化学复合镀槽制造技术

一种化学复合镀槽，包括槽体（２），其特征是所述的槽体（２）为中空的双层结构，在槽体（２）的中空结构中加注有为内层镀槽中的镀液加热的介质或安装有为内层镀槽中的镀液加热的电加热元件（３）；在槽体（２）的内层镀槽中至少安装有１个防止镀液中的微细颗粒沉淀的搅拌桨（４）；在槽体（２）的内层镀槽的内壁上沿镀槽深度方向安装有至少３片用于改变镀槽中镀液流场特性、提高镀液湍流强度的挡板（１）。本发明专利技术结构简单，能明显改善镀槽中镀液的流场特性，提高镀液的湍流强度，促使镀液在镀槽中的无规则流动，显著提高镀液中微细颗粒的分布均匀性，提高镀覆质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种表面处理装置，尤其是一种利用化学方法在零件表面沉积镀覆保 护层或耐磨层的化学镀槽，具体地说是一种化学复合镀槽。
技术介绍
众所周知，化学复合镀是在化学镀溶液中加入各种功能性不溶微粒，使之与镍磷 合金共沉积从而获得不同物理化学性质镀层的一种工艺。它在保持原有基质金属镀层性能 的基础上，结合复合粒子的特性，既强化了金属镀层的性能，又对原镀层性能进行了改善。 共沉积的微细颗粒，特别的亚微米、纳米级颗粒的比表面积很大，自发减小表面积的倾向使 其在化学复合镀液中极易团聚、沉降。因此，微细颗粒能否在化学复合镀液中均勻弥散分 布是影响复合镀层性能的关键因素。目前，解决这一问题的方法是对微细颗粒进行一定的 前处理工艺，使用分散剂对颗粒进行表面改性；在此基础上，镀覆过程中采取一定的搅拌措 施，确保微细颗粒在复合镀液中均勻分布与有效分散。目前，化学复合镀工艺在实际生产中的大规模应用还较少。市面上针对化学复合 镀的专用镀槽极少，大多以化学镀槽替代。由于化学镀与复合镀工艺的差异，在化学镀槽中 没有专用的搅拌装置，一般使用循环泵带动镀槽中镀液的低速循环交换。镀液这种定向、低 速、循环的流动方式，并不能满足化学复合镀工艺的实际要求。化学复合镀液中添加的惰性 颗粒，容易在镀液中团聚，继而在镀槽底沉积，这既导致颗粒在镀液中分布不均，又容易堵 塞循环泵的管道。实践表明复合镀液中固相颗粒的分布均勻性及分散状态，严重影响复合 镀层中颗粒的沉积量与分布状态，直接决定了复合镀层的性能。因此，专利技术一种适用于化学 复合镀工艺的镀槽装置，使得固相颗粒在镀液中均勻分布与有效分散，具有重要的现实意 义与经济效益。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对目前使用普通化学镀槽代替化学复合镀槽造成固相颗粒在 复合镀液中的分布均勻性差，微细颗粒必须借助分散剂才能分散，且分散效果较差的问题， 设计一种可以显著提高固相颗粒在复合镀液中的分布均勻性与有效分散，从而解决颗粒在 镀液中严重团聚，在镀槽中快速沉降问题的复合化学镀槽。本专利技术的技术方案是一种化学复合镀槽，包括槽体2，其特征是所述的槽体2为中空的双层结构，在槽 体2的中空结构中加注有为内层镀槽中的镀液加热的介质或安装有为内层镀槽中的镀液 加热的电加热元件3 ；在槽体2的内层镀槽中至少安装有1个防止镀液中的微细颗粒沉淀 的搅拌桨4 ；在槽体2的内层镀槽中安装有至少3片用于改变镀槽中镀液流场特性的挡板 1。所述的加热介质为热水、蒸汽或热处理油，所述的加热介质借助于槽体2的外槽 体上开设的换液通孔在槽体2的中空结构中循环流动。所述的挡板1为平板结构、带孔结构、带槽结构或齿条状结构。所述的挡板1的一端安装在与槽体2外形相配的挡板圈5上且在挡板圈5上的位 置可调，挡板圈5定位在槽体2上。挡板1与槽体2的内壁之间最好留有空隙，挡板1的下 端既可处理悬浮状态，也可插装在槽体2内底上的定位凹槽或凹孔中。所述的搅拌桨4由电动驱动装置驱动，搅拌桨4上的叶片形状为一字桨、十字桨、 涡轮桨、平叶桨或其组合。本专利技术的有益效果1、本专利技术通过搅拌桨和挡板的双重作用，明显改善了镀槽中镀液的流场特性，提 高了镀液的湍流强度，促使镀液在镀槽中的无规则流动，显著提高镀液中微细颗粒的分布 均勻性。2、本专利技术通过综合作用显著提高了镀槽中镀液的雷诺切应力，有利于镀液中团聚 态的微细颗粒的分散，降低镀液中颗粒的粒径，减少颗粒在镀槽底部的沉降。3、制备的复合镀层中颗粒的沉积量显著提高，且分布均勻、致密，复合镀层的性能 大大改善。附图说明图1是本专利技术的镀槽的三种常见的结构示意图。图2是本专利技术的槽体的三种常见的结构示意图。