CN205741268U - 一种强磁场下电化学循环镀液装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种强磁场下电镀液循环搅拌装置，它包含磁场发生器、电镀槽、挡板网、电极、电源、导流管、水泵、变压器组成。本实用新型变压器与水泵连接，可以通过调节电压器电压的大小达到调节镀液循环强度，使电镀液流由上至下流动，从而达到搅拌镀液的目的，循环镀液搅拌可以有效利用强磁场下的空间，搅拌效果好，在电镀特别是复合电镀的过程中可以显著改善镀液的传质作用，是镀液中颗粒均匀的悬浮于电镀液中，从而改善获得的镀层质量，制备出高质量的产品。

Description

一种强磁场下电化学循环镀液装置

技术领域

本实用新型涉及焊接技术领域，尤其是一种强磁场下电化学循环镀液装置。

背景技术

电镀技术广泛应用于装饰、表面功能材料。上世纪90年代以来，磁场下复合电镀技术得到了快速发展，主要由于磁场与电场的交互作用产生洛伦兹力的作用（MHD效应）可以显著改善镀液的传质作用，这种传质作用在强磁场下甚至可以与机械搅拌强度相当，但是这种交互作用对电镀槽底部的搅拌作用有限，颗粒容易在电镀槽底部沉淀。同时，由于磁化力以及磁场能的作用还可以显著细化镀层晶粒、择优取向的作用，提高镀层的质量和性能，因此强磁场下复合电镀的研究近年来倍受关注。但是，磁场与电场的交互作用还是无法使镀液中的较大的颗粒均匀的悬浮在电镀液中，因此其镀液中颗粒的分散性还是存在问题。

目前，国内外研究人员对磁场下复合电镀的镀液的分散问题进行了一些研究，如气泡搅拌、机械搅拌法等。气泡搅拌法就是采用压缩气体对电镀液进行搅拌，从而使电镀液中的粒子悬浮在电镀液中，但是，采用该方法对电镀液的搅拌作用不均匀，粒子在电镀液中的分布状态也不稳定，获得的镀层稳定性及均匀性较差。机械搅拌法就是采用传统的机械搅拌工艺，将搅拌杆桨及搅拌桨从电镀液上方进入电镀液中进行搅拌，但是由于强磁场中间稳恒磁场气隙空间小，强磁场对电动装置的磁化作用强，因此电动装置以及控制装置需要远离强磁场，这就使得操作过程变得非常困难，虽然上述方法在一定程度上可以改善镀层的质量，但是上述方法在生产工艺的可控性、成本等方面仍有待进一步的改进。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种磁场下电镀液循环电镀的方法及装备，利用水泵的原理实现磁场下电镀液循环，实现一个电镀液分散比较均匀的作用，可操作简单，分散效果好，成本比较低，以克服现有技术的不足。

本实用新型是这样实现的：

一种强磁场下电化学循环镀液装置，包括耐温电镀槽，加热装置包裹在耐温电镀槽四周，磁场发生器包裹加热装置，在耐温电镀槽内设有电镀液，阳极和阴极分别***电镀液内，且该阳极和阴极分别连接电镀电源使得电镀电源、阳极、阴极和电镀液形成控制回路，导流管的进口端与耐温电镀槽的底端连通，导流管的出口端与耐温电镀槽的顶端连通使得耐温电镀槽中的电镀液循环流动。

前述的一种强磁场下电化学循环镀液装置中，在磁场发生器与加热装置之间从内到外依次设置绝热材料层和水冷装置，且该绝热材料层包裹加热装置，水冷装置包裹绝热材料层，磁场发生器包括水冷装置。

前述的一种强磁场下电化学循环镀液装置中，加热装置与控温仪连接实现控温仪控制加热装置的工作状态，热电偶设置在电镀液内，且该热电偶与控温仪连通。

前述的一种强磁场下电化学循环镀液装置中，所述磁场发生器产生的磁场方向为竖直向上。

前述的一种强磁场下电化学循环镀液装置中，挡板一和挡板二依次设置在电镀液内的上、下端且该挡板一和挡板二的沿边与耐温电镀槽内壁配合实现阳极、阴极与导流管的进出口分隔，在挡板一和挡板二上均匀分布网孔，通过设置网孔实现电镀液中粒子均匀通过网孔并分布在阳极和阴极位置处。

