TWI364465B - Electrochemistry mold - Google Patents

Description

1364465 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種電化學模具，特別是一種使反應材表 面經電化學製程時，可得一均勻性反應之電化學模具。 【先前技術】 在一般的電化學反應中，反應面積的不易估算或電極邊 緣反應速率較快等缺點，一直是精密之電化學量測製程中所 欲改善之事項。習知一種電化學反應系統如第1圖所示，利 用一夾具10夾持一已知面積之玻璃管12，以罩住反應材之 工作電極14反應面積，玻璃管12内裝有電解液16,而對極 電極18則由玻璃管12之上端開口置入玻璃管12内，藉由一 電源供應器20的供電於玻璃管12内形成一電化學反應系 統；此設計雖可改善反應面積的量測與局部反應速率不均勻 的問題，但是玻璃管12内電解液16容量有限，易造成長時 間反應後濃度下降的情形。 第2圖所示為另一種電化學反應系統，其係將工作電極 24以螺絲22固定於電解槽30外，而電解槽30壁之開口 32 面積即為反應材之反應面積，又對極電極28係置於電解槽 30内，此種設計雖可解決電解液26濃度的問題，然而於裝 卸工作電極24時易造成電解液26洩漏，或需將電解液26 事先由電解槽30内取出等缺點。 針對上述工作電極於電化學反應過程中擺放位置所產 生的問題，本發明提出一種置入有工作電極之電化學模具， 其係可任意方向置入不同反應槽内。 5 【發明内容】 為了解決上述問題，本發明目的之一係在提供一種電化學 模具，其係將作為工作電極之導電柱置入一基座内，並將一反應材置 於導電柱上，且利用形成有開口之蓋體與基座密合固定在一起， 以便藉由蓋體之開口的大小定義反應材的反應面積，具有反應面積 可控制性之優點。 本發明目的之一係在提供一種電化學模具，其中反應材係藉 由導電結構與工作電極連接’以便利用導電結構導電至反應材 上表面進行電化學製程，將可適用於以絕緣材料作為基板之 反應材的電化學製程上，且由於導電結構的均勻設置，使電 流平均分佈’致使反應材表面具有電場分佈均勻化的優點。 本發明目的之一係在提供一種電化學模具，其中工作電極 與對極電極係皆置於反應槽内，具有電解液濃度變化小之優 點；另一方面，藉由調整基座與金屬棒之間的接合角度，將使模具 可以任何角度置於反應槽中。 為了達到上述目的，本發明之一實施例提供一種電化學 模具，其係用以承載一反應材’且放置於一反應槽中，以便進行電 化學反應，電化學模具包含：一基座具有一開槽；一導電柱容置 於開槽内，且經由一導電棒電性連接至一電源；一保護板設 置於基座上，以供承載反應材；一導電結構電性連接反應材 之上表面週邊至導電柱表面；以及一蓋體覆蓋基座，蓋體的 頂面形成有一開口，以供顯露部分反應材。 以下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明’當更容易瞭解 本發明之目的、技術内容、特點及其所達成之功效。 【實施方式】 請參閱第3圖所示，為本發明一實施例電化學模具之分解示 意圖，一電化學模具40包括一圓形基座42，其頂面形成一 開槽以容置一導電柱44，基座42外側表面上緣形成有外螺 紋46，並有一防水接頭48穿設於基座42外側面，以供穿設一導電 棒50，使導電棒50的一端接觸基座42内之導電柱44 ; 一保護板 52設置於基座42頂面，且與導電柱44對應，以藉由保護板 52承載一欲進行電化學反應之反應材54 ; —導電結構，於本 實施例中係為四組導電薄片56，其係可為導電膠帶或鋁薄 紙，四導電薄片56的一端均勻分佈固定於反應材54之上表 面週邊，而另一端則電性連接至導電柱44表面；一蓋體58， 其頂面形成有一開口 60，且蓋體58的内側壁形成有内螺紋 62 ° 接續上述說明，當本發明電化學模具在放置反應材時，如 第4圖所示，係由下至上依序將保護板52及反應材54放置 於基座42上，且利用四導電薄片56電性連接反應材54表面 與導電柱44(示於第3圖）表面；之後請同時參閱第3圖，利 用蓋體58之内螺紋62與基座42之外螺紋46相互螺設，使 蓋體58與基座42密合固定在一起，如第5圖所示，且藉由 開口 60顯露部分之反應材54;其中，如第3圖所示，於反 應材54與蓋體58間並置入一防水墊圈64，一般為使用不導 電材、或於導電材外塗設一絕緣材，以便在進行電化學反應時， 藉由防水墊圈64確實防止電解液由蓋體58滲入至基座42 内。 