图3是本专利技术的搅拌桨的三种常见的结构示意图。图4是本专利技术的三种常见的挡板的结构示意图。图5是本专利技术的镀槽添加挡板前后的镀液流动的整体形状示意图。其中图5(a)是无挡板时的镀液流动的整体形状示意图；图5(b)是为有挡板时的 镀液流动的整体形状示意图。图6是本专利技术的镀槽添加挡板前后的镀液的流线图。其中图6(a)是无挡板时的镀液的流线图；图6(b)是有挡板时的镀液的流线图。 图7是本专利技术的镀槽添加挡板前后的平均湍流强度比较示意图。图8是本专利技术的镀槽添加挡板前后镀液中湍流脉动量随转速的变化示意图。其中图8(a)为镀槽添加挡板前后镀液中uv方向的湍流脉动量随转速的变化示 意图；图8(b)为镀槽添加挡板前后镀液中vw方向的湍流脉动量随转速的变化示意图；图 8(c)为镀槽添加挡板前后镀液中Uw方向的湍流脉动量随转速的变化示意图。图9是本专利技术的镀槽有挡板和无挡板时镀液中金刚石粒径分布示意图。 其中图9 (a)是镀槽有挡板和无挡板时镀液中微粒的特征值为Dltl时的金刚石粒径分布 示意图；图9(b)是镀槽有挡板和无挡板时镀液中微粒的特征值为D5tl时的金刚石粒径分布 示意图；图9(c)是镀槽有挡板和无挡板时镀液中微粒的特征值为D9tl时的金刚石粒径分布 示意图；图9(d)是镀槽有挡板和无挡板时镀液中微粒的特征值为Dav时的金刚石粒径分布 示意图。图10是本专利技术的化学复合镀的工艺流程示意图。图11是镀槽中无挡板和有挡板金刚石复合镀层的横截面SEM图。其中图11(a)是镀槽中无挡板时金刚石复合镀层的横截面SEM图；图11(b)是镀槽中有挡板时金刚石复合镀层的横截面SEM图。 具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。如图1-4所示。一种化学复合镀槽，包括挡板1、槽体2、加热介质或装置3和搅拌桨4，所述的槽体 2为中空的双层结构，内层镀槽和外层镀槽之间通过加强筋相连，在槽体2的内层镀槽和外 层镀槽之间的中空结构中加注有为内层镀槽中的镀液加热使之恒温的加热介质或安装有 为内层镀槽中的镀液加热使之恒温的电加热元件3，加热介质可为循环流动的热水、蒸汽或 热处理油，所述的加热介质可借助于槽体2的外槽体上开设的换液通孔和循环泵在槽体2 的中空结构中循环流动；槽体2的形状可为圆柱形(图2a，图2b)、矩形(图2c)或多边体 形，相应的整个化学镀槽的形状也可为圆柱形(图la，图lb)、矩形(图Ic)或多边体形，槽 体2的大小可从200毫升到20立方米。在槽体2的内层镀槽中至少安装有1个防止镀液 中的微细颗粒沉淀的搅拌桨4，每个镀槽中安装的搅拌桨4的数量可根据镀槽的大小设置， 数量可从1个到10个，在确保流场均勻的前提下，在镀槽中规则或不规则排布，搅拌桨上 叶片形状可以为一字桨(图3a)、十字桨(图3b)、涡轮桨(图3c)或平叶桨，每个搅拌桨4 还可同时安装多个叶片，叶片之间的排列次序可调，不同种类的桨叶可混搭使用；在槽体 2的内层镀槽的安装有至少3片用于改变镀槽中镀液流场特性的挡板1，挡板1的形状、尺 寸可调，挡板1与镀槽内壁之间最好留有一定的间隙，以增加湍流效果，挡板1的安装方向 最好是其长度方向与镀槽深度方向一致，挡板1的长度可从IOOmm到1000m，宽度从5mm到 200mm，厚度从0. 5mm到10mm，形状可以是规则几何形状薄板或异形板，挡板1上可分布规则 或不规则排列的孔、槽(图4c)，也可为不分布孔或槽的平板结构(图4a)，还可为一边为齿 条结构(图4b)，挡板1在镀槽中位置可调，原则上呈规则对称排列。具体实施时挡板1的 一端安装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学复合镀槽，包括槽体（２），其特征是所述的槽体（２）为中空的双层结构，在槽体（２）的中空结构中加注有为内层镀槽中的镀液加热的介质或安装有为内层镀槽中的镀液加热的电加热元件（３）；在槽体（２）的内层镀槽中至少安装有１个防止镀液中的微细颗粒沉降的搅拌桨（４）；在槽体（２）的内层镀槽中安装有至少３片用于改变镀槽中镀液流场特性、提高镀液湍流强度的挡板（１）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱永伟，左敦稳，朱昌洪，李军，陈拥军，惠骏，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]