纳米级金属粒子／金属复合镀层的形成装置及形成方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种纳米级金属粒子／金属复合镀层的形成装置及形成方法。该方法包括：将导电待镀工件与第一电源供给器的负极相连，开启Ｑ开关脉冲激光器，利用第一喷液装置将第一电解质镀液喷射至工件的待镀面，形成纳米级金属粒子镀层；将该导电待镀工件与第二电源供给器的负极相连，开启连续激光器，利用第二喷液装置将第二电解质镀液喷射至工件的待镀面，形成金属镀层。该方法利用激光电化学原理将电化学反应控制在入射区，通过激光配合电解液喷流于待镀工件表面形成金属镀层或纳米级粒子，配合利用脉冲激光和连续激光得到含纳米级金属粒子的金属镀层。该形成方法无需预先单独形成纳米级粒子，简化了镀层工艺。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及材料表面处理
，尤其涉及一种纳米级金属粒子/金属复合镀 层的形成装置及形成方法。
技术介绍
随着现代工业的发展，工件需在复杂、苛刻的条件下工作，由此对工件表面性能要 求越来越高。作为一种行之有效的表面改性措施，表面镀层技术应运而生并获得了广泛应 用。为提高工件表面的机械强度和耐磨性，常利用至少两种机械性能较好的材料来形成复 合镀层，即将某些固体粒子加入到镀液中，通过电化学或化学沉积的方法使固体粒子与金 属或合金共沉积，从而形成具有高机械强度和耐磨性的复合镀层。常规复合镀层技术多选 用纳米级固体粒子，该固体粒子在镀液中的悬浮能力差，易产生团聚，导致最终制得的镀层 中纳米级粒子含量低，对工件表面性能的改善效果并不十分理想。此外，该纳米级粒子需预 先单独制备，再添加至镀液中以与镀液配合形成复合镀层，造成工艺烦杂。因此，有必要提供一种来 提高工件表面的机械强度和耐磨性，并简化工艺。
技术实现思路
以下以实施例为例说明一种简单、快捷的纳米级金属粒子/金属复合镀层的形成 装置及形成方法。该纳米级金属粒子/金属复合镀层的形成装置包括承载装置、纳米级金属粒子形 成装置和金属镀层形成装置。该承载装置具有用以承载导电待镀工件的承载面。该纳米级 金属粒子形成装置包括第一喷液装置、第一导光体、Q开关脉冲激光器、第一电源供给器。该 第一喷液装置具有第一容置腔，包括第一顶壁和第一导电底壁。该第一顶壁设有与第一容 置腔相通的第一安装孔，该第一导电底壁设有与第一安装孔相对的第一喷嘴。该第一导光 体一端固定于第一顶壁，且贯通该第一安装孔，另一端延伸至该容置腔内，并与第一喷嘴相 对。该Q开关脉冲激光器设于第一喷液装置上方，透过该第一安装孔和第一喷嘴将脉冲激 光入射至承载面内。该第一电源供给器的正极与该底壁相连，其负极用以与待镀工件相连。 该金属镀层形成装置包括第二喷液装置、第二导光体、连续激光器、第二电源供给器。该第 二喷液装置具有第二容置腔，包括第二顶壁和第二导电底壁。该第二顶壁设有与第二容置 腔相通的第二安装孔。该第二导电底壁设有与第二安装孔相对的第二喷嘴。该第二导光体 一端固定于第二顶壁，且贯通该第二安装孔，另一端延伸至该第二容置腔内，并与第一喷嘴 相对。该连续激光器设于第二喷液装置上方，透过该第二安装孔和第二喷嘴将连续激光入 射至承载面内。该第二电源供给器的正极与第二导电底壁相连，其负极用以与待镀工件相 连。一种纳米级金属粒子/金属复合镀层的形成方法，其包括将导电工件与第一电 源供给器的负极相连，开启Q开关脉冲激光器，利用第一喷液装置于工件的待镀面形成纳米级金属粒子镀层；将该导电工件与第二电源供给器的负极相连，开启连续激光器，利用第 二喷液装置于工件的待镀面形成与纳米级金属粒子复合的金属镀层。