CN205329189U - 一种制备金属多孔表面结构的镶嵌电镀装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于镶嵌镀技术领域，具体涉及一种制备金属多孔表面结构的镶嵌电镀装置。所述的制备金属多孔表面结构的镶嵌电镀装置，包括直流电源、阳极、金属粉末颗粒、阴极基体、电解液、纱网和电镀槽；阴极基体与直流电源的负极相连，阳极与直流电源的正极相连；电解液、阴极基体和阳极置于电镀槽中，电解液浸没阴极基体和阳极，阳极位于阴极基体的上方；阴极基体朝上的顶面为镶嵌电镀基层；金属粉末颗粒位于镶嵌电镀基层上面；纱网压覆固定在金属粉末颗粒上以防止金属粉末颗粒在电解液中漂浮。本实用新型以镶嵌镀为基础，将金属粉末以电镀的方法粘结在金属基体表面，从而获得具有与原表面不同特性的复合多孔表面。
Description
技术领域
本实用新型属于镶嵌镀技术领域，具体涉及一种制备金属多孔表面结构的镶嵌电镀装置。
背景技术
随着工业技术的发展，各行各业对于材料性能的要求越来越高。在许多情况下，单一的材料很难满足这些要求，所以对于复合材料的研究越来越引起人们的重视。
镶嵌镀是功能性电镀方法中的一种，利用这种方法可得到复合镀层，从而改变原有材料的性能，满足所需的条件。在以往的研究中，这种方法主要用来增强材料的硬度、耐磨性、耐高温性，一般用于制作硬质材料加工用的切削刀具或者是异形工具等，例如最为常见的就是在普通钢材中镶嵌镀上金刚石颗粒来制作钻头、磨具等。
在过去的研究中，关于镶嵌镀对于表面结构的形成的影响没有进行过多的探讨，也没有采用此方法制备出适用于其他方面所需的材料，比如强化传热方面。以往经常采用的制备多孔表面的方法有电沉积、脱合金或者电化学腐蚀等，但这些工艺制备出的多孔表面结构不稳定，容易发生脱落，并且其工艺过程较为复杂，效率较低，化学能耗较大。
实用新型内容
为了克服现有技术的不足和缺点，本实用新型的目的在于提供一种制备金属多孔表面结构的镶嵌电镀装置。
本实用新型的目的通过下述技术方案实现：
一种制备上述金属多孔表面结构的镶嵌电镀装置，包括直流电源、阳极、金属粉末颗粒、阴极基体、电解液、纱网和电镀槽；阴极基体与直流电源的负极相连，阳极与直流电源的正极相连；电解液、阴极基体和阳极置于电镀槽中，电解液浸没阴极基体和阳极，阳极位于阴极基体的上方；阴极基体朝上的顶面为镶嵌电镀基层；金属粉末颗粒位于镶嵌电镀基层上面；纱网压覆固定在金属粉末颗粒上以防止金属粉末颗粒在电解液中漂浮；
所述的阴极基体和阳极水平放置；
所述的纱网的孔径不超过金属粉末颗粒的粒径；
优选的，所述的纱网为铜纱网；
优选的，所述的金属粉末颗粒的粒径优选为20～50μm；
所述的阳极面积足够大以使阴极基体获得均匀的电流密度；
优选的，所述的制备金属多孔表面结构的镶嵌电镀装置还包括垫块；垫块置于电镀槽底部，垫块上固定阴极基体；
本实用新型相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
(1)本实用新型不同于以往的使用电沉积、脱合金或者电化学腐蚀技术来获得多孔表面，提供了一种制备金属多孔表面结构的镶嵌电镀装置，该装置以镶嵌镀为基础，将金属粉末以电镀的方法粘结在金属基体表面，从而获得具有与原表面不同特性的复合多孔表面。
(2)本实用新型采用纱网覆盖并压住以固定金属粉末颗粒可有效避免金属粉末颗粒在电解液中漂浮。
附图说明
图1是本实用新型制备金属多孔表面结构的镶嵌电镀装置的结构示意图。
图2是实施例2制备得到的铜多孔表面结构的SEM图。
图3是实施例3制备得到的铜多孔表面结构的SEM图。
图4是实施例4制备得到的铜多孔表面结构的SEM图。
图5是实施例5制备得到的铜多孔表面结构的SEM图。
图6是实施例6制备得到的铜多孔表面结构的SEM图。
图7是实施例7制备得到的铜多孔表面结构的SEM图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例1
如图1所示，一种制备金属多孔表面结构的镶嵌电镀装置，包括直流电源1、阳极2、金属粉末颗粒3、阴极基体4、电解液5、纱网7和电解槽8；阴极基体4与直流电源1的负极相连，阳极2与直流电源1的正极相连；电解液5、阴极基体4和阳极2置于电镀槽8中，电解液5浸没阴极基体4和阳极2，阳极2位于阴极基体4的上方；阴极基体4朝上的顶面为镶嵌电镀基层；金属粉末颗粒3位于镶嵌电镀基层上面；纱网7压覆固定在金属粉末颗粒3上以防止金属粉末颗粒3在电解液5中漂浮；
所述的阴极基体4和阳极2水平放置；
所述的纱网7的孔径不超过金属粉末颗粒3的粒径；
优选的，所述的纱网7为铜纱网；
优选的，所述的金属粉末颗粒3的粒径优选为20～50μm；
所述的阳极2面积足够大以使阴极基体4获得均匀的电流密度；
优选的，所述的制备金属多孔表面结构的镶嵌电镀装置还包括垫块6；垫块6置于电镀槽8底部，垫块6上固定阴极基体4。
实施例2
一种金属多孔表面结构的制备方法，包含如下步骤：
(1)阴极基体和阳极的预处理：在本实施例中，选择紫铜作为阴极基体，打磨至Ra<0.2μm，并用酒精冲洗并快速吹干；然后用120g/L的NAOH溶液和质量百分比为5％的HCL溶液分别清洗阴极基体，每次清洗时长为30s，在清洗时，应采用先碱洗后酸洗的方式；选择紫铜作为阳极，电镀前，打磨去除氧化层，同样用酒精冲洗并快速吹干；
