CN115491740A - 一种静态外壁管状电镀铀装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种静态外壁管状电镀铀装置，包括铝管、钛管、导电拉杆、底座、铝管压块、钛管压块和导电弹片，导电拉杆下端固定于底座上，导电拉杆上由下至上依次套设铝管、铝管压块和钛管压块，第一锁紧螺母用于将铝管压紧密封于底座与铝管压块之间，钛管套设于铝管外并位于钛管压块与底座之间，第二锁紧螺母用于将钛管压紧密封于底座与钛管压块之间，钛管与铝管之间的环形空间中用于加入电镀液，钛管下端与底座之间以及钛管上端与铝管压块之间均设有冗余电镀液的储液空间，钛管内壁镀有铂金层，导电弹片一端固定于导电拉杆上，另一端接触铝管内壁。本发明可以有效提高铝管外壁铀镀膜的镀层均匀性，实现可适应不同长度铝管进行电镀的需求。

Description

一种静态外壁管状电镀铀装置
技术领域
本发明涉及电镀铀技术领域，特别是涉及一种静态外壁管状电镀铀装置。
背景技术
内嵌铀靶的电离室可用于生产反应堆裂变同位素，而管状电镀铀膜是铀靶的核心部分。已报道的可以进行管状电镀铀膜的基材包括铝、不锈钢等，其中铝基材的有机溶液管状电镀具有电镀效率高、成本较低等优点，成为目前广泛用于制备铀镀膜的工艺。
管状电镀铀，可以在电镀管的内壁镀铀，也可以在电镀管的外壁镀铀。目前报道的管状电镀铀主要是在电镀管内壁镀铀，外壁镀铀的报道较少。管状电镀铀需要在相应的电镀装置中进行，已报道的关于铝或者不锈钢基材的外壁管状电镀铀装置，包括：何佳恒等人设计了一套不锈钢基材的外壁管状电镀铀装置，可以在70mm长度的不锈钢管外壁进行电镀；将不锈钢管(阴极)固定在搅拌杆上，由电动搅拌机带动旋转，长80mm的圆筒形铂钛电极网(阳极)紧贴于电沉积槽的内壁，阴极和阳极间的距离约为1cm～1.5cm，电沉积槽与不锈钢管之间为电镀液(管状电沉积铀靶的制备和检测,化学研究与应用,2(2010)248-252)。然而，上述现有报道的外壁管状电镀铀装置，只能对同一管径同一长度或者不同管径同一长度的基材管进行电镀，无法兼容不同长度铝管进行电镀铀。对于管状电镀铀来说，阳极的形状也会影响铀镀膜的均一性。虽然相对于铂金棒来说，文献报道的圆筒形铂钛电极网制备的铀镀膜的均一性会有一定程度的提高，但是铀镀膜的镀层分布均匀性仍然较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种静态外壁管状电镀铀装置，以解决上述现有技术存在的问题，可以有效提高铝管外壁铀镀膜的镀层均匀性，实现可适应不同长度铝管进行电镀的需求。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种静态外壁管状电镀铀装置，包括铝管、钛管、导电拉杆、底座、铝管压块、钛管压块和导电弹片，所述导电拉杆下端固定安装于所述底座上，所述导电拉杆上由下至上依次套设所述铝管、所述铝管压块和所述钛管压块，所述铝管压块和所述钛管压块之间的所述导电拉杆上螺纹连接有第一锁紧螺母，用于将所述铝管压紧密封于所述底座与所述铝管压块之间，所述钛管套设于所述铝管外并位于所述钛管压块与所述底座之间，所述钛管压块上方的所述导电拉杆上螺纹连接有第二锁紧螺母，用于将所述钛管压紧密封于所述底座与所述钛管压块之间，所述钛管与所述铝管之间的环形空间中用于加入电镀液，所述钛管下端与所述底座之间以及所述钛管上端与所述铝管压块之间均设有冗余电镀液的储液空间，所述钛管内壁镀有铂金层，所述导电弹片一端固定于所述导电拉杆上，另一端接触所述铝管内壁，所述导电拉杆用于连接电源负极，所述钛管用于连接电源正极。