於另一實施例中，亦可藉由在蓋體之頂面内側環設一凸緣 於開口周緣，來防止電解液由蓋體滲入至基座内；此外，上述 之導電結構亦可為一連續之導電薄片環設於該反應材之上表面 週邊，且導電薄Μ的下緣與導電柱表面電性連接；另一方面 間亦可利用複數根螺_固在—起，抑或藉由外 加機械力施壓結合在一起。 。月繼4閱第3圖’其中’導電柱44、導電棒50及保護板52 =材質係可為導體或半導體材料，其中導電柱44及導電棒5G之材質 常用者為鋼，保護板52之材質則為銘；又蓋體58、基座42及防水接 頭48之材質係為不導電材、或於導電材外塗設—絕緣材，另於導電 棒50的外表面並包覆有一絕緣保護材，其係可為陶魏、高分子膜 或塑膠管，以便保護導電棒5〇避免與電解液接觸。 、 第6圖所示為本發明電化學模具應用至_電化學反應系統 不意圖’其中’固定有反應材54之電化學模具4〇係置放於 -反應槽70中，以作為—工作電極，而導電棒％的一端則 電性連接至-鶴供應！| 72。#電化學反應㈣為欲進行電 解或陽極處理製㈣’則電化學模純置放於反應槽之陽極 處；反之若欲進行電鍍或電析等製程時，則電化學模具係置 放於反應槽之陰極處。再者，如第6圖所示，由於本發明應 用至電化學反應系統時，作為工作電極之電化學模具4〇與對 極電極74係皆置於電解液76内，具有電解液76濃度變化小 之優點；另一方面，藉由調整基座42與導電棒50之間的接合角度， 將使模具可以任何角度置於反應槽70中。 在本發明中，藉由蓋體之開口的大小將可定義反應材的反應面 積’且開口形狀可定義反應材的反應形狀，而具有反應面積可控制性 之優點。又反應材係藉由導電結構與導電柱（即工作電極）連接， 以便利用導電結構導電至反應材上表面進行電化學製程，將 可適用於以絕緣材料作為基板之反應材的電化學製程上，又 由於導電結構的均勻設置，使電流平均分佈，導致反應材表 面具有電場分佈均勻化優點。當利用本發明於一鋁板上進行 電解拋光操作時’可㈣板表面得—無刮痕之鏡面效果，而 ，此純進-步進行陽極處理，即可得—高品質之氧化铭陽 i膜（anodic alumunum oxide，AA〇)，其係具備有高密度的 陣列孔洞（109〜l〇12/cm2)，此一高密度之奈米孔洞可作為許 多奈米材料，如奈米線或奈米球之模板。 綜上所述，本發明電化學模具中導電結構的設計，將可適用於 以絕緣材料作為基板之反應材的電化學製程上，且使反應材 表面得電場分佈均勻化，當進行陽極處理時，得以使大尺寸玻璃基板 上的鋁膜完全反應，以獲得大面積均勻與高透明度的奈米孔洞。 以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特 點’其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之内容 並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依 本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本 發明之專利範圍内。 【圖式簡單說明】 第1圖所示為習知一種電化學反應系統示意圖。 第2圖所示為習知另一種電化學反應系統示意圖。 第3圖所示為本發明一實施例電化學模具之分解示意圖。 第4圖所示為本發明一實施例電化學模具之局部組裝示意圖。 第5圖所示為本發明一實施例電化學模具之組裝完成示意圖。 第6圖所示為本發明電化學模具應用至一電化學反應系統示 意圖》 1364465

