CN202064019U - 一种多功能阳极氧化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种多功能阳极氧化装置，特别涉及电流监控、样品放置和清洗的多功能阳极氧化装置，包括：阳极氧化槽、阴极、电流监控系统、水循环系统、多功能阳极放样槽；所述的电流监控系统可以监控实验电流并直接绘出I-t曲线；所述的水循环系统不仅具有常规的冷却作用还能在实验完成后清洗样品；所述的多功能阳极放样槽可以控制阳极氧化的图形。该装置在同样的阳极氧化条件下提高了图案的可控性，实验监控性，从而提高了常用阳极氧化装置的整体性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种多功能阳极氧化装置，特别涉及电流监控、样品的放置和清洗的多功能阳极氧化装置。
背景技术
TiO2纳米管由于具有优异的性能使其在自洁材料、介电材料、催化剂载体、气敏传感器、光解水制氢、染料敏化太阳能电池和光催化降解污染物等领域得到了广泛应用。制备TiO2纳米管可采用阳极氧化法、模板合成法、水热合成法、微波合成法、电化学沉积法等，其中阳极氧化法操作简单、工艺参数易于控制，是一种制备纳米管阵列的常用方法。
目前采用阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列通常是在普通阳极氧化槽中搭建电极，在一定电压下生长纳米管阵列薄膜。当采用这种传统的阳极氧化装置在导电玻璃等易腐蚀材料为衬底的钛膜上进行阳极氧化时会出现许多问题，如易腐蚀衬底的背面保护、电解液不均匀导致的样品分层、钛膜上阳极氧化中微小电流变化的监控等，因此传统的阳极氧化装置不能很好满足实验的需要。
发明内容
本实用新型解决了易腐蚀衬底的放置问题，提供了一种可以监控工作电流，控制氧化图形和自动清洗样品的阳极氧化装置，提高了常用阳极氧化装置的性能。
本实用新型提供了一种多功能阳极氧化装置，包括：阳极氧化槽、阴极、电流监控系统、水循环系统、多功能阳极放样槽；
阴极位于阳极氧化槽中；
阳极样品被放置于多功能可拆卸阳极放样槽中。
多功能可拆卸阳极放样槽带有阳极电极，可固定于电解槽外部的中间位置。将镀于易腐蚀衬底上的样品面对电解槽内放置于多功能放样槽中，压下固定桩，弹簧施压将样品固定，由于易腐蚀衬底的背部不接触电解液，所以背部不会腐蚀。调节电解槽内部的多图形挡片选择所需要的阳极氧化图形，同时调节带有电极的外部挡片使样品和电极接触导通并控制样品阳极氧化的区域。
实验开始时打开电流监控系统，在实验中可记录电流变化，绘出I-t曲线并根据需要自动保存。
实验中关闭水循环系统的排放和注入端口，打开循环水泵。二次去离子水在加热部的循环流动可使加热均匀；若需冷却，二次去离子水循环亦可降低工作温度。当实验结束时，关闭两个水循环端口，打开排放端口，将电解液从电极槽底部排出，待排放完毕后，关闭排放端口同时打开注入端口，注入一定体积的二次去离子水，在磁子的搅拌下温和的清洁阴极碳棒和阳极样品上的电解液的残留。
因此，本实用新型提供一种多功能阳极氧化装置，其特征在于，包括：阳极氧化槽、阴极、电流监控系统、水循环系统、多功能阳极放样槽；
所述的阴极位于阳极氧化槽中；
所述的水循环系统位于阳极氧化槽的下半部，二次去离子水的循环使加热均匀并起到冷却的作用，在实验结束后水循环的下部排放系统可以使电解液从底部排除，然后注入的二次去离子水在磁子的搅拌下清除阴极碳棒和阳极样品上电解液的残留；
所述的电流监控系统，可以监控实验电流的变化并直接绘出I-t曲线；
所述的多功能阳极放样槽带有多图形挡片装置和防漏橡胶，可以控制样品氧化的区域和图形，同时排除了不同衬底的背部腐蚀问题。
本实用新型提供一种阳极氧化装置，其特征在于：所述的阴极为可调节碳棒，可根据需要调节高度。
本实用新型提供一种阳极氧化装置，其特征在于：所述的阳极氧化槽还带有平行移动轨道，根据实验要求调节阴阳两极之间的距离并带刻度用于记录。
本实用新型提供一种阳极氧化装置，其特征在于：所述的阳极氧化装置带有磁子搅拌系统，所述的磁子搅拌系统位于阳极氧化槽的下半部，并带有控制装置，调节磁子的转速。
本实用新型提供一种阳极氧化装置，其特征在于：所述的阳极氧化装置带有加热设备，所述的加热设备在阳极氧化槽的下部，分成两个加热区域和一个控制区域，控制区域带有温传感、调节装置和计时器。
本实用新型提供一种阳极氧化装置，其特征在于：所述的阳极氧化装置带有水循环系统，所述的水循环系统在阳极氧化槽的底部。