优选地，所述钛管上端与所述钛管压块的接触面以及所述钛管下端与所述底座的接触面之间均设有第一密封圈；所述铝管上端与所述铝管压块的接触面以及所述铝管下端与所述底座的接触面之间均设有第二密封圈。
优选地，所述铝管包括单台阶管和双台阶管，所述单台阶管为在所述铝管的一端设置台阶，所述双台阶管为在所述铝管的两端均设置所述台阶，所述台阶为外壁台阶或内壁台阶，两个所述铝管通过所述外壁台阶与所述内壁台阶能够相互拼接，所述外壁台阶和所述内壁台阶上均嵌套隔离环。
优选地，所述钛管压块上设有电镀液注入孔，用于向所述环形空间和所述储液空间注入电镀液。
优选地，所述铝管压块与所述铝管外径相等，所述底座上设有与所述铝管外径相等的凸台，所述铝管下端密封设置于所述凸台上。
优选地，所述底座上设有排液通道，所述排液通道一端连通所述钛管下端与所述底座之间的所述储液空间，另一端连接排液控制阀。
优选地，所述第一密封圈和所述第二密封圈均为外包裹聚四氟乙烯的丁腈橡胶圈。
优选地，所述隔离环为聚四氟乙烯环。
优选地，电源负极通过鳄鱼夹夹持所述导电拉杆实现连接。
优选地，所述铂金层厚度为2～5μm。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提供一种静态外壁管状电镀铀装置，在钛管和铝管压块、钛管和底座之间设置冗余电镀液的储液空间，可以将管状电镀的边沿效应部分迁移到电镀管道口上方和下方的冗余电镀液储存空间，一定程度上提高了管道外壁表面电流密度的分布均匀性，另外，将阳极设计为内壁镀铂金层的钛管，相较于铂金棒、圆筒形铂钛电极网来说，可以更好降低管状电镀的边沿效应影响，铝管外壁的表面电流密度分布更加均一，通过以上设计，最终明显提高了铝管外壁铀镀膜的镀层均匀性；当需要对不同长度铝管进行电镀铀时，仅需要更换不同高度的铝管压块，其余部件不变，即可在较低成本条件下实现兼容不同长度铝管进行电镀铀的目的。
进一步地，铝管端部外壁台阶和内壁台阶的设置，镀铀后两个铝管通过外壁台阶与内壁台阶能够相互拼接，形成更长的不同长度的镀铀膜铝管，从而达到不同结构电离室对镀铀膜铝管长度要求不同的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的静态外壁管状电镀铀装置的立体结构示意图；
图2为本发明提供的静态外壁管状电镀铀装置在铝管长度为L1时的剖面示意图；
图3为本发明提供的静态外壁管状电镀铀装置在铝管长度为L2时的剖面示意图；
图4为图2中A部分的局部放大示意图；
图5为本发明中在铝管的一端设置内壁台阶的剖面示意图；
图6为本发明中在铝管的一端设置外壁台阶的剖面示意图；
图7为本发明中在铝管的两端分别设置外壁台阶和内壁台阶的剖面示意图；
图中：100-静态外壁管状电镀铀装置、1-铝管、101-单台阶管、102-双台阶管、103-外壁台阶、104-内壁台阶、2-钛管、3-导电拉杆、4-底座、401-凸台、5-铝管压块、6-钛管压块、7-导电弹片、8-第一锁紧螺母、9-第二锁紧螺母、10-环形空间、11-储液空间、12-第一密封圈、13-第二密封圈、14-隔离环、15-电镀液注入孔、16-排液通道、17-排液控制阀、18-限位杆、19-限位台阶、20-盖板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种静态外壁管状电镀铀装置，以解决现有技术存在的问题，可以有效提高铝管外壁铀镀膜的镀层均匀性，实现可适应不同长度铝管进行电镀的需求。