CN113151882A - 一种电沉积用密封电解槽 - Google Patents
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Abstract
本发明一种电沉积用密封电解槽，包括箱体、阴极支撑板、阳极支撑板、垫片和盖板。本发明通过设计增加密封上盖，减少与空气的接触，为传统开放式电解槽在长期工作过程中受空气溶解氧的影响造成的杂质含量较高等问题提供了可行解决方案，既提高了电沉积材料的质量，同时提高了电解液的利用率。通过设置有不同的电解液流通部，可以保证电解液自动保持在一定的高度，与外部辅助设备相配合可以实现新鲜溶液的自动更换，可大大提高电沉积效率。同时本电解槽的结构设计上还将阴阳极支撑板设计为可更换部位，实现一槽多用；支撑槽可以设计为多种间距，实现不同阴阳极间距的需求；阴极支撑板上采用小凹形卡槽设计避免了电沉积过程中的卷曲问题。
Description
技术领域
本发明属于电沉积、电铸以及电镀领域，具体涉及一种电沉积用密封电解槽。
背景技术
电沉积或电镀是金属或合金从其化合物溶液、非水溶液或熔盐中电化学沉积的过程。从化合物溶液中进行电化学沉积是最常见的一种电沉积方式。化合物溶液的成分、浓度、温度以及电参数等都会对电沉积产物的质量产生影响。用于电沉积的电解槽，分为垂直与水平两种分布方式，多用水平方式，张学玲2006年在论文《铬基耐磨复合镀层的制备及性能研究》中提到在开放式电解槽中制备出的电沉积Cr-SiC复合镀层中存在氢氧化镉杂质造成镀层质量较差；裴玉汝2012年在论文《离子液体中金属基体表面上电镀铝及其AAO模板的制备与应用》中提到镀液的长期使用，导致镀液中铝的氧化物、氢氧化物以及分解的有机物均在电沉积过程中进入镀层，影响镀层质量；江杰2017年在论文《电沉积Fe-Zn合金微观组织优化及性能表征》提到在电沉积FeZn的过程中由于析氢以及氧化造成镀层含氧量高，易脆断。造成以上问题的原因之一是：在现有开放式电解槽中电沉积制备金属时，如果沉积周期过长，化合物溶液长时间与空气接触，很容易导致化合物溶液中的金属离子与氧结合并共沉积析出，增加沉积金属中氧杂质的含量，从而导致沉积金属变脆。因此首先减少与空气的接触是有效减少氧化问题的一条途径，降低材料含氧量的同时提高整个电解液的循环利用次数。另外，在长时间的电沉积制备过程中，维持电解液持续自动更新的同时保持一定的液面高度，对电沉积制备的效率及材料质量同样至关重要。为提高长时间制备过程中电沉积的工作效率、电沉积化合物溶液的利用效率，电沉积材料的质量，实现高效、自动化的目的，亟需改进现有开放式电解槽。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种便捷高效的电沉积系统，其可以保证化合物溶液在整个电沉积过程中较少与空气接触，同时自动保持液面在一定高度，与外部其他装置相配合实现自动供给，在提高电沉积的自动化程度的同时提高电沉积材料的质量。
解决上述技术问题的所采用的技术方案是：
一种电沉积用密封电解槽，包括箱体1、阴极支撑板2、阳极支撑板3、垫片4和上盖5；所述箱体1是由第一侧壁11、第二侧壁12、第三侧壁13、第四侧壁14和底面15组成的顶部开口结构，其中，第一侧壁11与第三侧壁13相对，第二侧壁12和第四侧壁14相对；第二侧壁12和第四侧壁14上各开设有多个纵向的支撑槽8，支撑槽8与底面15相互垂直，且第二侧壁12和第四侧壁14上的支撑槽8一一相对，用于安装阴极支撑板2和阳极支撑板3，根据不同的电极距离要求选择不同的支撑槽8；所述的阴极支撑板2和阳极支撑板3，两侧竖直插入在箱体1上的支撑槽8中；所述阴极支撑板2和阳极支撑板3的上部设有电极固定孔7，用于固定电极；
所述第一侧壁11和第三侧壁13的上部设置有相对的电解液流通部6，第三侧壁13的下部设有电解液流通部6作为电解液排放口；
所述阴极支撑板2的底边中心位置上设置有电解液流通部6，所述阳极支撑板3顶边上两侧设置有电解液流通部6；