本实用新型提供一种阳极氧化装置，其特征在于：所述的水循环系统分为注入端、循环管道、循环动力和排放端口；所述的注入端位于阳极氧化槽中下部，为二次去离子水的注入端；所述的循环管道是带有隔热保护的塑料管环形的分布于阳极氧化槽的底部；所述的循环动力为小型水泵；所述的排放端口位于阳极氧化槽的底部并带有开关闸口。
本实用新型提供一种阳极氧化装置，其特征在于：所述的阳极氧化装置带有多功能阳极样品放样槽，所述的多功能阳极放样槽位于阳极氧化槽的一侧，根据实验要求拆装。
本实用新型提供一种阳极氧化装置，其特征在于：所述的多功能阳极放样槽分为多层图形挡片和放样槽；所述的多层图形挡片位于阳极氧化槽的内侧，所述的挡片上布有实验所需图形。
本实用新型提供一种阳极氧化装置，其特征在于：所述的放样槽带有正极接线端、上下调节外挡片、固定卡样槽；所述的正极接线端为铜片，所述的上下调节外挡片带有刻度，所述的固定卡样槽带有固定桩和伸缩弹簧。
本实用新型提供一种阳极氧化装置，其特征在于：所述的阳极氧化装置带有电流监控系统，所述的电流监控系统接联入实验电路。
附图说明
图1为本实用新型的多功能阳极氧化装置的平面示意图。
图2为本实用新型的多功能阳极放样槽的平面示意图。
图3为本实用新型的多图形挡片的平面示意图。
图4为本实用新型的实施例2的I-t曲线
具体实施方式
为了使本实用新型的所要解决的问题、技术特点等更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进一步的详细说明。
如图1所示，本实施例公开了一种多功能阳极氧化装置，该装置包括带量程的封闭电解槽1、多功能水循环系统2、磁力搅拌系统和温控系统3、多功能可拆卸阳极放样槽4、多图形内部挡片5、阴极碳棒和移动轨道6、稳压电源7、电流监控系统8。
其中多功能水循环系统2还包括二次去离子水注入端口21、循环端口22和23、水循环动力24、排放端口25。如需加热时，关闭循环端口22和23，打开水循环动力24，二次去离子水在加热部的循环流动可使加热均匀；若需冷却，二次去离子水循环亦可降低工作温度。实验结束后关闭水循环端口22、23和水循环动力24，打开排放端口25，将电解液从电解槽底部排出，排放完毕后，关闭排放端口25，打开注入端口21，注入一定体积的二次去离子水，在磁子的搅拌下温和的清洁阴极碳棒和阳极样品上的电解液的残留，清洁完毕后打开排放端口25将清洗残液排出。
磁力搅拌系统和温控系统3带有磁子转速控制器31、双端加热丝32、温度控制33。装置采用的双端加热使温度更均匀，同时置于电解槽下部的磁力搅拌系统和温控系统使实验操作更方便。
如图2所示多功能可拆卸阳极放样槽4包括加电极的外部挡片41、防漏橡胶42、固定桩43、卡样抵片44。实验时将多功能可拆卸阳极放样槽4卡在电解槽中部，然后将样品放入槽中，移动加电极的外部挡片41和样品接触导通，压下固定桩43，卡样抵片44在弹簧的推力下压紧样品。加电极的外部挡片带有刻度，其上下移动可以控制样品的阳极氧化区域大小。由于样品的背部没有接触电解液所以解决了衬底的背部腐蚀问题。
如图3所示的多图形内部挡片5带有两片塑料图形板51，每个塑料图形板上有六种图形，保持一个板不动，转动另一个可组成更多图形，实现阳极氧化的图形化。多图形内部挡片5还带有旋转螺钉52、定位孔53，调节旋转螺钉52使塑料图形板51转动，当转动到和放样槽外部挡片位置一致时，锁定点位孔53。
电流监控系统8接入实验电路。当实验开始时打开监控用表81，将监控用表接入实验用机82。对于沉积在衬底上的钛膜，由于膜的厚度很薄，要求实验 中的电压较小，较大的电压将在短时间内腐蚀样品。这样对实验中的小电流监控就显得更加的重要。
实施例1
素材：剖光清洗后的钛箔(15*15mm)
1.测试环境温度，选择预加热或预冷却。
2.装多功能放样槽，将样品固定在放样槽中。调节外部挡片使氧化区域为(10*10mm)，按下固定桩，卡样片将钛箔固定，同时钛箔和外部挡片上的电极接通。
3.调节电解槽中的多图形挡片，根据实验需要选择正方形图形后，对准定位孔。
4.将阴极碳棒调节到样品等高的位置，距离样品40mm
5.将0.3wt％NH4F的C2H6O2水溶液导入电解槽中，电压调节到45V，时间设定为10h；接通电路同时打开电流监控系统；打开磁子搅拌，调节磁子转速。
6.实验结束后，关闭实验电路，同时自动保存I-t曲线。