本技术方案提供的纳米级金属粒子/金属复合镀层的形成方法采用激光电化学 原理将电化学反应控制在脉冲激光入射区域内，在浓度很低的电解液或在外加电压很低致 使电化学反应不会进行情况下，利用激光局部入射加热的特性将欲加工区的温度提高至该 入射区能发生电化学反应，并通过激光配合电解液喷流于待镀工件表面形成金属镀层或纳 米级粒子，配合利用脉冲激光和连续激光得到含纳米级金属粒子的金属镀层。该形成方法 无需预先单独形成纳米级粒子，简化了镀层工艺。附图说明 图1是本技术方案一实施例提供的纳米级金属粒子/金属复合镀层的形成装置的 剖示图。图2是采用图1所示装置形成纳米级金属粒子/金属复合镀层的示意图。图3是本技术方案一实施例制得的纳米级金属粒子/金属复合镀层的扫描电镜示 意图。具体实施例方式以下将结合实施例和附图对本技术方案提供的纳米级金属粒子/金属复合镀层 的形成装置及形成方法进行详细说明。本技术方案一实施例需于不锈钢基板上形成纳米级铜粒子/铁复合镀层来提高 不锈钢基板的表面性能，该纳米级铜粒子/铁复合镀层的形成方法包括以下步骤第一步提供纳米级金属粒子/金属复合镀层的形成装置100。请参见图1，该纳米级金属粒子/金属复合镀层的形成装置100包括纳米级金属粒 子形成装置110、金属镀层形成装置120、连接件130和承载装置150。纳米级金属粒子形 成装置110和金属镀层形成装置120通过连接件130相连，由此，纳米级金属粒子形成装置 110在驱动装置(图未示)的驱动下可带动金属镀层形成装置120同轴地在平行于水平面 的平面内运动。承载装置130设于纳米级金属粒子形成装置110和金属镀层形成装置120 下方，并与两者相对，其用于承载待镀工件即不锈钢基板。纳米级金属粒子形成装置110包括第一喷液装置113、第一导光体114、第一电源 供给器115、Q开关脉冲激光器111和第一聚光透镜112。第一喷液装置113包括第一顶壁1131、第一侧壁1132、与第一顶壁1131相对的第 一导电底壁1133和第一喷嘴1136。第一顶壁1131、第一侧壁1132和第一导电底壁1133 相互配合围合形成用于收容电解质镀液的第一容置腔1135。第一顶壁1131设有与第一容 置腔1135相通的第一安装孔(图未示)。第一侧壁1132设有与第一容置腔1135相通并与 电解质镀液池相连的第一输液孔1134，如此设置可通过输液泵(图未示)不断地向第一容 置腔1135内输送电解质镀液。在需形成纳米级金属粒子时，电解质镀液以一定速度注入到 第一容置腔1135内并充满第一容置腔1135，此时第一容置腔1135内的电解质镀液的内压 力使得第一容置腔1135内的电解质镀液以较大压强自第一喷嘴1136喷射出。第一导电底 壁1133由铜制成。第一喷嘴1136自第一导电底壁1133向外延伸，其与第一导电底壁1133形成一体，并与第一安装孔相对，用于喷射电解质镀液。第一导光体114为空心管体，其具有导光腔1141。第一导光体114具有相对的第 一端部1142和第二端部1143。第一端部1142以贯通第一安装孔1142的方式固定于第一 顶壁1131。第二端部1143延伸至第一容置腔1135内，并靠近第一导电底壁1133，且与第 一喷嘴1136相对。为防止注入电解质镀液时对第一导光体114冲击造成第一导光体114 倾斜或者变形，第一导光体114由对激光具有较少吸收并且具有较大强度的材料制成，如 聚甲基丙烯酸甲酯。为防止电解质镀液进入导光腔1141，第 一导光体114于第二端部1143 设有密封第二端部的透光件1144。透光件1144可由玻璃片等常见透光材料制成。第一电源供给器115的正极与第一导电底壁1133电导通，其负极用于与不锈钢基 板电导通，以利于后续利用第一喷嘴1136将电解质镀液喷射至待镀工件表面时在第一导 电底壁1133和不锈钢基板之间形成弱电回路。第一电源供给器115提供的电压值大小应 满足电解质镀液喷射至不锈钢基板表面时，第一导电底壁1133和不锈钢基板不发生电化 学反应。