CN213680938U - 一种用于提高电镀膜层均匀性的加工装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型一种用于提高电镀膜层均匀性的加工装置，包括：辅助阳极(1)、绝缘垫片(2)、电极固定架(3)、绝缘套(4)、电极杆(5)；电极固定架(3)为中空结构，绝缘垫片(2)安装在电极固定架(3)的中空部分的盲孔部分内，电极杆(5)的一端穿过电极固定架(3)的中空部分中通孔部分和绝缘垫片(2)，从电极固定架(3)中伸出；电极杆(5)的一端位于工件内；辅助阳极(1)与电极杆(5)靠近绝缘垫片(2)的一端连接；电极固定架(3)外侧与工件上带有的螺纹配合固定；电极固定架(3)上设有对称的两个螺纹孔，电极固定架(3)上设有腰形孔，提高电镀膜层均匀性，特别适用于含有盲孔工件的电镀加工。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于提高电镀膜层均匀性的加工装置，属于含有盲孔零件的电镀加工技术领域。
背景技术
根据机加工工艺要求，需对工件全表面进行电镀膜层处理，通常电镀膜层要求厚度大于一定尺寸，在该工件电镀膜层后，机加工时发现，工件内孔底部硬度较大，机械加工困难，经过金相检验后发现，工件盲孔孔底电镀膜层厚度与外表面电镀膜层厚度相差很大，达不到工件盲孔孔底电镀膜层厚度要求。
实用新型内容
本实用新型解决的技术问题为：克服上述现有技术的不足，提供一种用于提高电镀膜层均匀性的加工装置，提高电镀膜层均匀性，特别适用于含有盲孔工件的电镀加工。
本实用新型解决的技术方案为：一种用于提高电镀膜层均匀性的加工装置，包括：辅助阳极(1)、绝缘垫片(2)、电极固定架(3)、绝缘套 (4)、电极杆(5)；
电极固定架(3)为中空结构，中空结构：包括通孔部分和盲孔部分，盲孔部分底部与通孔部分连通；
绝缘垫片(2)安装在电极固定架(3)的中空部分的盲孔部分内，
电极杆(5)的一端穿过电极固定架(3)的中空部分中通孔部分和绝缘垫片(2)，从电极固定架(3)中伸出；电极杆(5)的一端位于工件内；
电极杆(5)的两端均位于电极固定架(3)外；
辅助阳极(1)与电极杆(5)靠近绝缘垫片(2)的一端连接；
电极固定架(3)外侧设有与工件连接的螺纹，与工件上带有的螺纹配合固定；
电极固定架(3)上设有相对电极杆(5)的中心轴线对称的两个螺纹孔，螺纹孔的中心轴线垂直于电极杆(5)的中心轴线；
电极固定架(3)上设有腰形孔，腰形孔的轴向中心线与电极杆(5)的中心轴线平行。
优选的，绝缘垫片(2)安装在电极固定架(3)的中空部分的盲孔部分内，并套在绝缘套(4)上；
优选的，电极固定架(3)上相对电极杆(5)的中心轴线对称的两个螺纹孔中的一个能够固定金属挂钩的一端，金属挂钩的另一端与阴极极杠相连，具体为：金属挂钩，包括弧形段和直线段，弧形段的一端为自由端，自由端与阴极极杠相连，弧形段的另一端和直线段的一端连接，直线段的另一端设有螺纹，与电极固定架(3)上设有的相对电极杆(5)的中心轴线对称的两个螺纹孔中的一个螺纹孔螺纹配合，
优选的，连接杆，能够将多个用于提高电镀膜层均匀性的加工装置连接起来，并通过一个金属挂钩挂在阴极极杠上。
优选的，多个用于提高电镀膜层均匀性的加工装置的电极杆(5)的另一端能够通过金属丝互联，并与阳极极杠相连。