前述的一种强磁场下电化学循环镀液装置中，在导流管上设置水泵，水泵通过变压器实现驱动。

本实用新型原理是：将粒径范围的镀液颗粒加入电镀液中，然后采用循环电镀液的搅拌方式对电镀液进行搅拌，控制好镀液循环速度后，打开磁场发生器和电镀电源进行强磁场下电镀，在磁场的作用下实现颗粒在阴极表面一定程度上的富集，从而有利于制得合格的镀层。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，与现有技术相比较，本实用信息具有显而易见的突出实质性特点和显著进步:

1）、可以有效利用了强磁体中稳恒磁场区的空间；

2）、由于电动装置远离磁场区，本实用新型可以减小甚至消除磁场对电动装置的干扰；

3、操作简单，分散效果好，提高其成材率，提高生产效率和质量，显著降低生产成本。

附图说明

附图1是本实用新型的结构示意图；

附图2是本实用新型挡板结构示意图；

附图3是本实用新型中阴极上镀层恒基面示意图。

具体实施方式

本实用新型的实施例：一种强磁场下电化学循环镀液装置，如附图所示，包括耐温电镀槽7，加热装置4包裹在耐温电镀槽7四周，磁场发生器1包裹加热装置4，在耐温电镀槽7内设有电镀液8，阳极11和阴极10分别***电镀液8内，且该阳极11和阴极10分别连接电镀电源12使得电镀电源12、阳极11、阴极10和电镀液8形成控制回路，导流管15的进口端与耐温电镀槽7的底端连通，导流管15的出口端与耐温电镀槽7的顶端连通使得耐温电镀槽7中的电镀液8循环流动。

其中在磁场发生器1与加热装置4之间从内到外依次设置绝热材料层3和水冷装置2，且该绝热材料层3包裹加热装置4，水冷装置2包裹绝热材料层3，磁场发生器1包括水冷装置2，该加热装置4与控温仪6连接实现控温仪6控制加热装置的工作状态，热电偶5设置在电镀液8内，且该热电偶6与控温仪6连通，该磁场发生器1产生的磁场14方向为竖直向上，该挡板一9和挡板二13依次设置在电镀液8内的上、下端且该挡板一9和挡板二13的沿边与耐温电镀槽7内壁配合实现阳极9、阴极10与导流管15的进出口分隔，在挡板一9和挡板二13上均匀分布网孔18，在导流管15上设置水泵16，水泵16通过变压器17实现驱动，随着电镀的进行，在阴极10的基体19上镀液中的颗粒20进入到镀层21。

具体使用时

本实施例由包含磁场发生器、电极、电源、挡板、引流管、水泵、变压器等组成，将粒径范围的镀液颗粒加入电镀液中，然后采用循环电镀液的搅拌方式对电镀液进行搅拌，控制好镀液循环速度后，打开磁场发生器和电镀电源进行强磁场下电镀，在磁场的作用下实现颗粒在阴极表面一定程度上的富集，从而有利于制得合格的镀层。

具体操作步骤如下：

(a) 配置好电镀液，并添加好颗粒粒子，在无磁场下采用机械搅拌进行预搅拌，使粒子基本均匀悬浮在电镀液中，并将电镀液加入电镀槽中。

(b) 将磁场发生器、电镀槽、导流管、水泵、变压器等设备连接组装好。

(c) 通过控制变压器控制水泵功率调控电镀液循环的速度。然后，打开磁场发生器，调节好磁场强度。

(d) 打开电源进行电镀，调节合适电流密度进行电镀，制备获得合格的镀层。

上述施加在电极上的用电源可以为幅值恒定的直流电源，或为占空比和频率可调的脉冲电源，或者是占空比、频率和周期可反向的直流电源，为电磁振荡过程提供不同特性的电流。磁场发生器可以为电磁铁产生的磁场，也可以为永久磁铁采用磁路设计得到的磁场，还可以是采用Bitter磁体或者超导磁体或者Bitter磁体和超导磁体混合磁体提供的磁场，提供的磁感应强度为0.001-20T。