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-图7所示，本实施例提供一种静态外壁管状电镀铀装置100，包括铝管1、钛管2、导电拉杆3、底座4、铝管压块5、钛管压块6和导电弹片7，导电拉杆3下端固定安装于底座4上，导电拉杆3上由下至上依次套设铝管1、铝管压块5和钛管压块6，铝管压块5和钛管压块6之间的导电拉杆3上螺纹连接有第一锁紧螺母8，用于将铝管1压紧密封于底座4与铝管压块5之间，钛管2套设于铝管1外并位于钛管压块6与底座4之间，钛管压块6上方的导电拉杆3上螺纹连接有第二锁紧螺母9，用于将钛管2压紧密封于底座4与钛管压块6之间，钛管2与铝管1之间的环形空间10中用于加入电镀液，钛管2下端与底座4之间以及钛管2上端与铝管压块5之间均设有冗余电镀液的储液空间11，钛管2内壁镀有铂金层，导电弹片7一端固定于导电拉杆3上，另一端接触铝管1内壁，导电拉杆3用于连接电源负极，钛管2用于连接电源正极。
使用时，根据铝管1的长度选择合适高度的铝管压块5，将各部件进行安装连接，向环形空间10和储液空间11加入电镀液，接好电源正负极进行电镀。钛管2和铝管压块5、钛管2和底座4之间设置的冗余电镀液的储液空间11，可以将管状电镀的边沿效应部分迁移到电镀管道口上方和下方的冗余电镀液储液空间11，一定程度上提高了管道外壁表面电流密度的分布均匀性，另外，将阳极设计为内壁镀铂金层的钛管2，相较于铂金棒、圆筒形铂钛电极网来说，可以更好降低管状电镀的边沿效应影响，铝管1外壁的表面电流密度分布更加均一，通过以上设计，最终明显提高了铝管1外壁铀镀膜的镀层均匀性；当需要对不同长度铝管1进行电镀铀时，仅需要更换不同高度的铝管压块5，其余部件不变，即可在较低成本条件下实现兼容不同长度铝管进行电镀铀的目的。
如图2-图3所示，当将铝管1长度由L1更换为L2长度时，仅需要更换为不同高度的铝管压块5，其余部件不变。在一些实施例中，图2中铝管1长度L1为124mm，图3中铝管1长度L2为200mm。
在一些实施例中，钛管2上端与钛管压块6的接触面以及钛管2下端与底座4的接触面之间均设有第一密封圈12；铝管1上端与铝管压块5的接触面以及铝管1下端与底座4的接触面之间均设有第二密封圈13。通过第一密封圈12和第二密封圈13的设置，保证钛管2两端以及铝管1两端的连接密封性。
在一些实施例中，铝管1包括单台阶管101和双台阶管102，单台阶管101为在铝管1的一端设置台阶，双台阶管102为在铝管1的两端均设置台阶，台阶为外壁台阶103或内壁台阶104，两个铝管1通过外壁台阶103与内壁台阶104能够相互拼接，外壁台阶103和内壁台阶104上均嵌套隔离环14，外壁台阶103嵌套的隔离环用于阻止铀溶液电镀到拼接部分，外壁台阶103和内壁台阶104嵌套的隔离环14均可以增大与第二密封圈13的接触面积，形成更好的密封效果。如图5所示，在铝管1的一端设置内壁台阶104；如图6所示，在铝管1的一端设置外壁台阶103；如图7所示，在铝管1的两端分别设置外壁台阶103和内壁台阶104。镀铀后可以进行两根台阶管的拼接，形成更长的不同长度的镀铀膜铝管，达到不同结构电离室对镀铀膜铝管长度要求不同的目的。
在一些实施例中，钛管压块6上设有电镀液注入孔15，用于向环形空间10和储液空间11注入电镀液。电镀液注入孔15设置为至少一个，以方便电镀液的注入。