优选的，电极固定架包括第一中空圆柱和第二中空圆柱；第一中空圆柱和第二中空圆柱一体成型且同轴连接，第一中空圆柱的一个端面与第二中空圆柱的一个端面连接，第一中空圆柱的内径与第二中空圆柱内径相同；第一中空圆柱的外径小于第二中空圆柱的外径；第一中空圆柱侧面设有与第一中空圆柱的中心轴线对称的两个螺纹孔，螺纹孔的中心轴线垂直于第一中空圆柱的中心轴线；螺纹孔贯穿第一中空圆柱的内表面至外表面；第二中空圆柱的另一个端面设置有盲孔，即电极固定架(3)的中空部分的盲孔部分；第一中空圆柱的另一个端面至第二中空圆柱的另一个端面设置盲孔底部之间的中空部分即电极固定架(3)的中空部分的通孔部分。盲孔与第二中空圆柱段同轴；第二中空圆柱的外表面设有螺纹，与工件上的内螺纹配合。
优选的，工件为水杯状，即一端封闭，另一端开口的中空圆柱体，形成内孔，内孔的孔顶为开口一端，内孔的孔底为封闭一端，形成带盲孔的工件；开口一端的内壁设有内螺纹，能够与电极固定架(3)的第二中空圆柱的外表面螺纹配合，实现电极固定架(3)与工件固定。
优选的，辅助阳极(1)为中空扁圆柱形，中空部分设有内螺纹，能够与电极杆(5)的一端连接，在电极固定架(3)与工件固定后，辅助阳极 (1)位于工件的中空部分内。
优选的，绝缘垫片(2)为中空圆柱状，与电极固定架(3)的第二中空圆柱的盲孔过盈配合，通过压装压入电极固定架(3)的第二中空圆柱的盲孔内。
优选的，电极固定架(3)的第二中空圆柱上设置沿周向设置多个腰形孔，腰形孔的中心轴线与第二中空圆柱的中心轴线平行，且腰形孔贯穿第二中空圆柱的两个端面。
优选的，阳极极杠和阴极极杠，分连接在外部电源的正极和负极上。
优选的，辅助阳极(1)采用磷铜板。
优选的，电极固定架采用45#钢。
优选的，电极杆(5)采用磷铜板。
优选的，对工件电镀时，所述用于提高电镀膜层均匀性的加工装置与待电镀工件完全置于溶液中，溶液位于电解槽内，电解槽的两侧设置有相对平行的阳极。
本实用新型与现有技术相比的优点在于：
(1)本实用新型中溶液优选酸性镀铜溶液进行说明，解决了酸性镀铜溶液分散能力差的问题，分散能力是指溶液使工件(即零件)表面镀层厚度均匀分布的能力，而分散能力是由溶液的实际电流分布与理论电流分布的偏差表示的，而电流分布又是由工件的几何因素(包括装溶液电解槽的形状、电镀阴阳极相对位置、电镀阴阳极距离等)和电化学因素(包括溶液极化率、溶液电阻等)两种因素决定，由于在实际生产过程中，对于一种溶液配方而言电化学因素相对固定，难以操作改变，因此，要提高上述零件的镀铜分散能力只能从几何因素考虑。而电解槽槽体、电镀阴阳极相对位置等较难改变，因此，添加辅助阳极，并将电极固定架作为辅助阴极，来改变电极反应过程中阴阳极的距离，从而使电流分布更加均匀达到电镀膜层均匀的效果。
(2)本实用新型所有电极材料的选择，保证导电性及电镀过程可行性。
(3)本实用新型在电极固定架顶部设有的一组对称螺纹孔为长穿孔设计，可以穿过金属挂钩，还可以通过连接杆将多个用于提高电镀膜层均匀性的加工装置串联起来，可一次性进行多个工件电镀，提高整体效率。
(4)本实用新型绝缘垫片优选采用聚四氟乙烯材料，减少电极固定架分散工件孔底电流，保证孔底电流分布。
附图说明
图1为本实用新型一种用于提高电镀膜层均匀性的加工装置与外部金属挂钩和连接杆的装配示意图；
图2为本实用新型一种用于提高电镀膜层均匀性的加工装置的结构图；
