CN213013147U - 一种滚动搅拌式线状微阳极电沉积装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种滚动搅拌式线状微阳极电沉积装置，包括阴极基底、阳极桨、直线状微阳极、电沉积电源和电解液，其特征在于：它还包括滚动桨。阳极桨底部设置有凹槽。滚动桨包括圆形旋转杆和包裹圆形旋转杆的柔性毛刷。滚动桨可转动地固定于凹槽内，直线状微阳极置于2个滚动桨中间。滚动桨的旋转轴线与直线状微阳极平行。柔性毛刷与阴极基底轻微接触。此装置沉积定域性更好，加工精度更高，沉积速度更快，加工效率更高，电沉积件质量更好。

Description

一种滚动搅拌式线状微阳极电沉积装置

技术领域

本实用新型属于电化学加工领域，特别是涉及一种滚动搅拌式线状微阳极电沉积加工装置。

背景技术

直线状微阳极扫描式电沉积是一种工作方式独特的、可获得极高厚度均匀性的新型电沉积加工方法（申请号为201810456008.1）。它以直线状微阳极贴近阴极表面往复直线运动的方式实现金属层逐层堆叠，进而获得极高厚度均匀性的电沉积制件。但是，基于单根线状微阳极进行电沉积加工，效率非常低，无法很好满足应用需求。因此，研究者开发出多根直线状微阳极并行工作的新模式，如申请号为201910158272.7和201910310746.5的实用新型专利所描述，以期获得更高的加工效率。但是，实际效果仍不够理想，主要原因是：(1)处于搅拌桨下表面中心处的惰性直线状微阳极因面积小极易析氧并形成大量气泡，这些气泡因加工间隙小、电解液流速慢而无法被及时排离，会导致诸如电铸制件针孔增多、沉积速度慢等一系列问题；(2) 加工间隙内传质较慢，它既限制了极限电流密度的提高，可施加电沉积速度（加工效率）的增大，又易衍生多种沉积缺陷。此外，现有的直线状微阳极扫描式电沉积方法不可避免地存在电流外溢现象，严重地降低了电沉积加工的定域性和加工精度。因此，有必要提供一种定域性更好、电沉积效率更高的直线状微阳极扫描式电沉积加工装置。

发明内容

本实用新型目的在于提供一种新的滚动搅拌式线状微阳极电沉积加工装置，以进一步提高沉积速度，减少沉积缺陷，改善加工质量。

一种滚动搅拌式线状微阳极电沉积装置，包括阴极基底、阳极桨、直线状微阳极、电沉积电源和电解液，其特征在于：它还包括滚动桨；所述的阳极桨底部设置有凹槽；所述的滚动桨包括圆形旋转杆和包裹圆形旋转杆的柔性毛刷；所述的滚动桨可转动地固定于凹槽内；所述的直线状微阳极置于2个滚动桨中间；所述的滚动桨的旋转轴线与直线状微阳极平行；所述的柔性毛刷与阴极基底轻微接触。

所述的直线状微阳极固定于阳极桨的底部，且其最下沿与阳极桨的底部平齐。

所述的滚动桨与直线状微阳极的水平距离可调。

所述的阳极桨可相对于阴极基底作往复直线运动。

所述的滚动桨的转动方向相同，且转速可调、转向可变。滚动桨同向转动的目的是：实现阳极桨底部电解液由进到出的连续过程，起到对溶液的传递作用，及时更新电极之间的电解液，促进产物排除。

所述的圆形旋转杆的材质为聚丙烯。

所述的柔性毛刷的材质为聚丙烯。

所述的电沉积电源的负极与阴极基底相连接，正极与直线状微阳极相连接。

与现有技术相比，本实用新型显著特点和优势为：

1、沉积定域性更好，加工精度更高。

布置于直线状微阳极两侧的电绝缘滚动桨能对电场线起到良好屏蔽作用，可有效防止电流外溢至非意向沉积区，使得瞬时电沉积区域更小，沉积定域性更好，加工精度也更高。

2、沉积速度更快，加工效率更高。

在本专利中，滚动桨可充当电沉积微空间的电解液搅拌外部动力源，以同向转动方式，为外部电解液持续快速进入并快速流出阳极桨底部电沉积微空间提供动力，大幅提高了传质速度，有效解决了现有直线状微阳极扫描式电沉积所存在的传质受限难题。良好的传质条件能及时补充电沉积反应所需金属阳离子，提高极限电流密度，加快沉积速度。