利用本实施例的装置在磁场中进行复合电镀铁试验

本实施例电镀液的成分为：0.90mol/L FeSO4，0.15mol/LFeCl2，0.43mol/LNH4C1，还原铁粉1g/L，湿润剂为饱和十二烷基苯磺酸钠溶液2滴/L，分散剂十六烷基三甲基溴化铵0.5g/L，然后0.9mol/L的H2SO4、调节pH值为1.5，加入20g/L的硅铁合金颗粒。在盛有峰值粒径为2pm的硅颗粒20的电镀液8置入容量为50L的耐温电镀槽7中。

采用厚度为0.5mm、长宽均为50mm、含硅量为3wt%低硅硅钢带作为硅钢带阴极10、纯铁片为阳极11，浸没在电镀液8，将阴极与直流电源（即电镀电源12）的负极连接，将纯铁片上阳极10与直流电源12的正极相连接，采用温度控制仪6和加热装置4以及热电偶5将电镀液8加热到30℃并保温，同时调节变压器17，使水泵16工作，通过导流管15将电镀液由上至下传送到传送到电镀槽7中，控制镀液流动速度为6L/分钟，然后开启复合电镀用直流电源12，调整直流电流密度为3A/dm2；恒定磁场发生器1的磁场由电磁铁提供，磁感应强度保持为10T。磁力线14的方向为垂直向上。

复合电沉积完成后，获得高硅的复合镀铁层（即镀层21），经EDS(能谱分析)测定，该复合镀铁层硅含量为10.64wt%。

对比例1.

与实施例电镀参数完全相同，区别在于不加磁场，镀层硅颗粒含量仅为0.64wt%。

对比例2.

与实施例电镀参数完全相同，区别在于不加磁场，也不循环电镀液，镀液中大多数颗粒很快沉降到电镀槽底部，镀层硅颗粒含量仅为0.02wt%。

上述方案的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用的实用新型，熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对实施方案做出各种修改，因此，本实用新型不限于上述实方案，本领域技术人员根据本实用新型的方法，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种强磁场下电化学循环镀液装置，包括耐温电镀槽（7），其特征在于：加热装置（4）包裹在耐温电镀槽（7）四周，磁场发生器（1）包裹加热装置（4），在耐温电镀槽（7）内设有电镀液（8），阳极（11）和阴极（10）分别***电镀液（8）内，且该阳极（11）和阴极（10）分别连接电镀电源（12）使得电镀电源（12）、阳极（11）、阴极（10）和电镀液（8）形成控制回路，导流管（15）的进口端与耐温电镀槽（7）的底端连通，导流管（15）的出口端与耐温电镀槽（7）的顶端连通使得耐温电镀槽（7）中的电镀液（8）循环流动。

2.根据权利要求1所述的一种强磁场下电化学循环镀液装置，其特征在于：在磁场发生器（1）与加热装置（4）之间从内到外依次设置绝热材料层（3）和水冷装置（2），且该绝热材料层（3）包裹加热装置（4），水冷装置（2）包裹绝热材料层（3），磁场发生器（1）包括水冷装置（2）。

3.根据权利要求1所述的一种强磁场下电化学循环镀液装置，其特征在于：加热装置（4）与控温仪（6）连接实现控温仪（6）控制加热装置的工作状态，热电偶（5）设置在电镀液（8）内，且该热电偶（6）与控温仪（6）连通。

4.根据权利要求1所述的一种强磁场下电化学循环镀液装置，其特征在于：所述磁场发生器（1）产生的磁场（14）方向为竖直向上。

5.根据权利要求1所述的一种强磁场下下置式搅拌电镀装置，其特征在于：挡板一（9）和挡板二（13）依次设置在电镀液（8）内的上、下端且该挡板一（9）和挡板二（13）的沿边与耐温电镀槽（7）内壁配合实现阳极（9）、阴极（10）与导流管（15）的进出口分隔，在挡板一（9）和挡板二（13）上均匀分布网孔（18）。

6.根据权利要求1所述的一种强磁场下电化学循环镀液装置，其特征在于：在导流管（15）上设置水泵（16），水泵（16）通过变压器（17）实现驱动。