图3a为本实用新型的电极固定架的俯视图；
图3b为本实用新型的电极固定架的剖视图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细描述。
本实用新型一种用于提高电镀膜层均匀性的加工装置，包括：辅助阳极 (1)、绝缘垫片(2)、电极固定架(3)、绝缘套(4)、电极杆(5)；电极固定架(3)为中空结构，中空结构：包括通孔部分和盲孔部分，盲孔部分底部与通孔部分连通；绝缘垫片(2)安装在电极固定架(3)的中空部分的盲孔部分内，电极杆(5)的一端穿过电极固定架(3)的中空部分中通孔部分和绝缘垫片(2)，从电极固定架(3)中伸出；电极杆(5)的一端位于工件内；电极杆(5)的两端均位于电极固定架(3)外；辅助阳极 (1)与电极杆(5)靠近绝缘垫片(2)的一端连接；电极固定架(3)外侧设有与工件连接的螺纹，与工件上带有的螺纹配合固定；电极固定架(3) 上设有相对电极杆(5)的中心轴线对称的两个螺纹孔，电极固定架(3) 上设有腰形孔，提高电镀膜层均匀性，特别适用于含有盲孔工件的电镀加工。
本实用新型装置适用于电解液分散能力差、所镀工件存在盲孔结构的电镀过程，采用此装置，可在不改变原电解液配方的基础上，实现提高电镀膜层均匀性的效果。
如图1和图2所示，本实用新型一种用于提高电镀膜层均匀性的加工装置，包括：辅助阳极(1)、绝缘垫片(2)、电极固定架(3)、绝缘套 (4)、电极杆(5)；
电极固定架(3)为中空结构，中空结构：包括通孔部分和盲孔部分，盲孔部分底部与通孔部分连通；
绝缘垫片(2)安装在电极固定架(3)的中空部分的盲孔部分内，
电极杆(5)的一端穿过电极固定架(3)的中空部分中通孔部分和绝缘垫片(2)，从电极固定架(3)中伸出；电极杆(5)的一端位于工件内；
电极杆(5)的两端均位于电极固定架(3)外；
辅助阳极(1)与电极杆(5)靠近绝缘垫片(2)的一端连接；
电极固定架(3)外侧设有与工件连接的螺纹，与工件上带有的螺纹配合固定；
电极固定架(3)上设有相对电极杆(5)的中心轴线对称的两个螺纹孔，螺纹孔的中心轴线垂直于电极杆(5)的中心轴线；
电极固定架(3)上设有腰形孔，腰形孔的轴向中心线与电极杆(5)的中心轴线平行。
优选的，绝缘套(4)的内表面设置有内螺纹，电极杆的外表面设有外螺纹，能够实现螺纹配合。
绝缘套(4)的外表面设置有外螺纹；电极固定架(3)的中空部分中通孔部分设置有内螺纹，与绝缘套(4)螺纹连接。
优选的，绝缘垫片(2)安装在电极固定架(3)的中空部分的盲孔部分内，并套在绝缘套(4)上；绝缘垫片(2)的内表面与电极固定架(3)的第一圆柱段内表面和第二圆柱段内表面平齐。
如图1所示，优选的，电极固定架(3)上相对电极杆(5)的中心轴线对称的两个螺纹孔中的一个能够固定金属挂钩的一端，金属挂钩的另一端与阴极极杠相连，具体为：金属挂钩，包括弧形段和直线段，弧形段的一端为自由端，自由端与阴极极杠相连，弧形段的另一端和直线段的一端连接，直线段的另一端设有螺纹，与电极固定架(3)上设有的相对电极杆(5)的中心轴线对称的两个螺纹孔中的一个螺纹孔螺纹配合，
优选的，连接杆，能够将多个用于提高电镀膜层均匀性的加工装置连接起来，并通过一个金属挂钩挂在阴极极杠上。
优选的，多个用于提高电镀膜层均匀性的加工装置的电极杆(5)的另一端能够通过金属丝互联，并与阳极极杠相连。