在一些实施例中，铝管压块5与铝管1外径相等，底座4上设有与铝管1外径相等的凸台401，铝管1下端密封设置于凸台401上，从而使得环形空间10与储液空间11的横截面大小相同。
在一些实施例中，底座4上设有排液通道16，排液通道16一端连通钛管2下端与底座4之间的储液空间11，另一端连接排液控制阀17。排液通道16包括互相连接的纵向排液通道和横向排液通道，纵向排液通道设置于钛管2下端与凸台401之间，纵向排液通道的直径为4mm，横向排液通道的直径为9mm，利于电镀液的排净。排液控制阀17为PP材质球阀。
在一些实施例中，第一密封圈12和第二密封圈13均为外包裹聚四氟乙烯的丁腈橡胶圈。隔离环14为聚四氟乙烯环。
在一些实施例中，电源负极通过鳄鱼夹夹持导电拉杆3实现连接，连接方便可靠。其中，导电拉杆3为不锈钢拉杆，通过限位杆18穿过导电拉杆3下端设置的通孔将导电拉杆3下端限位于底座4中的限位台阶19上，使导电拉杆3不能向上移动，底座4下端通过螺栓固定连接盖板20，将底座4下端进行封堵。其他实施例中，也可以将导电拉杆3通过螺纹锁入底座4。
在一些实施例中，第二锁紧螺母9为蝶形螺母；导电弹片7为黄铜弹片，既可以支撑铝管1，又可以导电连接导电拉杆3和铝管1，以使铝管1形成电镀装置的阴极。
在一些实施例中，钛管2连接电源正极，钛管2内壁镀铂金层，形成电镀装置的阳极；铂金层厚度为2～5μm，优选为2μm。
下面以具体实例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如图2所示，本具体实施例中，铝管1长度为124mm，外径42mm，内径37mm，可以为单台阶管或双台阶管，台阶可以为外壁台阶103和内壁台阶104，其中，外壁台阶103和内壁台阶的长度为5mm，厚度为1.25mm，外壁台阶103和内壁台阶104上均嵌套聚四氟乙烯隔离环14。钛管2外径63mm，内径61mm，长275mm，内壁铂金镀层厚度约2μm，连接电源正极。钛管2和铝管1同轴线设置。钛管压块6顶端到底座4底端的距离为352mm，钛管压块6直径80mm，高度46mm，在钛管压块6上设置2个直径5mm的孔，作为电镀液注入孔15，钛管压块6中间设置一个直径8.1mm的圆孔，用于导电拉杆3顶端第一螺纹段的穿过，第一螺纹段穿过钛管压块6后与第二锁紧螺母9(蝶形螺母)螺纹连接。导电拉杆3为不锈钢导电拉杆，与铝管1同轴线设置，其底端为非螺纹段，直径为14mm；非螺纹段与第一螺纹段之间设有第二螺纹段，第二螺纹段与第一锁紧螺母8螺纹连接；导电拉杆3总长368mm，导电拉杆3底端设有M6螺纹通孔，M6螺纹通孔中螺纹连接限位杆18，通过限位杆18限位于底座4底面的限位台阶19上。铝管压块5为不规则结构，最大直径44mm，高度131mm。储液空间的高度上下两端各30mm。底座4直径为118mm，底座4中设有电镀液的排液通道16，排液通道16末端连接PP材质球阀，控制液体排出，纵向的排液通道设置于钛管2与凸台401之间的底座4上，直径为4mm，横向的排液通道直径为9mm。底座4下端通过螺栓紧固连接盖板20。电源负极通过鳄鱼夹夹持导电拉杆3进行连接。导电弹片7为黄铜弹片，其一端通过螺栓锁紧在导电拉杆3上，另一端接触铝管1内壁，距离导电拉杆3顶端83mm。第一密封圈12内径59mm，外径65mm，厚度2.5mm，为外包裹聚四氟乙烯的丁腈橡胶圈。第二密封圈13内径37mm，外径44mm，厚度2mm，为外包裹聚四氟乙烯的丁腈橡胶圈。
