机5、电机开关6，电机开关6安装在支架7基座上，丝杠4竖直安装在支架7基座上，底端装有电机5，电机5和电机开关6电连接，底座3活动地安装在丝杠4上，底板17放置于底座3上，喷头18通过回流管11与吸液泵8相连，通过输液管12与喷液泵13相连，喷头18包括第一流道18-1、第一单向阀18-2、第二流道18-3、第三流道18-4、第二单向阀18-5、第三单向阀18-6、第一喷嘴18-7和第二喷嘴18-8，第一流道18-1连接第一喷嘴18-7，第一流道18-1上设有连接第三流道18-4的第一支路，且入口端与第二阀门开关10-2控制的流道相连接，第一单向阀18-2设置在第一支路上，第三流道18-4与第二流道18-3连接处设有第二单向阀18-5，且入口端与第二阀门开关10-1控制的流道相连接，第二单向阀18-5处设有连接第三流道18-4的第二支路，第二支路上设有第三单向阀18-6，第二流道18-3连接第二喷嘴18-8，第一单向阀18-2、第二单向阀18-5和第三单向阀18-6的阀缸面积S1、S2、S3与各自阀内弹簧的弹性系数K1、K2、K3的关系为：ai＝Si×Ki×Xi，其中ai为单向阀的开启压力，Xi为弹簧的压缩量，i＝1、2、3，第一单向阀18-2、第二单向阀18-5和第三单向阀18-6的开启压力分别为a1＝0.1MPa、a2＝0.08MPa、a3＝0.2MPa，溶液槽10包括第一阀门开关10-1、第二阀门开关10-2、第一溶液槽10-3、回流槽10-4、第二溶液槽10-5和控温装置10-6，第一溶液槽10-3和第二溶液槽10-5与喷液泵13相连，第一溶液槽10-3连接有第一阀门开关10-1，第二溶液槽10-5连接有第二阀门开关10-2，回流槽10-4与吸液泵8相连，控温装置10-6设置在第一溶液槽10-3和第二溶液槽10-5外侧，底板3表面设有电解液流入孔，内部设有电解液流道。

在铜片上沉积Co镀层：将待镀铜片放置在底板17上，第一溶液槽10-3里装入Co溶液，调节控温装置10-6调节Co溶液温度，打开电机开关6调节底座3上下移动，控制喷头18和载体之间的距离，转动第一滚轴15-1带动第一皮带15-3来移动滑块2平面纵向距离，转动第二滚轴15-2带动皮带15-4来移动滑块2平面横向距离，控制喷头18平面位置，打开第一阀门开关10-1，第一溶液槽10-3里的Co溶液流入输液管道12，通过控制器9调节喷液泵13来控制输液管道12中Co溶液的流量，Co溶液流入到流道18-1传输，第三流道18-4无传输镀液，Co镀液通过第一喷嘴18-7喷镀在阴极载体铜片上，得到的电沉积样品如图7所示。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，第二溶液槽10-5里装入Co溶液，喷镀时，关闭第一阀门开关10-1，打开第二阀门开关10-2抽取第二溶液槽10-5使得Co溶液流入到第三流道18-4传输Co镀液，第一流道18-1无传输镀液，调节第三流道18-4的传输液压为0.8MPa，打开第二单向阀18-5，镀液经第二流道18-3喷镀到阴极载体铜片上，调节控制器9参数来控制喷液泵13增大第三流道18-4传输液压，第一单向阀18-2、第三单向阀18-6都打开，镀液经过第三单向阀18-6流进第二单向阀18-5中，使第二单向阀18-5关闭，镀液不流过第二流道18-3，镀液经过第一单向阀18-2通道流入到第一流道18-1中，通过第一喷嘴18-7喷镀到阴极载体铜片上，得到的电沉积样品如图8所示。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于，第一溶液槽10-3内装入Co溶液，第二溶液槽10-5内装入Mn溶液，喷镀时，打开第一阀门开关10-1，通过控制器9调节喷液泵13来控制输液管道12中Co溶液的流量，Co溶液流入到第一流道18-1传输，第三流道18-4无传输镀液，待镀Co物质喷镀在阴极载体铜片上2min后，打开第二阀门开关10-2，抽取第二溶液槽10-5的Mn溶液流入到第三流道18-4中，调节控制器9使液压为0.25MPa，此时第一单向阀18-2、第三单向阀18-6都打开，镀液经过第三单向阀18-6流进第二单向阀18-5中使得所供液压力不足够打开第二单向阀18-5，使第二单向阀18-5关闭，Mn镀液不流过第二流道18-3，Mn镀液经过第一单向阀18-2通道流入到第一流道18-1中，与Co镀液混合喷镀到阴极载体铜片上，使得表面喷镀CoMn，得到的电沉积样品如图9所示。

实施例4

本实施例与实施例1的区别在于，第一溶液槽10-3内装入Co溶液，第二溶液槽10-5内装入Mn溶液，喷镀时，打开第一阀门开关10-1，通过控制器9调节喷液泵13来控制输液管道12中Co溶液的流量，Co溶液流入到第一流道18-1传输，打开第二阀门开关10-2，抽取第二溶液槽10-5的Mn溶液流入到第三流道18-4中，第一流道18-1传输第一溶液槽10-3的Co溶液，第三流道18-4传输第二溶液槽10-5的Mn溶液，调节传输液压为0.08MPa，使得第二单向阀18-5打开，第一单向阀18-2、第三单向阀18-6关闭，第二溶液槽10-5的Mn溶液流入第二流道18-3中，调节喷头18和抽液底板17的距离为0.7mm，使得第一流道18-1喷镀液和第二流道18-3喷镀液喷镀到阴极载体铜片上同一点，得到的电沉积样品如图10所示。