如图3b所示，优选的，电极固定架包括第一中空圆柱和第二中空圆柱；第一中空圆柱和第二中空圆柱一体成型且同轴连接，第一中空圆柱的一个端面与第二中空圆柱的一个端面连接，第一中空圆柱的内径与第二中空圆柱内径相同；第一中空圆柱的外径小于第二中空圆柱的外径；第一中空圆柱侧面设有与第一中空圆柱的中心轴线对称的两个螺纹孔，螺纹孔的中心轴线垂直于第一中空圆柱的中心轴线；螺纹孔贯穿第一中空圆柱的内表面至外表面；第二中空圆柱的另一个端面设置有盲孔，即电极固定架(3)的中空部分的盲孔部分；第一中空圆柱的另一个端面至第二中空圆柱的另一个端面设置盲孔底部之间的中空部分即电极固定架(3)的中空部分的通孔部分。盲孔与第二中空圆柱段同轴；第二中空圆柱的外表面设有螺纹，与工件上的内螺纹配合。
优选的，工件为水杯状，即一端封闭，另一端开口的中空圆柱体，形成内孔，内孔的孔顶为开口一端，内孔的孔底为封闭一端，形成带盲孔的工件；开口一端的内壁设有内螺纹，能够与电极固定架(3)的第二中空圆柱的外表面螺纹配合，实现电极固定架(3)与工件固定。
优选的，辅助阳极(1)为中空扁圆柱形，中空部分设有内螺纹，能够与电极杆(5)的一端连接，在电极固定架(3)与工件固定后，辅助阳极 (1)位于工件的中空部分内。
优选的，绝缘垫片(2)为中空圆柱状，与电极固定架(3)的第二中空圆柱的盲孔过盈配合，通过压装压入电极固定架(3)的第二中空圆柱的盲孔内。
优选的，电极固定架(3)的第二中空圆柱上设置沿周向设置多个腰形孔，腰形孔的中心轴线与第二中空圆柱的中心轴线平行，且腰形孔贯穿第二中空圆柱的两个端面。
优选的，阳极极杠和阴极极杠，分连接在外部电源的正极和负极上。
优选的，辅助阳极(1)采用磷铜板。
优选的，电极固定架采用45#钢。
优选的，电极杆(5)采用磷铜板。
优选的，金属挂钩、连接杆的材质要求为钢，截面为圆形，且粗细均匀。
优选的，对工件电镀时，所述用于提高电镀膜层均匀性的加工装置与待电镀工件完全置于溶液中，溶液位于电解槽内，电解槽的两侧设置有相对平行的阳极。
本实用新型的整体结构，在机加工时留出内螺纹及相应尺寸，为后续表面处理安装工装提供导电性支撑。
本实用新型的电极材料选择，保证导电性及电镀过程可行性。
本实用新型的绝缘垫片采用中空扁圆珠形及聚四氟乙烯材料，减少电极固定架分散工件内孔底电流，保证内孔底电流分布。
如图3a所示，电极固定架结构上腰形孔的设计等，保证溶液可以顺利进入工件内孔底部。
本实用新型中阴极、阳极一体化设计，图2中辅助阳极1、电极杆5为阳极，电极固定架3为阴极，通过绝缘套相连，提高电镀过程的分散能力及导电性。
如图1所示，图中在电极固定架的第一圆柱段设置一组对称的螺纹孔采用长穿孔设计，可以穿过金属挂钩，并通过连接杆将多个用于提高电镀膜层均匀性的加工装置相连，可一次性进行多个零件电镀，提高整体效率。
由于酸性镀铜本身分散能力较差，结合其自身特点，本实用新型首次对酸性镀铜采用了双阳极的设计进行电镀加工，即除电解槽(即镀槽)中的原有阳极板之外，增加了辅助阳极，电解槽两侧的有阳极作为原有阳极板、辅助阳极1、电极杆5形成辅助阳极。
绝缘垫片和电极固定架采用压装后整体加工的方式，保证溶液流动性及电极密封性。
装置各部分整体采用螺纹安装方式，易拆卸。
