CN103184491A - 一种对镀件施加外部磁场的电镀装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了电镀技术领域一种磁电镀装置，该装置包括电镀槽和支架两部分，支架是独立部件，可与电镀槽分开，主要用于分隔固定磁铁和阴极镀件。支架由底板、两块支撑板和支撑杆构成，两块支撑板互相平行，上侧由两条支撑杆连接，下侧固定在底板上，每块支撑板外侧均设有沟槽，每块支撑板外侧均设有沟槽，在每块支撑板外侧的沟槽内均设置有磁铁，磁铁依靠相互的吸引力贴在支撑板上，磁铁用密封袋包装而与镀液隔离，阴极镀件放置在支架中。本发明可以使用较简单的永磁铁给尺寸较大的阴极镀件施加磁场，需要时还可以叠加磁铁，具有低成本，简便易用的特点。
Description
技术领域
本发明属于电镀技术领域，具体涉及一种对镀件施加外部磁场的电镀装置及方法。
背景技术
磁电镀技术是指在外加磁场中进行电镀的技术，外加磁场能够改变析出金属在阴极上的沉积速度和晶体生长的方向，提高电镀的效率，对镀件表面的均匀性、硬度，以及其它电化学性能等都有明显的影响。如在磁场中镀铜可以使过电位降低，提高电流密度，所得电镀产物明亮坚硬，质地优良；在磁场中电镀铁钴镍时，沉积速度增加，矫顽磁力和各向异性减少，并降低沉积物的内应力(程华，现代化工，1991，第2期，pp.54-58；Matsushima et al.，J.Solid StateElectrochem，2007，Vol.11，pp.737-743)。
磁场强度与距离的立方成反比，随着与磁铁距离增加而急剧减小，为了在镀件周围获得较大的磁场强度，进行有效的磁场电镀，大部分工作都是对小尺寸的镀件进行磁场电镀；磁场从电镀槽外部施加到镀件上，因此所用电镀槽尺寸也比较小(Matsushima et al.，Surface and Coatings Technology 2004，Vol.179，pp.245-251)。在磁场中对较大尺寸镀件进行电镀时，在镀件上施加的磁场强度减弱很多，需要使用高强度的磁铁，费用将大幅度提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁电镀装置，通过电镀槽结构的变化，以便使用普通的磁铁，对尺寸较大的镀件施加有效的磁场，实现磁场条件下的电镀。
一种磁电镀装置，该装置包括电镀槽和支架，支架放置在电镀槽内，电镀槽为上开口的长方体，用于盛放镀液，支架由底板、两块支撑板和支撑杆构成，两块支撑板互相平行，两块支撑板上侧由两条支撑杆连接，下侧固定在底板上，每块支撑板外侧均设有沟槽，支撑杆将支撑板连接为一体，能够承受两侧磁铁之间的吸引力作用；每块支撑板外侧均设有沟槽，在每块支撑板外侧的沟槽内均设置有磁铁，磁铁依靠相互的吸引力紧贴在支撑板上，磁铁用密封袋包装而与镀液隔离；阴极镀件放置在支架中。
所述支架用于分隔固定磁铁和镀件基体，是独立部件，可以从电镀槽中取出，方便清洗和更换。
阳极固定在电镀槽长边壁面内侧，可以进行双面或单面电镀。
两块支撑板的宽度优选与电镀槽内部宽度相同。
所述支架的支撑板外侧沟槽可以固定磁铁的横向位置，而且磁铁可以在沟槽中上下移动，适应不同尺寸的镀件，使镀件总是处于磁场中央。
电镀槽和支架优选都由耐酸碱腐蚀的硬质塑料制作。
除了磁铁的厚度外，支撑板与电镀槽短边之间留有一定的富余距离，需要时可以对磁铁进行叠加。
阴极镀件放在支架的两块支撑板之间，支架上部设置挂杆，用于固定阴极镀件，支撑板之间的距离需要根据镀件的大小和磁铁的作用距离来确定，以能够容纳需要电镀的镀件中尺寸最大者为上限，还要使两块磁铁在该距离上有尽可能强的相互作用。所述支架使得磁铁尽可能靠近镀件，以便在镀件所处位置获得尽可能高的磁场强度。
上述磁电镀装置的使用方法：首先将两块磁铁密封，以异性磁极相对的方向安装到支架两边的支撑板沟槽内，由于磁铁之间的吸力自动紧贴在支撑板上；将支架放入电镀槽中部位置，镀件放入支架的两支撑板中间并固定；调整磁铁在沟槽中的上下位置使其处于镀件的中部位置，然后将磁铁固定；阳极固定在电镀槽长边壁面内侧，加入镀液，液面没过镀件上边缘即可，之后通电进行电镀。
电镀时可以用塑料块填充支撑板与电镀槽壁面之间的空间，减少镀液的装填量。
本发明的有益效果为：
本发明通过支架将两块磁铁分隔在镀件外侧两端，固定磁铁之间的距离，得到稳定的磁场，并依靠磁铁之间的吸力将磁铁固定在沟槽中，支架使得磁铁尽可能靠近镀件，从而镀件所处位置获得高的磁场强度。本发明可以使用较简单的永磁铁给尺寸较大的阴极镀件施加磁场，需要时还可以叠加磁铁，具有低成本，简便易用的特点。
附图说明
图1是本发明电镀槽示意图；
图2是本发明支架示意图；
图中标号：1支撑板、2支撑杆、3磁铁、4底板、5沟槽、6挂杆。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行说明：
实施例1
一种磁电镀装置，该装置包括电镀槽和支架，电镀槽为上开口的长方体，用于盛放镀液，支架由底板4、两块支撑板1和支撑杆2构成，两块支撑板1互相平行，两块支撑板1上侧之间有两条支撑杆2，支撑杆2将两块支撑板1连接为一体，两块支撑板1下侧固定在底板4上，每块支撑板1外侧均设有沟槽5，在每块支撑板外侧的沟槽5内均设置有磁铁3，磁铁3依靠相互的吸引力紧贴在支撑板1上，磁铁3用密封袋包装而与镀液隔离，支架放置在电镀槽内；阴极镀件放置在支架中部，支架上部设置挂杆6，用于固定阴极镀件。阳极固定在电镀槽长边壁面内侧。所述电镀槽和支架由耐酸碱腐蚀的硬质塑料制作。所述支架用于分隔固定磁铁和镀件基体，是独立部件，可以从电镀槽中取出，方便清洗和更换。所述支撑板1外侧沟槽5可以固定磁铁3的横向位置，而且磁铁3可以在沟槽5中上下移动，适应不同尺寸的镀件，使镀件总是处于磁场中央。
