一种管内流动电沉积装置及电沉积多孔结构的制备方法制造方法及图纸

本申请提供一种管内流动电沉积装置及电沉积多孔结构的制备方法。该装置包括：储液器、管状阴极、阳极和电源；其中，所述管状阴极与所述电源的负极连接；所述阳极设置于所述管状阴极的管内部，且所述阳极与所述电源的正极连接；所述储液器用于存储电解液，所述储液器通过导管与所述管状阴极的第一管口连接。本申请实施例提供的电沉积装置可以在管内制备出不同形貌的微纳结构的沉积层，不需要石墨棒等模具辅助，通过调节工艺参数便可以在管内形成不同厚度的多孔结构的沉积层。

A flow electrodeposition device in tube and the preparation method of electrodeposition porous structure

The present application provides a flow electrodeposition device in a tube and a preparation method of Electrodeposited porous structure. The device includes: a liquid storage device, a tubular cathode, an anode and a power supply; wherein, the tubular cathode is connected with the negative pole of the power supply; the anode is arranged inside the tube of the tubular cathode, and the anode is connected with the positive pole of the power supply; the liquid storage device is used for storing the electrolytic solution, and the liquid storage device is connected with the first pipe orifice of the tubular cathode through a conduit. The electrodeposition device provided by the embodiment of the application can prepare micro nano structured deposition layers with different shapes in the tube, without the assistance of a graphite rod and other molds, and can form a porous structure deposition layer with different thickness in the tube by adjusting the process parameters.

【技术实现步骤摘要】
一种管内流动电沉积装置及电沉积多孔结构的制备方法
本申请涉及传热传质
，具体而言，涉及一种管内流动电沉积装置及电沉积多孔结构的制备方法。
技术介绍
在圆管内制备多孔结构，有传热传质领域有着重要的应用。如在管内制备多孔结构后，可以将其加工成热管，变成一种通过全封闭管壳内部工质的相变来传递热量的装置。这种多孔结构即是热管的毛细芯，其可以促进热管中工质回流，使热管循环工作。其中，通过石墨棒制作模具在管内烧结金属颗粒得到性能较好的多孔结构。这也是目前最常用的方法。但这样方式的工艺复杂，且难以制备一些较薄的多孔结构。
技术实现思路
本申请实施例的目的在于提供一种管内流动电沉积装置及电沉积多孔结构的制备方法，用以解决现有技术中管内制备多孔结构的沉积层工艺复杂且难以制备微纳多孔结构的沉积层的问题。第一方面，本申请实施例提供一种管内流动电沉积装置，包括：储液器、管状阴极、阳极和电源；其中，所述管状阴极与所述电源的负极连接；所述阳极设置于所述管状阴极的管内部，且所述阳极与所述电源的正极连接；所述储液器用于存储电解液，所述储液器通过导管与所述管状阴极的第一管口连接。本申请实施例提供的电沉积装置可以在管内制备出不同形貌的微纳结构的沉积层，不需要石墨棒等模具辅助，通过调节工艺参数便可以在管内形成不同厚度的多孔结构的沉积层。进一步地，所述装置包括溶液回收器，所述溶液回收器通过导管与所述管状阴极的第二管口连接；所述溶液回收器用于存储反应后的溶液。从而能够充分回收反应后的溶液，防止了电解液的随意排放对环境造成污染。进一步地，所述溶液回收器通过导管与所述储液器连接；所述装置还包括：设置在所述溶液回收器与所述储液器之间的通道上的泵，用于将所述溶液回收器中的溶液输送到所述储液器中。以实现充分利用电解液。进一步地，所述装置包括补液器；所述补液器通过导管与所述储液器连接，所述补液器用于存储补充溶液。从而能够提供充足的电解液，并能够保证电解液的浓度。进一步地，所述装置还包括液位传感器、第一控制器和第一阀门；所述液位传感器和所述第一阀门均与所述第一控制器连接；所述液位传感器设置于所述储液器内部，用于检测所述储液器中的液位信息；所述第一阀门设置在连接所述储液器与所述管状阴极的导管上；所述第一控制器用于接收所述液位传感器发送的所述液位信息，并根据所述液位信息控制第一阀门的开度。以实现自动补液，无需人工补液。进一步地，所述装置还包括浓度检测器，所述浓度检测器设置于所述储液器内部，用于检测所述储液器中电解液的浓度信息，并向所述第一控制器发送所述浓度信息；所述第一控制器根据所述浓度信息控制所述第一阀门的开度。通过自动检测电解液的浓度，从而保证了流入管状阴极中的电解液浓度相同。进一步地，装置还包括开关和第二控制器，所述开关设置在所述电源、管状阴极和阳极构成的回路上；所述第二控制器包括计时器，所述第二控制器用于根据计时器控制所述开关的通断。通过第二控制器和开关实现了对沉积时间的精确控制。进一步地，所述装置还包括：设置在所述管状阴极的第二管口第二阀门；以及通过所述第二阀门与第二管口连接的排液管。通过第二阀门能够控制电解液在管状阴极内部的流速。进一步地，所述装置还包括加热器，所述装置还包括控温器，所述控温器用于对所述储液器中的电解液的温度进行控制。由于电解液温度不同，可以产生不同结构的沉积层，通过对电解液的温度进行控制，满足了一些制备需求。进一步地，所述管状阴极的形状为圆管、半圆管或多边形管。进一步地，所述管状阴极的材料包括不与所述电解液发生反应的金属单质、惰性导体或不与所述电解液发生反应的金属单质与惰性导体的混合物。进一步地，所述阳极的材料包括金属单质、惰性导体或金属单质与惰性导体的混合物。第二方面，本申请实施例提供一种电沉积多孔结构的制备方法，包括：将储液器中的电解液通过导管引入管状阴极的管内；通过所述管状阴极与所述管状阴极的管内设置的阳极施加的电场驱使电解液中的金属阳离子在所述管状阴极的内壁上沉积，获得多孔结构的沉积层。本申请实施例通过电解液在管状阴极的管内进行沉积，只需要控制相关的沉积参数即可，无需石墨棒等模具辅助，其操作简便，且能够实现不同结构的沉积层。进一步地，在获得多孔结构的沉积层之后，所述方法还包括：将所述多孔结构的沉积层在真空或保护气氛环境中进行烧结。以获得更加强固的沉积层。进一步地，所述方法还包括：将反应后的溶液通过导管排入溶液回收器中，并通过泵将所述溶液回收器中的反应后的溶液输送至所述储液器中。实现了对电解液的充分利用。进一步地，所述方法还包括：将补液器中的补充溶液引入所述储液器。从而能够提供充足的电解液，并能够保证电解液的浓度。进一步地，所述方法还包括：通过设置在储液器中的液位传感器检测电解液的液位信息，并向第一控制器发送所述液位信息；第一控制器根据液位信息控制补液器与储液器之间的第一阀门的开度，以调节对储液器的补液。通过自动检测电解液的浓度，从而保证了流入管状阴极中的电解液浓度相同。进一步地，所述方法还包括：调节第二阀门，以控制电解液在管状阴极的管内的流速；其中，所述第二阀门设置在所述管状阴极的第二管口处。进一步地，所述电解液中氢离子的浓度范围为0.001mol/L～第一饱和浓度，所述金属阳离子的浓度范围为0.001mol/L～第二饱和浓度；所述第一饱和浓度为包含所述氢离子的溶液达到饱和时所述氢离子的浓度，所述第二饱和浓度为包含所述金属阳离子的溶液达到饱和时所述金属阳离子的浓度。进一步地，所述电源的电压范围为0.1V～300V，所述电流密度范围为0.001A/cm2～10A/cm2，所述电沉积时间范围为1s～2h。进一步地，烧结的温度范围为100℃～2000℃，烧结时间范围为1min～30h。本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本申请实施例提供的一种管内流动电沉积装置结构示意图；图2为本申请实施例提供的另一种电沉积装置结构示意图；图3为本申请实施例提供的又一种电沉积装置结构示意图；图4为本申请实施例提供的一种电沉积多孔结构的制备方法流程示意图；图5为本申请实施例提供的一种多孔结构的电镜图；图6为本申请实施例提供的另一种多孔结构的电镜图；图7为本申请实施例提供的又一种多本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管内流动电沉积装置，其特征在于，包括：储液器、管状阴极、阳极和电源；/n其中，所述管状阴极与所述电源的负极连接；/n所述阳极设置于所述管状阴极的管内部，且所述阳极与所述电源的正极连接；/n所述储液器用于存储电解液，所述储液器通过导管与所述管状阴极的第一管口连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种管内流动电沉积装置，其特征在于，包括：储液器、管状阴极、阳极和电源；
其中，所述管状阴极与所述电源的负极连接；
所述阳极设置于所述管状阴极的管内部，且所述阳极与所述电源的正极连接；
所述储液器用于存储电解液，所述储液器通过导管与所述管状阴极的第一管口连接。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括溶液回收器，所述溶液回收器通过导管与所述管状阴极的第二管口连接；所述溶液回收器用于存储反应后的溶液。