优选的，辅助阳极(1)、绝缘垫片(2)、电极固定架(3)、绝缘套 (4)、电极杆(5)为分体结构设计，单体老化后易更换。
本发明的装置固定零件后，在电镀过程中，工件通常作为阴极，以离合帽酸性镀铜为例，离合帽需要进行局部渗氮处理，为了防止渗氮时，氮气进入基体，使其它表面硬度增加造成后续机械加工困难，因此在非渗氮表面需要进行镀铜保护。离合帽属于“水杯状”盲孔结构，根据要求，需对工件全表面进行镀铜处理，通常铜层要求厚度大于25μm。
镀铜加工时，将工件置于电解槽中间，槽两侧各放置一块铜阳极板(提供镀铜所需铜离子，保持溶液平衡)。实际生产过程中，由于工件本身的不规则性，加之酸性镀铜溶液自身的分散性能较差，会导致作为阴极的工件与阳极的实际距离不同而造成电流在工件表面分布不均，使得零件凸出的部分(即工件外圆壁)电流密度较大，膜层较厚，而凹进去的部位(即工件内孔底)电流密度较小，膜层较薄，因此导致了膜层厚度不均匀，无法满足铜层厚度大于25 μm的要求。
采用本实用新型的装置，在该装置中，辅助阳极(1)和电极杆(5)属于辅助阳极部分，增加辅助阳极(1)，起到辅助原有阳极板的作用，辅助阳极 (1)更加靠近工件内孔底部，可以增加内孔底部的电流分布密度，提高内孔底膜层厚度，电极杆(5)则作为连接原阳极板与辅助阳极的连接装置。电极固定架(3)属于阴极部分，起导电和支撑整个装置的作用，在电镀过程中，工件也属于阴极，为了避免电极固定架(3)作为阴极在电极反应过程中分散走一分部电流，因此同时增加绝缘垫片(2)减少电极固定架(3)对电流的分散，另外电极固定架(3)采用腰形孔设计方式，保证溶液可以通过腰形孔顺利进入到工件内孔底部，可以达到提高酸性镀铜分散能力和电流密度的目的，提高膜层均匀性。绝缘套(4)将阴极和阳极绝缘分开，避免短路。
利用本实用新型的用于提高电镀膜层均匀性的加工装置，对工件进行电镀后，技术效果显著，在溶液配方及电镀参数相同的条件下，分别采用原挂装方式(及金属挂钩直接与工件固定)及图1方式将本实用新型的装置用于工件之上，再与金属挂钩连接进行电镀处理，并对镀后表面不同位置膜层进行厚度检测，膜层均匀性检测结果对比如下：
注：以上结果为综合三次检测后均值，单位(μm)。
该零件的电镀层厚度要求为不小于25μm，根据上表可以看出，采用装置前，平均膜厚22μm，零件外圆壁及内孔底的膜层厚度相差21μm，内孔底膜层厚度严重不足，无法达到工艺要求。改变了电镀工艺装置后，平均膜厚29.75μm，膜厚最大差值仅为7μm，并且膜层厚度均大于25μm，满足零件工艺要求，膜层厚度均匀度均有所提高。
Claims (10)
1.一种用于提高电镀膜层均匀性的加工装置，其特征在于包括：辅助阳极(1)、绝缘垫片(2)、电极固定架(3)、绝缘套(4)、电极杆(5)；
电极固定架(3)为中空结构，中空结构：包括通孔部分和盲孔部分，盲孔部分底部与通孔部分连通；
绝缘垫片(2)安装在电极固定架(3)的中空部分的盲孔部分内，
电极杆(5)的一端穿过电极固定架(3)的中空部分中通孔部分和绝缘垫片(2)，从电极固定架(3)中伸出；电极杆(5)的一端位于工件内；
电极杆(5)的两端均位于电极固定架(3)外；
辅助阳极(1)与电极杆(5)靠近绝缘垫片(2)的一端连接；
电极固定架(3)外侧设有与工件连接的螺纹，与工件上带有的螺纹配合固定；
电极固定架(3)上设有相对电极杆(5)的中心轴线对称的两个螺纹孔，螺纹孔的中心轴线垂直于电极杆(5)的中心轴线；
