微波电沉积系统及金属微波电沉积方法技术方案

本申请涉及电沉积技术领域，提供了一种可制备金属沉积层的微波电沉积系统，其包括安装架、安装在安装架上且内部形成有容腔的反应釜及与反应釜连接的微波发生装置，微波发生装置包括用于生成微波的磁控管及与磁控管连接并用于将微波传输到容腔内的波导管，反应釜上设有一端延伸入容腔内而另一端暴露在反应釜外的阳极电极、阴极电极和测温结构，测温结构包括温度传感器，微波电沉积系统还包括直流电源、控制模块及开关电源，直流电源用于与阳极电极、阴极电极电连接，温度传感器和开关电源均与控制模块电连接，控制模块用于与市电电连接，开关电源包括用于对磁控管加压的高压变压器及与高压变压器电连接的扼流滤波模块和滤波电路模块。波电路模块。波电路模块。

【技术实现步骤摘要】
微波电沉积系统及金属微波电沉积方法


[0001]本申请属于电沉积
，尤其涉及一种微波电沉积系统及金属微波电沉积方法。

技术介绍

[0002]金属(包括但不限于镍、铜等)薄膜或涂层作为表面修饰以及打底层，可以起到美观、增加光泽、防止腐蚀，增加耐磨性、改善电性能等作用，广泛应用于通讯、机器、仪器、仪表、医疗器械、家庭用具等制造工业。目前，化学镀和电沉积法是获得金属薄膜或涂层的主要方法。其中化学镀工艺复杂，镀液成分复杂，易对环境产生污染，而电沉积法由于阴极区表面氢吸附，导致镀层多孔，结合性较差。
[0003]微波电沉积工艺不仅继承了电沉积法的特点，而且由于微波的引入，阻止了气体在基材表面的形核和吸附，使得镀层结合性提升，是一种具有广阔应用前景的工艺。但是由于金属在微波中会出现放电打火现象，现有的微波电沉积装置无法制备金属镀层。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种微波电沉积系统及金属微波电沉积方法，旨在解决现有微波电沉积装置无法制备金属镀层的问题。
[0005]为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
[0006]第一方面，本申请提供一种微波电沉积系统，包括安装架、安装在所述安装架上且内部形成有容腔的反应釜及与所述反应釜连接的微波发生装置，所述微波发生装置包括用于生成微波的磁控管及与所述磁控管连接并用于将微波传输到所述容腔内的波导管，所述反应釜上设有一端延伸入所述容腔内而另一端暴露在所述反应釜外的阳极电极、阴极电极和测温结构，所述测温结构包括温度传感器，所述微波电沉积系统还包括直流电源、控制模块及开关电源，所述直流电源用于与所述阳极电极、所述阴极电极电连接，所述温度传感器和所述开关电源均与所述控制模块电连接，所述控制模块用于与市电电连接，所述开关电源包括用于对所述磁控管加压的高压变压器及与所述高压变压器电连接的扼流滤波模块和滤波电路模块。
[0007]可选地，所述反应釜包括金属壳体和内胆，所述金属壳体包括与所述安装架连接的筒体、与所述筒体一端可拆卸连接的上盖及与所述筒体另一端可拆卸连接的下盖，所述筒体、所述上盖及所述下盖围合形成所述容腔，所述内胆设置在所述容腔内并用于容纳电解液，所述阳极电极、所述阴极电极和所述测温结构设置在所述上盖上，且所述阳极电极、所述阴极电极和所述测温结构的一端伸入所述内胆中，所述阳极电极、所述阴极电极和所述测温结构的另一端位于所述上盖背离所述内胆的一侧。
[0008]可选地，所述下盖上开设有透波窗，所述波导管与所述下盖连接并通过所述透波窗向所述容腔辐照微波。
[0009]可选地，所述阳极电极和所述阴极电极上分别套设有用于密封所述阳极电极、所
述阴极电极与所述上盖之间间隙的密封保护套。
[0010]可选地，所述测温结构还包括由所述上盖向内凹陷形成的用于容纳所述温度传感器的容纳槽及位于所述容腔内并套设在所述容纳槽外表面的耐热耐蚀保护套。
[0011]可选地，所述控制模块包括电连接的温控器和功率控制模块，所述温控器用于根据所述温度传感器检测到的温度控制所述功率控制模块调节所述磁控管的功率。
[0012]可选地，所述功率控制模块包括调压器或者脉冲宽度调制器。
[0013]可选地，所述阳极电极和所述阴极电极均为惰性电极，所述惰性电极为不锈钢电极、钛电极、钛合金电极或碳电极。
[0014]可选地，所述直流电源为恒流电源、恒压电源或低压脉冲电源。
[0015]可选地，安装架包括支架和设置在所述支架上的金属外壳，所述金属外壳罩设在所述反应釜、所述微波发生装置、所述控制模块和所述开关电源外。
[0016]可选地，所述开关电源还包括与所述高压变压器电连接的光耦合电路模块、过零触发器、移相触发器、开关电路模块、高压电容和高压二极管中的至少一种。
[0017]第二方面，本申请提供一种金属微波电沉积方法，包括如下步骤：
[0018]将本申请第一方面提供的微波电沉积系统的所述反应釜中装入电解液；