所述上盖5上设置有固定孔51、搅拌孔52、引线孔53和辅助孔54，通过固定孔51与箱体1顶面之间固定连接，且上盖5与箱体顶面之间设有垫片4，实现密封；所述搅拌孔52用于放置搅拌杆，与外部动力装置相连，对箱体1内的溶液进行搅拌，使得电解液整个过程处于均匀状态，同时可以帮助去除析氢反应吸附在阴极上的气泡，有助于材料质量的提高；所述辅助孔54用于放置温度计、PH计等监控溶液状态；导线通过引线孔53将电极与外部电源相连。
本发明的有益效果是：通过设计增加密封上盖，减少与空气的接触，提高了电沉积材料的质量，同时提高了电解液的利用率。在电沉积用密封电解槽的箱体及阴极、阳极支撑板上设置有不同的电解液流通部，保证化合物溶液可以自动保持在一定的高度，溶液经蠕动泵输送经第一侧壁11上的流通部进入电解槽，依次经过阴极支撑板、阳极支撑板，再由第三侧壁13上方流通部流出，进入密封储液器中，整个过程实现了自动化更新补给溶液，大大提高了制备的效率，同时避免了复杂庞大的电沉积装置；阴极支撑板及阳极支撑板均设计为可更换部件，从而实现了一槽多用，适用不同尺寸材料的制备；支撑槽可以设计为多种间距，可实现不同阴阳极间距的需求；阴极支撑板附加了用于固定基体的卡槽，避免基体电沉积过程中因应力造成的卷曲；该新型电解槽设计在提高了电解液的利用率的同时，有效提高了电沉积材料的质量。
附图说明
图1是本发明的一种电沉积用密封电解槽的整体结构示意图；
图2是本发明实施例的箱体的结构示意图；
图3是本发明实施例的阴极支撑板的结构示意图；
图4是本发明实施例的阴极支撑板的局部放大图；
图5是本发明实施例的阳极支撑板的结构示意图；
图6是本发明实施例的垫片的结构示意图；
图7是本发明实施例的上盖的结构示意图。
图8是本发明的一种电沉积用密封电解槽与外部动力装置构成的工作示意图。
图中：1箱体；2阴极支撑板；3阳极支撑板；4垫片；5盖板；6电解液流通部；7电极固定孔；8支撑槽；9卡槽；
11第一侧壁；12第二侧壁；13第三侧壁；14第四侧壁；15底面；
51固定孔；52搅拌孔；53引线孔；54辅助孔。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
如图1和图2和图6所示，是电沉积用密封电解槽整体的结构示意图，密封电解槽，包括箱体1、阴极支撑板2、阳极支撑板3、垫片4和盖板5，其特征在于，所述箱体1包括第一侧壁11、第二侧壁12、第三侧壁13、第四侧壁14和底面15，所述第一侧壁11上方设置有电解液流通部6，所述阴极支撑板2下方设置有电解液流通部6，所述阳极支撑板3上方设置有电解液流通部6，所述第二侧壁13上方和下方各设置有电解液流通部6。
本实施例的电沉积用密封电解槽箱体1中第一侧壁11和第三侧壁13相等，第二侧壁12和第四侧壁14相等。
第一侧壁11上的电解液流通部6的中心位于第一侧壁11垂直于底面的中心线上，阴极支撑板2上的电解液流通部6中心位于阴极支撑板2垂直于底面15的中心线上。阳极支撑板3上方对称分布2个电解液流通部6，其对称中心线即阳极支撑板3垂直于底面15的中心线。第三侧壁13上的电解液流通部6的中心位于第三侧壁13垂直于底面15的中心线上。
本实施例的电沉积用密封电解槽中电解液流通部6为槽或孔，其中第一侧壁11和第三侧壁13的电解液流通部6为孔，可连接玻璃管等，有利于外部设备的安装和连接。第三侧壁13下方的电解液流通部6作为电解液排放口。
如图3、图5所示，本实施例的电沉积用密封电解槽中阴极支撑板2和阳极支撑板3上分别设置有电极固定孔7二者保持同心，电极固定孔7的中心位于阴极支撑板2和阳极支撑板3垂直于底面15的中心线上，可以保证电沉积过程中阴阳极位置固定，同时便于引线外接电源。
在本实施例中，阴极支撑板2、阳极支撑板3设置成两套不同尺寸大小，以满足多种规格材料的需求；同时本实施例中阴极可置换为柱状阳极，通过搅拌孔52放置于密封电解槽中，用于电沉积管状金属，实现一槽多用。