3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述溶液回收器通过导管与所述储液器连接；
所述装置还包括：设置在所述溶液回收器与所述储液器之间的通道上的泵，用于将所述溶液回收器中的溶液输送到所述储液器中。


4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置包括补液器；所述补液器通过导管与所述储液器连接，所述补液器用于存储补充溶液。


5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括液位传感器、第一控制器和第一阀门；所述液位传感器和所述第一阀门均与所述第一控制器连接；所述液位传感器设置于所述储液器内部，用于检测所述储液器中的液位信息；所述第一阀门设置在连接所述储液器与所述管状阴极的导管上；所述第一控制器用于接收所述液位传感器发送的所述液位信息，并根据所述液位信息控制第一阀门的开度。


6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括浓度检测器，所述浓度检测器设置于所述储液器内部，用于检测所述储液器中电解液的浓度信息，并向所述第一控制器发送所述浓度信息；所述第一控制器根据所述浓度信息控制所述第一阀门的开度。


7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，装置还包括开关和第二控制器，所述开关设置在所述电源、管状阴极和阳极构成的回路上；所述第二控制器包括计时器，所述第二控制器用于根据计时器控制所述开关的通断。


8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
设置在所述管状阴极的第二管口第二阀门；以及
通过所述第二阀门与第二管口连接的排液管。


9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括控温器，所述控温器用于对所述储液器中的电解液的温度进行控制。


10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述管状阴极的形状为圆管、半圆管或多边形管。


11.根据权利要求1-10任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫冬传，朱志文，徐谋，姚坤满，吕树申，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44