[0019]提供待沉积基材和阳极基材，将所述待沉积基材和所述阳极基材浸入所述电解液中，并将所述待沉积基材和所述阳极基材分别与所述阴极电极和所述阳极电极电连接；
[0020]开启所述直流电源和所述开关电源，然后进行微波电沉积处理。
[0021]可选地，所述待沉积基材包括碳纤维，所述碳纤维经去胶处理.
[0022]可选地，所述阳极基材包括镍片。
[0023]可选地，所述电解液包括：200g/L～300g/L的硫酸镍、30g/L～40g/L的氯化镍、35g/L～40g/L的硼酸和0.05g/L
‑
0.1g/L的十二烷基硫酸钠。
[0024]可选地，所述微波电沉积处理的条件包括：电沉积电压为0～30V，电沉积电流为0～2A/cm2，电沉积温度为30℃～60℃，电沉积时间为0～30min。
[0025]本申请第一方面提供的微波电沉积系统包括内部形成有容腔的反应釜，容腔用于容纳电解液，在电沉积过程中，阳极电极和阴极电极伸入容腔并与电解液接触，电解液可以分散聚集在阳极电极和阴极电极上的电荷，同时，微波电沉积系统还通过将温度传感器、开关电源、控制模块电连接组成电路回路，在开关电源中设与高压变压器电连接的扼流滤波模块和滤波电路模块，利用扼流滤波模块和滤波电路模块共同减小电路回路中自带的波动和由微波引起的波纹，共同削弱微波对温度传感器和电路回路的不利影响，从而防止金属在容腔即微波谐振腔内打火。
[0026]本申请第二方面提供的金属微波电沉积方法使用本申请第一方面提供的微波电沉积系统，不仅可以应用于多种金属电沉积层的制备，且制备得到的金属电沉积层均匀完整孔洞少，与基材的结合性好。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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
图获得其他的附图。
[0028]图1是本申请实施例提供的微波电沉积系统的立体结构示意图；
[0029]图2是本申请实施例提供的微波电沉积系统的主视结构示意图；
[0030]图3是图2中B
‑
B向剖视结构示意图；
[0031]图4是本申请实施例提供的微波电沉积系统的右视结构示意图；
[0032]图5是图4中E
‑
E向剖视结构示意图；
[0033]图6是本申请实施例1提供的镀镍碳纤维的扫描电子显微镜(SEM)图；
[0034]图7是与图6(c)对应的能谱分析(EDS)图。
[0035]其中，图中各附图标记：
[0036]1‑
安装架；11
‑
支架；12
‑
金属外壳；13
‑
收纳腔；131
‑
第一隔板；131a...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微波电沉积系统，其特征在于，包括安装架、安装在所述安装架上且内部形成有容腔的反应釜及与所述反应釜连接的微波发生装置，所述微波发生装置包括用于生成微波的磁控管及与所述磁控管连接并用于将微波传输到所述容腔内的波导管，所述反应釜上设有一端延伸入所述容腔内而另一端暴露在所述反应釜外的阳极电极、阴极电极和测温结构，所述测温结构包括温度传感器，所述微波电沉积系统还包括直流电源、控制模块及开关电源，所述直流电源用于与所述阳极电极、所述阴极电极电连接，所述温度传感器和所述开关电源均与所述控制模块电连接，所述控制模块用于与市电电连接，所述开关电源包括用于对所述磁控管加压的高压变压器及与所述高压变压器电连接的扼流滤波模块和滤波电路模块。2.如权利要求1所述的微波电沉积系统，其特征在于，所述反应釜包括金属壳体和内胆，所述金属壳体包括与所述安装架连接的筒体、与所述筒体一端可拆卸连接的上盖及与所述筒体另一端可拆卸连接的下盖，所述筒体、所述上盖及所述下盖围合形成所述容腔，所述内胆设置在所述容腔内并用于容纳电解液，所述阳极电极、所述阴极电极和所述测温结构设置在所述上盖上，且所述阳极电极、所述阴极电极和所述测温结构的一端伸入所述内胆中，所述阳极电极、所述阴极电极和所述测温结构的另一端位于所述上盖背离所述内胆的一侧。3.如权利要求2所述的微波电沉积系统，其特征在于，所述下盖上开设有透波窗，所述波导管与所述下盖连接并通过所述透波窗向所述容腔辐照微波；和/或，所述阳极电极和所述阴极电极上分别套设有用于密封所述阳极电极、所述阴极电极与所述上盖之间间隙的密封保护套；和/或，所述测温结构还包括由所述上盖向内凹陷形成的用于容纳所述温度传感器的容纳槽及位于所述容腔内并套设在所述容纳槽外表面的耐热耐蚀保护套。4.如权利要求1所述的微波电沉积系统，其特征在于，所述控制模块包括电连接的温控器和功率控...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊信柏，柏玉成，曹恒瑜，陈潇潇，沈雪萌，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：