本实施例的电沉积用密封电解槽的第二侧壁12和第四侧壁14上分别设置有支撑槽8，所述支撑槽8用于固定所述阴极支撑板2和阳极支撑板3，支撑槽8为4个。
如图4所示，本实施例中阴极支撑板2两侧设置有用于固定基体的卡槽9，避免基体电沉积过程中因应力造成的卷曲。
在其他具体实施例中，阴极支撑板2、阳极支撑板3可以设计为多种形式；支撑槽8可以根据不同需要设置在第二侧壁12和第四侧壁14上不同的位置，以满足不用阴阳极间距的调节，实现一槽多用。同时阴极支撑板2的卡槽9上还可增设紧固螺钉实现进一步的固定基体。
如图1和图7所示，本实施例的电沉积用密封电解槽设有上盖5，上盖5与箱体1之间采用垫片4密封，上盖5设置有固定孔51、搅拌孔52、引线孔53、辅助孔54，固定孔51为6个。电沉积用密封电解槽的箱体上设置有上盖可以避免电沉积过程暴露在空气中，减少与氧气的接触，一方面可以降低材料中的氧含量，提高质量；一方面可以减缓电解液的氧化，提高电解液利用率。
本实施例中搅拌孔52、辅助孔54在不使用时均采用密封螺丝进行密封，使用时采用空心螺丝。
图8是本发明的密封电解槽与外部动力装置相配合的工作示意图。储液器中溶液温度达到所需要求时，经由蠕动泵，通过蠕动泵专用管传送至第一侧壁11的电解液流通部6、经过阴极支撑板2下部的电解液流通部6、阳极支撑板3上部的电解液流通部6后，再由第三侧壁13上部的电解液流通部6流出电解槽，循环流回储液器中，实现电解液自动更新循环。
本实施例中三口烧瓶作为储液器，放置于加热套中加热。第一侧壁11与第三侧壁13上电解液流通部6通过玻璃管实现与外界相通，玻璃管一端进入电解槽后弯折90度并延伸至电解槽底部。本实施例电解液流通部6中的孔均与空心螺丝配合，便于玻璃管破裂后更换，螺丝中配合密封圈固定玻璃管以及密封电解槽。
在本发明的原理基础上，可以根据不同需求进行灵活多变的改装，以提高本电解槽的使用率和功能。
Claims (2)
1.一种电沉积用密封电解槽，其特征在于，所述的电沉积密封电解槽包括箱体(1)、阴极支撑板(2)、阳极支撑板(3)、垫片(4)和上盖(5)；所述箱体(1)是由第一侧壁(11)、第二侧壁(12)、第三侧壁(13)、第四侧壁(14)和底面(15)组成的顶部开口结构，其中，第一侧壁(11)与第三侧壁(13)相对，第二侧壁(12)和第四侧壁(14)相对；第二侧壁(12)和第四侧壁(14)上各开设有多个纵向的支撑槽(8)，支撑槽(8)与底面(15)相互垂直，且第二侧壁(12)和第四侧壁(14)上的支撑槽(8)一一相对，用于安装阴极支撑板(2)和阳极支撑板(3)，根据不同的电极距离要求选择不同的支撑槽(8)；所述的阴极支撑板(2)和阳极支撑板(3)，两侧竖直插入在箱体(1)上的支撑槽(8)中；所述阴极支撑板(2)和阳极支撑板(3)的上部设有电极固定孔(7)，用于固定电极；
所述第一侧壁(11)和第三侧壁(13)的上部设置有相对的电解液流通部(6)，第三侧壁(13)的下部设有电解液流通部(6)作为电解液排放口；
所述阴极支撑板(2)的底边中心位置上设置有电解液流通部(6)，所述阳极支撑板(3)顶边上两侧设置有电解液流通部(6)；
所述上盖(5)上设置有固定孔(51)、搅拌孔(52)、引线孔(53)和辅助孔(54)，通过固定孔(51)与箱体(1)顶面之间固定连接，且上盖(5)与箱体顶面之间设有垫片(4)，实现密封；所述搅拌孔(52)用于放置搅拌杆，与外部动力装置相连，对箱体(1)内的溶液进行搅拌，使得电解液整个过程处于均匀状态，同时帮助去除析氢反应吸附在阴极上的气泡，有助于材料质量的提高；所述辅助孔(54)用于放置温度计或PH计监控溶液状态；导线通过引线孔(53)将电极与外部电源相连。
2.根据权利要求1所述的一种电沉积用密封电解槽，其特征在于，所述阴极支撑板(2)两侧设置有用于固定基体的卡槽(9)。
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