3、电沉积件质量更好。

在电化学反应过程中，惰性阳极会不可避免地发生析氧现象，当传质条件较差时，阴极表面也会析出氢气。这些析出的氢气氧气小泡在传质条件差的情况下极易吸附在阴阳极表面。它们的存在一方面会导致电沉积件出现大量针孔缺陷，量多时会堵塞加工间隙，导致严重传质受限，进而引发一系列电沉积缺陷。本实用新型专利引入了滚动桨进行强制对流传质，避免了现有技术存在的传质受限现象，大幅提高了电沉积制件质量。

附图说明

图1为本实用新型装置的剖面图。

图2为未设置滚动桨的电场线分布示意图。

图3为本实用新型的电场线分布示意图。

图4为滚动桨促进电解液流动的示意图。

图中，1、阴极基底；2、阳极桨；2-1、凹槽；3、滚动桨；3-1、圆形旋转杆；3-2、柔性毛刷；4、直线状微阳极；5、电沉积电源；6、电解液。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

如图1所示，本实用新型装置中包括阴极基底1、阳极桨2、直线状微阳极4、电沉积电源5和电解液6，它还包括滚动桨3。阳极桨2底部设置有凹槽2-1。滚动桨3包括聚丙烯材质的圆形旋转杆3-1和包裹圆形旋转杆3-1的聚丙烯材质的柔性毛刷3-2，滚动桨3可转动地固定于凹槽2-1内。直线状微阳极4置于2个滚动桨2中间，滚动桨3的旋转轴线与直线状微阳极4平行。柔性毛刷3-2与阴极基底1轻微接触。

直线状微阳极4固定于阳极桨2的底部，且其最下沿与阳极桨2的底部平齐。滚动桨3的外径与直线状微阳极4的水平距离调整在5~20mm范围内。电沉积电源5的负极与阴极基底1相连接，正极与直线状微阳极4相连接。

接通电沉积电源5，阳极桨2相对于阴极基底1作往复直线运动。滚动桨3转向相同，调整滚动桨3的转速，使滚动桨3的最大线速度大于往复直线运动的速度。当沉积层达到预期厚度要求时，断开电沉积电源5，获得沉积层。

Claims (9)

1.一种滚动搅拌式线状微阳极电沉积装置，包括阴极基底（1）、阳极桨（2）、直线状微阳极（4）、电沉积电源（5）和电解液（6），其特征在于：它还包括滚动桨（3）；所述的阳极桨（2）底部设置有凹槽（2-1）；所述的滚动桨（3）包括圆形旋转杆（3-1）和包裹圆形旋转杆（3-1）的柔性毛刷（3-2）；所述的滚动桨（3）可转动地固定于凹槽（2-1）内；所述的直线状微阳极（4）置于2个滚动桨（3）中间；所述的滚动桨（3）的旋转轴线与直线状微阳极（4）平行；所述的柔性毛刷（3-2）与阴极基底（1）轻微接触。

2.根据权利要求1所述的一种滚动搅拌式线状微阳极电沉积装置，其特征在于：所述的直线状微阳极（4）固定于阳极桨（2）的底部，且其最下沿与阳极桨（2）的底部平齐。

3.根据权利要求1所述的一种滚动搅拌式线状微阳极电沉积装置，其特征在于：所述的滚动桨（3）与直线状微阳极（4）的水平距离可调。

4.根据权利要求1所述的一种滚动搅拌式线状微阳极电沉积装置，其特征在于：所述的阳极桨（2）可相对于阴极基底（1）作往复直线运动。

5.根据权利要求1所述的一种滚动搅拌式线状微阳极电沉积装置，其特征在于：所述的滚动桨（3）的转动方向相同，且转速可调、转向可变。

6.根据权利要求1所述的一种滚动搅拌式线状微阳极电沉积装置，其特征在于：所述的圆形旋转杆（3-1）的材质为聚丙烯。

7.根据权利要求1所述的一种滚动搅拌式线状微阳极电沉积装置，其特征在于：所述的柔性毛刷（3-2）的材质为聚丙烯。

8.根据权利要求1所述的一种滚动搅拌式线状微阳极电沉积装置，其特征在于：所述的电沉积电源（5）的负极与阴极基底（1）相连接，正极与直线状微阳极（4）相连接。

9.根据权利要求1所述的一种滚动搅拌式线状微阳极电沉积装置，其特征在于：所述的柔性毛刷（3-2）为表面含有绒毛的、具有一定弹力的套筒。

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