本实施例中，第一电源供给器115给予第一导电底壁1133和不锈钢基板之间提供 0. 825V 电压。Q开关脉冲激光器111设于第一喷液装置113上方，其可为市售任何可提供波长 为1064nm的Nd-YAG脉冲激光的激光设备，如Lee laser series 800 Nd: YAG Q开关激光 系统。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米级金属粒子／金属复合镀层的形成装置，其包括：具有承载面的承载装置，其用于承载导电待镀工件；纳米级金属粒子形成装置，其包括第一喷液装置、第一导光体、Ｑ开关脉冲激光器、第一电源供给器，该第一喷液装置具有第一容置腔，包括第一顶壁和第一导电底壁，该第一顶壁设有与第一容置腔相通的第一安装孔，该第一导电底壁设有与第一安装孔相对的第一喷嘴，该第一导光体一端贯通该第一安装孔，且固定于第一顶壁，另一端延伸至该第一容置腔内，并与第一喷嘴相对，该Ｑ开关脉冲激光器设于第一喷液装置上方，透过该第一导光体和第一喷嘴将脉冲激光入射至承载面内，该第一电源供给器的正极与该底壁相连，其负极用以与待镀工件相连；和金属镀层形成装置，其包括第二喷液装置、第二导光体、连续激光器、第二电源供给器，该第二喷液装置具有第二容置腔，包括第二顶壁和第二导电底壁，该第二顶壁设有与第二容置腔相通的第二安装孔，该第二导电底壁设有与第二安装孔相对的第二喷嘴，该第二导光体一端贯通该第二安装孔，且固定于第二顶壁，另一端延伸至该第二容置腔内，并与第一喷嘴相对，该连续激光器设于第二喷液装置上方，透过该第二导光体和第二喷嘴将连续激光入射至承载面内，该第二电源供给器的正极与该第二导电底壁相连，其负极用以与待镀工件相连。...

【技术特征摘要】
一种纳米级金属粒子/金属复合镀层的形成装置，其包括具有承载面的承载装置，其用于承载导电待镀工件；纳米级金属粒子形成装置，其包括第一喷液装置、第一导光体、Q开关脉冲激光器、第一电源供给器，该第一喷液装置具有第一容置腔，包括第一顶壁和第一导电底壁，该第一顶壁设有与第一容置腔相通的第一安装孔，该第一导电底壁设有与第一安装孔相对的第一喷嘴，该第一导光体一端贯通该第一安装孔，且固定于第一顶壁，另一端延伸至该第一容置腔内，并与第一喷嘴相对，该Q开关脉冲激光器设于第一喷液装置上方，透过该第一导光体和第一喷嘴将脉冲激光入射至承载面内，该第一电源供给器的正极与该底壁相连，其负极用以与待镀工件相连；和金属镀层形成装置，其包括第二喷液装置、第二导光体、连续激光器、第二电源供给器，该第二喷液装置具有第二容置腔，包括第二顶壁和第二导电底壁，该第二顶壁设有与第二容置腔相通的第二安装孔，该第二导电底壁设有与第二安装孔相对的第二喷嘴，该第二导光体一端贯通该第二安装孔，且固定于第二顶壁，另一端延伸至该第二容置腔内，并与第一喷嘴相对，该连续激光器设于第二喷液装置上方，透过该第二导光体和第二喷嘴将连续激光入射至承载面内，该第二电源供给器的正极与该第二导电底壁相连，其负极用以与待镀工件相连。2.如权利要求1所述的纳米级金属粒子/金属复合镀层的形成装置，其特征是，该第一 导光体为空心管体，其与第一喷嘴相对的端部由透光件密封。3.如权利要求1所述的纳米级金属粒子/金属复合镀层的形成装置，其特征是，该纳米 级金属粒子形成装置进一步包括第一聚光镜，该第一聚光镜设于Q开关脉冲激光器与第一 顶壁之间或固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈祥弘，
申请(专利权)人：鸿富锦精密工业深圳有限公司，鸿海精密工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]