(2)将球形铜粉颗粒浸泡在由CuSO4溶液与H2SO4溶液配置的电解液中(其中CuSO40.4M，H2SO41.5M)，润湿铜粉颗粒，然后取出铜粉颗粒均匀铺在经过预处理的紫铜阴极基体表面，用铜丝网压覆固定铜粉颗粒和紫铜阴极基体，使其压紧在一起，可有效防止铜粉颗粒飘散，保证了电镀的均匀性；
(3)参照实施例1中的装置，将步骤(2)中固定在一起的铜粉颗粒和紫铜阴极基体与紫铜阳极一起缓慢的浸入电解液中，其中，紫铜阴极基体与直流电源的负极相连，紫铜阳极与直流电源的正极相连；紫铜阳极位于紫铜阴极基体的上方，紫铜阴极基体和紫铜阳极上下水平放置；然后开始静置0.5h；静置完成后，设置直流电源电流为0.0003A/mm2，电镀时间为0.5h，开始电镀；
(4)电镀结束后，将紫铜阴极基体从电镀槽中缓慢的移出，用去离子水与酒精冲洗干净并快速吹干，即可得到电镀有球形铜粉颗粒的多孔结构表面(图2)，铜粉之间以及铜粉与基板之间结合效果好，对传热的增强效果好。
实施例3
电镀直流电源电流为0.0002A/mm2，电镀时间为0.5h，其他步骤同实施例2；制得的的多孔表面结构如图3，铜粉之间结合力小，铜粉与基板之间结合力小。结构不稳定，对传热的增强效果弱。
实施例4
电镀直流电源电流为0.0006A/mm2，电镀时间为0.5h，其他步骤同实施例2；制得的多孔表面结构如图4，铜粉之间结合力大，铜粉与基板之间结合力小。孔隙过于密集，对传热的增强效果不显著.
实施例5
电镀直流电源电流为0.0002A/mm2，电镀时间为1h，其他步骤同实施例2；制得的多孔表面结构如图5，铜粉之间结合力小，铜粉与基板之间结合力小。结构不稳定，对传热的增强效果弱。
实施例6
电镀直流电源电流为0.0003A/mm2，电镀时间为1h，其他步骤同实施例2；制得的多孔表面结构如图6，铜粉之间结合力大，铜粉与基板之间结合力略小。结构孔隙密集，对传热的增强效果弱。
实施例7
电镀直流电源电流为0.0006A/mm2，电镀时间为1h，其他步骤同实施例2；制得的多孔表面结构如图7，铜粉之间结合力大，铜粉与基板之间结合力小。结构孔隙过于密集，对传热的增强效果不显著。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种制备金属多孔表面结构的镶嵌电镀装置，其特征在于：包括直流电源、阳极、金属粉末颗粒、阴极基体、电解液、纱网和电镀槽；阴极基体与直流电源的负极相连，阳极与直流电源的正极相连；电解液、阴极基体和阳极置于电镀槽中，电解液浸没阴极基体和阳极，阳极位于阴极基体的上方；阴极基体朝上的顶面为镶嵌电镀基层；金属粉末颗粒位于镶嵌电镀基层上面；纱网压覆固定在金属粉末颗粒上。
2.根据权利要求1所述的制备金属多孔表面结构的镶嵌电镀装置，其特征在于：
所述的阴极基体和阳极水平放置。
3.根据权利要求1所述的制备金属多孔表面结构的镶嵌电镀装置，其特征在于：
所述的纱网的孔径不超过金属粉末颗粒的粒径。
4.根据权利要求1所述的制备金属多孔表面结构的镶嵌电镀装置，其特征在于：
所述的纱网为铜纱网。
5.根据权利要求1所述的制备金属多孔表面结构的镶嵌电镀装置，其特征在于：
所述的金属粉末颗粒的粒径为20～50μm。
6.根据权利要求1所述的制备金属多孔表面结构的镶嵌电镀装置，其特征在于：
所述的阳极面积足够大以使阴极基体获得均匀的电流密度。
7.根据权利要求1所述的制备金属多孔表面结构的镶嵌电镀装置，其特征在于：
所述的制备金属多孔表面结构的镶嵌电镀装置还包括垫块；垫块置于电镀槽底部，垫块上固定阴极基体。
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| CN105442004A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-03-30 | 华南理工大学 | 一种金属多孔表面结构及其制备方法与镶嵌电镀装置 |
| WO2018196241A1 (zh) * | 2017-04-25 | 2018-11-01 | 广东工业大学 | 一种电泳辅助微纳颗粒熔融自组装表面改性设备 |
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| CN105442004A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-03-30 | 华南理工大学 | 一种金属多孔表面结构及其制备方法与镶嵌电镀装置 |
| CN105442004B (zh) * | 2015-12-31 | 2018-06-22 | 华南理工大学 | 一种金属多孔表面结构及其制备方法与镶嵌电镀装置 |
| WO2018196241A1 (zh) * | 2017-04-25 | 2018-11-01 | 广东工业大学 | 一种电泳辅助微纳颗粒熔融自组装表面改性设备 |
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