电镀槽的内部尺寸为长220mm、宽120mm、高200mm，所用支架的两块支撑板1之间的距离为120mm，支撑板1宽度为120mm，可以对直径最大为120mm的镀件进行电镀；所用磁铁3尺寸为80×60×17mm，磁铁3的数量为支架两边各一个，需要时还可以叠加磁铁。
利用上述装置在外加磁场下用泡沫基体电镀镍铁合金，所述泡沫基体的制备方法：将2mm厚的聚氨酯海绵板经过高锰酸钾溶液粗化、草酸洗涤、氯化亚锡溶液敏化、氯化钯溶液活化、化学镀镍和纯镍电镀等系列预处理程序后，具有了较好的导电性，成为可以进行合金电镀的镀件基体。
上述装置的使用方法如下：首先将两块磁铁3密封，以异性磁极相对的方向安装到支架两边的支撑板沟槽5内，由于磁铁3之间的吸力自动紧贴在支撑板1上；将支架放入电镀槽中部位置；将导电线圈与泡沫基体连接后，将泡沫基体放入支架中间并由挂杆6固定；调整磁铁3在沟槽5中的上下位置使其处于镀件的中部位置，然后将磁铁3固定；用两块镍板作阳极固定在镀槽长边壁面上，将支撑板1外侧空间用塑料块填满后加入镀液，液面没过泡沫基体上边缘即可，之后通电进行电镀。
本实施中合金镀液成分为：硫酸镍120g/L，氯化镍40g/L，硫酸亚铁8g/L，柠檬酸钠125g/L，硼酸30g/L，苯亚磺酸钠0.1g/L，糖精3g/L。电镀条件为：温度25℃，pH值4.7，电流密度为663A/m2，电镀时间50分钟。所得泡沫合金镀件表面平整，厚度均匀，热处理后颜色均匀，镀件重量为8.39g。
实施例2
外加磁场下泡沫基体电镀镍铁钴合金，镀件的泡沫基体、所用装置及使用方法都与例1相同。合金镀液成分为：硫酸镍120g/L，氯化镍40g/L，硫酸亚铁15g/L，硫酸钴16g/L，柠檬酸钠125g/L，硼酸30g/L，苯亚磺酸钠0.1g/L，糖精3g/L。电镀条件为：温度25℃，pH值4.7，电流密度为620A/m2，电镀时间60分钟。所得泡沫合金镀件表面平整，厚度均匀，热处理后颜色均匀，重量为9.75g。
除非特别指明，本发明中的这些实施例仅用于说明本发明，但不能限制本发明的保护范围。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明精神和实施的前提下，对这些实施方案中的镀液组分、浓度等进行的各种改变或改动也属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种磁电镀装置，其特征在于：该装置包括电镀槽、阳极和支架，支架放置在电镀槽内，电镀槽为上开口的长方体，用于盛放镀液，支架由底板(4)、两块支撑板(1)和支撑杆(2)构成，两块支撑板(1)互相平行，且上侧由两条支撑杆(2)连接为一体，下侧固定在底板(4)上，每块支撑板(1)外侧均设有沟槽(5)，在每块支撑板(1)外侧的沟槽(5)内均设置有磁铁(3)，磁铁(3)依靠相互的吸引力贴在支撑板(1)上，磁铁(3)用密封袋包装而与镀液隔离，阴极镀件放置在支架中。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述支架是独立部件，可以从电镀槽中取出。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：阳极固定在电镀槽长边壁面内侧。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述磁铁(3)可以在沟槽(5)中上下移动，适应不同尺寸的镀件，使镀件处于磁场中央。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述电镀槽和支架由耐酸碱腐蚀的硬质塑料制作。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：两块支撑板(1)与电镀槽内部宽度相同。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：每块支撑板(1)外侧沟槽(5)内的磁铁为一块或者由多块叠加的磁铁组成。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：支架上部设有挂杆(6)，用于固定阴极镀件。
9.权利要求1～8所述装置的使用方法，其特征在于：首先将两块磁铁(3)密封，以异性磁极相对的方向安装到支架两边的支撑板沟槽(5)内；将支架放入电镀槽中部位置，镀件放入支架的两支撑板(1)中间并固定；调整磁铁(3)在沟槽(5)中的上下位置使其处于镀件的中部位置，然后将磁铁(3)固定；将阳极固定在电镀槽长边壁面内侧，加入镀液，之后通电进行电镀。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：支撑板(1)外侧与电镀槽的空隙用塑料块填充。
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