电镀完成后，采用γ谱仪对静态铝管外壁电镀铀膜的厚度进行测量，结果表明采用本专利的设计后，铀膜均匀性很好，镀层均匀度偏差小于8％。
实施例2
如图3所示，本具体实施例中，将进行镀膜的铝管1的长度由124mm更改为200mm，在进行各部件安装时，除了需要将高度131mm的铝管压块5更换为高度55mm的铝管压块5，其他各部件大小尺寸均与实施例1中一致。
电镀完成后，采用γ谱仪对静态铝管外壁电镀铀膜的厚度进行测量，结果表明采用本专利的设计后，铀膜均匀性很好，镀层均匀度偏差小于8％。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种静态外壁管状电镀铀装置，其特征在于：包括铝管、钛管、导电拉杆、底座、铝管压块、钛管压块和导电弹片，所述导电拉杆下端固定安装于所述底座上，所述导电拉杆上由下至上依次套设所述铝管、所述铝管压块和所述钛管压块，所述铝管压块和所述钛管压块之间的所述导电拉杆上螺纹连接有第一锁紧螺母，用于将所述铝管压紧密封于所述底座与所述铝管压块之间，所述钛管套设于所述铝管外并位于所述钛管压块与所述底座之间，所述钛管压块上方的所述导电拉杆上螺纹连接有第二锁紧螺母，用于将所述钛管压紧密封于所述底座与所述钛管压块之间，所述钛管与所述铝管之间的环形空间中用于加入电镀液，所述钛管下端与所述底座之间以及所述钛管上端与所述铝管压块之间均设有冗余电镀液的储液空间，所述钛管内壁镀有铂金层，所述导电弹片一端固定于所述导电拉杆上，另一端接触所述铝管内壁，所述导电拉杆用于连接电源负极，所述钛管用于连接电源正极。
2.根据权利要求1所述的静态外壁管状电镀铀装置，其特征在于：所述钛管上端与所述钛管压块的接触面以及所述钛管下端与所述底座的接触面之间均设有第一密封圈；所述铝管上端与所述铝管压块的接触面以及所述铝管下端与所述底座的接触面之间均设有第二密封圈。
3.根据权利要求1所述的静态外壁管状电镀铀装置，其特征在于：所述铝管包括单台阶管和双台阶管，所述单台阶管为在所述铝管的一端设置台阶，所述双台阶管为在所述铝管的两端均设置所述台阶，所述台阶为外壁台阶或内壁台阶，两个所述铝管通过所述外壁台阶与所述内壁台阶能够相互拼接，所述外壁台阶和所述内壁台阶上均嵌套隔离环。
4.根据权利要求1所述的静态外壁管状电镀铀装置，其特征在于：所述钛管压块上设有电镀液注入孔，用于向所述环形空间和所述储液空间注入电镀液。
5.根据权利要求1所述的静态外壁管状电镀铀装置，其特征在于：所述铝管压块与所述铝管外径相等，所述底座上设有与所述铝管外径相等的凸台，所述铝管下端密封设置于所述凸台上。
6.根据权利要求1所述的静态外壁管状电镀铀装置，其特征在于：所述底座上设有排液通道，所述排液通道一端连通所述钛管下端与所述底座之间的所述储液空间，另一端连接排液控制阀。
7.根据权利要求2所述的静态外壁管状电镀铀装置，其特征在于：所述第一密封圈和所述第二密封圈均为外包裹聚四氟乙烯的丁腈橡胶圈。
8.根据权利要求3所述的静态外壁管状电镀铀装置，其特征在于：所述隔离环为聚四氟乙烯环。
9.根据权利要求1所述的静态外壁管状电镀铀装置，其特征在于：电源负极通过鳄鱼夹夹持所述导电拉杆实现连接。
10.根据权利要求1所述的静态外壁管状电镀铀装置，其特征在于：所述铂金层厚度为2～5μm。
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