7.打开水循环系统的排放端口，将电解液排出后关闭排放端口，同时关闭两个循环端口，打开注入端口注入超过样品高度的二次去离子水，在高速磁子搅拌下，清洗残留在阳极样品和阴极碳棒上的电解液，清洗3-5min。待清洗完毕排出清洗后的二次去离子水。在恒温条件下得到所需图形区域的阳极氧化样品。
实施例2
素材：Rf溅射沉积在导电玻璃上的钛膜(膜厚1.2μm尺寸20*20mm)
1.测试环境温度(5℃)，为了避免温度对实验的影响需要把温度升高到20 ℃。打开加热装置，调节电流为(0.5A)。同时启动水循环动力，储存于循环水管中的二次去离子水开始循环使加热均匀。
2.装多功能放样槽，将沉积钛膜端面对电解槽固定于放样槽中。调节外部挡片使氧化区域为(20*10mm)，按下固定桩，卡样片将样品固定，同时钛膜和外部挡片上的电极接通。
3.调节电解槽中的多图形挡片，根据实验需要选择长方形图形后，对准定位孔。
4.将阴极碳棒调节到样品等高的位置，距离样品35mm。
5.将0.2wt％NH4F的C2H6O2水溶液导入电解槽中，电压调节到8V，时间设定为1h；接通电路同时打开电流监控系统；打开磁子搅拌，调节磁子转速。
6.实验结束后，关闭实验电路，同时自动保存I-t曲线。在实验中由于钛膜的厚度比较薄，试验中需要采用小电压氧化，同时在实验中要随时观察电流的变化，当电流突然快速增大时应当切断电路使实验停止。
7.打开水循环系统的排放端口，将电解液排出后关闭排放端口，同时关闭两个循环端口，打开注入端口注入超过样品高度的二次去离子水，在高速磁子搅拌下，清洗残留在阳极样品和阴极碳棒上的电解液，清洗3-5min。待清洗完毕排出清洗后的二次去离子水。在恒温条件下得到所需图形区域的阳极氧化样品，且背部未腐蚀。
Claims (11)
1.一种多功能阳极氧化装置，其特征在于，包括：阳极氧化槽、阴极、电流监控系统、水循环系统、多功能阳极放样槽；
所述的阴极位于阳极氧化槽中；
所述的水循环系统位于阳极氧化槽的下半部，二次去离子水的循环使加热均匀并起到冷却的作用，在实验结束后水循环的下部排放系统可以使电解液从底部排除，然后注入的二次去离子水在磁子的搅拌下清除阴极碳棒和阳极样品上电解液的残留；
所述的电流监控系统，可以监控实验电流的变化并直接画出I-t曲线；
所述的多功能阳极放样槽带有多图形挡片装置和防漏橡胶，可以同时控制样品氧化的区域和图形，同时排除了不同衬底的背部腐蚀问题。
2.根据权利要求1所述的阳极氧化装置，其特征在于：所述的阴极为可调节碳棒，根据实验需要调节高度。
3.根据权利要求1所述的阳极氧化装置，其特征在于：所述的阳极氧化槽还带有平行移动轨道，根据实验要求调节阴阳两极之间的距离并带刻度用于记录。
4.根据权利要求1所述的阳极氧化装置，其特征在于：所述的阳极氧化装置带有磁子搅拌系统，所述的磁子搅拌系统位于阳极氧化槽的下半部，并带有控制装置，调节磁子的转速。
5.根据权利要求1所述的阳极氧化装置，其特征在于：所述的阳极氧化装置带有加热设备，所述的加热设备在阳极氧化槽的下部，分成两个加热区域和一个控制区域，控制区域带有温传感、调节装置和计时器。
6.根据权利要求1所述的阳极氧化装置，其特征在于：所述的阳极氧化装置带有水循环系统，所述的水循环系统在阳极氧化槽的底部。
7.根据权利要求6所述的阳极氧化装置，其特征在于：所述的水循环系统分为注入端、循环管道、循环动力和排放端口；所述的注入端位于阳极氧化槽中下部，为二次去离子水的注入端；所述的循环管道是带有隔热保护的塑料管环形的分布于阳极氧化槽的底部；所述的循环动力为小型水泵；所述的排放端口位于阳极氧化槽的底部并带有开关闸口。
8.根据权利要求1所述的阳极氧化装置，其特征在于：所述的阳极氧化装置带有多功能阳极样品放样槽，所述的多功能阳极放样槽位于阳极氧化槽的一侧，根据实验要求拆装。
9.根据权利要求8所述的阳极氧化装置，其特征在于：所述的多功能阳极放样槽分为多层图形挡片和放样槽；所述的多层图形挡片位于阳极氧化槽的内侧，挡片上布有实验所需图形。
10.根据权利要求9所述的阳极氧化装置，其特征在于：所述的放样槽带有正极接线端、上下调节外挡片、固定卡样槽；所述的正极接线端为铜片，所述的上下调节外挡片带有刻度，所述的固定卡样槽带有固定桩和伸缩弹簧。
11.根据权利要求1所述的阳极氧化装置，其特征在于：所述的阳极氧化装置带有电流监控系统，所述的电流监控系统接联入实验电路。
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