【主要元件符號說明】 10 夾具 12 玻璃管 14、24 工作電極 16、26 電解液 18、28 對極電極 20 電源供應益 22 螺絲 30 電解槽 32 開口 40 電化學模具 42 基座 44 導電柱 46 外螺紋 48 防水接頭 50 導電棒 52 保護板 54 反應材 56 導電薄片 58 蓋體 60 開口 10 1364465 62 内螺紋 64 防水墊圈 70 反應槽 72 電源供應器 74 對極電極 76 電解液

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Claims (1)

1364465 【V、月、:读頁| 100年11月10日修正替換百

申請專利範圍： 一種電化學模具，其係用以承載一反應材，且放置於一反應槽中， 以便進行電化學反應，該電化學模具包含： 一基座，具有一開槽； 一導電柱，容置於該開槽内，且經由一導電棒電性連接 至一電源； 一保護板’設置於該基座上，以供承載該反應材； 一導電結構’其係包含至少一導電薄片均勻分佈固定於 該反應材之上表面週邊，且電性連接該反應材之上表面週邊 至該導電柱表面；以及 一蓋體’覆蓋該基座’該蓋體的頂面形成有一開口，以 供顯露部分該反應材’且藉由該開口的大小定義該反應材的 反應面積。 2. 如請求項1所述之電化學模具，其中該導電結構包含複數該導電 薄片，平均分佈固定於該反應材之上表面週邊，且與該導電桎 表面電性連接。 3. 如°月求項2所述之電化學模具，其中該導電薄片係為導電膠帶或 崔呂薄紙。 4. 如求項1所述之電化學模具，其中該導電結構包含一連續之該 導電薄片環设於該反應材之上表面週邊，且與該導電柱表面電 性連接》 5. 如1青求項4所述之電化學模具，其中該導電薄片係為導電膠帶或 在呂薄紙。 6.如0月求$ 1所述之電化學模具，更包括-P方水墊圈設置於該蓋體 與該反應材之間》 月/項6所述之電化學模具，其中該防水墊圈係使用不導電 材、或於導電材外設一絕緣材。 8_々w求項1所述之電化學模具，其t該蓋體之該頂面内側環設一 12 1364465 100年11月10日修正替換頁

凸緣於該開口周緣。 9·如請求項1所述之電化學模具，更包括一防水接頭穿設過該基座 一側，使該導電棒穿設於該防水接頭，且該導電棒的一端接觸該基 座内之該導電拄，另一端則連接至該電源。 10.如請求項9所述之電化學模具，其中該防水接頭係使用不導電 材、或於導電材外設一絕緣材。 U·如請求項1所述之電化學模具，其中該導電棒外表面係包覆有一 絕緣保護材。 12·如請求項1所述之電化學模具，其中該蓋體及該基座之材質係為 不導電材、或於導電材外設一絕緣材。 13. 如請求項1所述之電化學模具，其中該導電柱、該導電棒及該保 護板之材質係包含導體及半導體材料。 14. 如請求項1所述之電化學模具，其中該蓋體的内側壁及該基座的 外側表面分別形成有螺紋，以供該基座與該蓋體相互螺設在一起。 15. 如請求項1所述之電化學模具，其中該蓋體及該基座係藉由複數 根螺絲鎖固在一起。 16. 如請求項1所述之電化學模具，其中該蓋體及該基座係藉由外加 機械力結合在一起。 13 1364465

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第1圖 1364465 U)0年11月10日修正替換頁

第2圖

第3圖 1364465

第4圖 1364465

第5圖 1364465

第6圖