实施例5

本实施例与实施例1的区别在于，第一溶液槽中10-3中装有Mn溶液，第二溶液槽中装有Co溶液，喷镀时，打开第一阀门开关10-1，通过控制器9调节喷液泵13来控制输液管道12中的Mn溶液的流量，Mn溶液流入到第一流道18-1传输，打开第二阀门开关10-2，抽取第二溶液槽10-5的Co溶液流入到第三流道18-4中，第一流道18-1传输第一溶液槽10-3的Mn溶液，第三流道18-4传输第二溶液槽10-5的Co溶液，调节传输液压为0.075Mpa，使得第二单向阀18-5和第一单向阀18-2打开，第三单向阀18-6关闭，第二溶液槽10-5的Co溶液流入到18-3中，且从第一单向阀18-2流道中流入到流道18-1中和Mn溶液相混合，流道18-1中CoMn混合溶液和流道18-3中的Co溶液喷镀到载体铜片上，得到的电沉积样品如图11所示。

Claims (10)

1.一种多通道喷射电沉积装置，其特征在于，包括第一导轨(1)、第二导轨(16)和喷头(18)，所述第一导轨(1)利用滑块(2)滑动连接在第二导轨(16)两端，所述喷头(18)活动地安装在第二导轨(16)上，所述喷头(18)具有多通道，且与电源(14)的正极相连，并正对着下端连有电源(14)负极的底板(17)，所述喷头(18)通过喷液泵(13)与溶液槽(10)相连，所述底板(17)通过吸液泵(8)与溶液槽(10)相连，所述喷液泵(13)和吸液泵(8)分别与控制器(9)相连。

2.根据权利要求1所述的多通道喷射电沉积装置，其特征在于，还包括支撑架(7)，所述支撑架(7)由基座和设在基座四角的立柱构成，所述第一导轨(1)和第二导轨(16)安装在支架(7)的立柱上，所述第一导轨(1)和第二导轨(16)上装有定位装置(15)，所述定位装置(15)包括第一滚轴(15-1)、第二滚轴(15-2)、第一皮带(15-3)、第二皮带(15-4)，所述第一滚轴(15-1)、第二滚轴(15-2)安装在支架(7)的立柱上，所述第一皮带(15-3)套在第一滚轴(15-1)、第二滚轴(15-2)大轴上，所述第二皮带(15-4)穿过喷头(18)套在第一滚轴(15-1)、第二滚轴(15-2)小轴上。

3.根据权利要求2所述的多通道喷射电沉积装置，其特征在于，所述支架(7)上装有竖直定位装置，所述底板(17)放置于竖直定位装置上。

4.根据权利要求3所述的多通道喷射电沉积装置，其特征在于，所述竖直定位装置包括底座(3)、丝杠(4)、电机(5)、电机开关(6)，所述电机开关(6)安装在支架(7)基座上，所述丝杠(4)竖直安装在支架(7)基座上，底端装有电机(5)，所述电机(5)和电机开关(6)电连接，所述底座(3)活动地安装在丝杠(4)上，所述底板(17)放置于底座(3)上。

5.根据权利要求1所述的多通道喷射电沉积装置，其特征在于，所述喷头(18)通过回流管(11)与吸液泵(8)相连，通过输液管(12)与喷液泵(13)相连。

6.根据权利要求1所述的多通道喷射电沉积装置，其特征在于，所述喷头(18)包括第一流道(18-1)、第一单向阀(18-2)、第二流道(18-3)、第三流道(18-4)、第二单向阀(18-5)、第三单向阀(18-6)、第一喷嘴(18-7)和第二喷嘴(18-8)，所述第一流道(18-1)连接第一喷嘴(18-7)，所述第一流道(18-1)上设有连接第三流道(18-4)的第一支路，且入口端与第二阀门开关10-2控制的流道相连接，所述第一单向阀(18-2)设置在第一支路上，所述第三流道(18-4)与第二流道(18-3)连接处设有第二单向阀(18-5)，且入口端与第二阀门开关(10-1)控制的流道相连接，所述第二单向阀(18-5)处设有连接第三流道(18-4)的第二支路，所述第二支路上设有第三单向阀(18-6)，所述第二流道(18-3)连接第二喷嘴(18-8)。

7.根据权利要求6所述的多通道喷射电沉积装置，其特征在于，所述第一单向阀(18-2)、第二单向阀(18-5)和第三单向阀(18-6)的阀缸面积S1、S2、S3与各自阀内弹簧的弹性系数K1、K2、K3的关系为：ai＝Si×Ki×Xi，其中ai为单向阀的开启压力，Xi为弹簧的压缩量，i＝1、2、3。

8.根据权利要求7所述的多通道喷射电沉积装置，其特征在于，所述第一单向阀(18-2)、第二单向阀(18-5)和第三单向阀(18-6)的开启压力分别为a1＝0.07～0.1MPa、a2＝0.01～0.08MPa、a3＝0.12～0.2MPa。

9.根据权利要求1所述的多通道喷射电沉积装置，其特征在于，所述溶液槽(10)包括第一阀门开关(10-1)、第二阀门开关(10-2)、第一溶液槽(10-3)、回流槽(10-4)、第二溶液槽(10-5)和控温装置(10-6)，所述第一溶液槽(10-3)和第二溶液槽(10-5)与喷液泵(13)相连，所述第一溶液槽(10-3)连接有第一阀门开关(10-1)，所述第二溶液槽(10-5)连接有第二阀门开关(10-2)，所述回流槽(10-4)与吸液泵(8)相连，所述控温装置(10-6)设置在第一溶液槽(10-3)和第二溶液槽(10-5)底部。

10.根据权利要求1所述的多通道喷射电沉积装置，其特征在于，所述底板(3)表面设有电解液流入孔，内部设有电解液流道。

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