电极固定架(3)上设有腰形孔，腰形孔的轴向中心线与电极杆(5)的中心轴线平行。
2.根据权利要求1所述的一种用于提高电镀膜层均匀性的加工装置，其特征在于：绝缘垫片(2)安装在电极固定架(3)的中空部分的盲孔部分内，并套在绝缘套(4)上。
3.根据权利要求1所述的一种用于提高电镀膜层均匀性的加工装置，其特征在于：电极固定架(3)上相对电极杆(5)的中心轴线对称的两个螺纹孔中的一个能够固定金属挂钩的一端，金属挂钩的另一端与阴极极杠相连，具体为：金属挂钩，包括弧形段和直线段，弧形段的一端为自由端，自由端与阴极极杠相连，弧形段的另一端和直线段的一端连接，直线段的另一端设有螺纹，与电极固定架(3)上设有的相对电极杆(5)的中心轴线对称的两个螺纹孔中的一个螺纹孔螺纹配合。
4.根据权利要求1所述的一种用于提高电镀膜层均匀性的加工装置，其特征在于：连接杆，能够将多个用于提高电镀膜层均匀性的加工装置连接起来，并通过一个金属挂钩挂在阴极极杠上。
5.根据权利要求1所述的一种用于提高电镀膜层均匀性的加工装置，其特征在于：多个用于提高电镀膜层均匀性的加工装置的电极杆(5)的另一端能够通过金属丝互联，并与阳极极杠相连。
6.根据权利要求1所述的一种用于提高电镀膜层均匀性的加工装置，其特征在于：电极固定架包括第一中空圆柱和第二中空圆柱；第一中空圆柱和第二中空圆柱一体成型且同轴连接，第一中空圆柱的一个端面与第二中空圆柱的一个端面连接，第一中空圆柱的内径与第二中空圆柱内径相同；第一中空圆柱的外径小于第二中空圆柱的外径；第一中空圆柱侧面设有与第一中空圆柱的中心轴线对称的两个螺纹孔，螺纹孔的中心轴线垂直于第一中空圆柱的中心轴线；螺纹孔贯穿第一中空圆柱的内表面至外表面；第二中空圆柱的另一个端面设置有盲孔，即电极固定架(3)的中空部分的盲孔部分；第一中空圆柱的另一个端面至第二中空圆柱的另一个端面设置盲孔底部之间的中空部分即电极固定架(3)的中空部分的通孔部分；盲孔与第二中空圆柱段同轴；第二中空圆柱的外表面设有螺纹，与工件上的内螺纹配合。
7.根据权利要求1所述的一种用于提高电镀膜层均匀性的加工装置，其特征在于：工件为水杯状，即一端封闭，另一端开口的中空圆柱体，形成内孔，内孔的孔顶为开口一端，内孔的孔底为封闭一端，形成带盲孔的工件；开口一端的内壁设有内螺纹，能够与电极固定架(3)的第二中空圆柱的外表面螺纹配合，实现电极固定架(3)与工件固定。
8.根据权利要求1所述的一种用于提高电镀膜层均匀性的加工装置，其特征在于：辅助阳极(1)为中空扁圆柱形，中空部分设有内螺纹，能够与电极杆(5)的一端连接，在电极固定架(3)与工件固定后，辅助阳极(1)位于工件的中空部分内。
9.根据权利要求1所述的一种用于提高电镀膜层均匀性的加工装置，其特征在于：绝缘垫片(2)为中空圆柱状，与电极固定架(3)的第二中空圆柱的盲孔过盈配合，通过压装压入电极固定架(3)的第二中空圆柱的盲孔内。
10.根据权利要求1所述的一种用于提高电镀膜层均匀性的加工装置，其特征在于：电极固定架(3)的第二中空圆柱上设置沿周向设置多个腰形孔，腰形孔的中心轴线与第二中空圆柱的中心轴线平行，且腰形孔贯穿第二中空圆柱的两个端面。
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |