一种基于超声驻波制备阴极涂层的设备及方法技术

本发明专利技术公开了一种基于超声驻波制备阴极涂层的设备及方法。本发明专利技术中阴极槽和阳极槽通过管道连通，阴极槽和阳极槽内均设有竖直设置的搅拌棒；阴极槽和阳极槽上均设有导电装置；阴极槽内壁上固定有四个超声波振动装置，且四个超声波振动装置均分为两组，每正对的两个超声波振动装置为一组；阴极槽的其中两个内壁上均固定有上下间距设置的两个浓度传感器。本发明专利技术中通过阴极槽内的搅拌棒搅动阴极槽内的电解液，达到使阴极槽内电解液中金属阳离子分布均匀的目的，并通过两个声场叠加后形成的能量分布均匀的波阵面，使金属阳离子均匀吸附于阴极板表面并发生还原反应，在阴极板表面形成表面平整的阴极涂层，提高了阴极涂层的质量。提高了阴极涂层的质量。提高了阴极涂层的质量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超声驻波制备阴极涂层的设备及方法


[0001]本专利技术属于阴极涂层制备
，具体涉及一种基于超声驻波制备阴极涂层的设备及方法。

技术介绍

[0002]电解是将电流通过电解质溶液或熔融态电解质，在阴极和阳极上引起氧化还原反应的过程，而金属电解过程中，金属阳离子在阴极板上发生还原反应，并沉积在阴极板表面，起到保护阴极板的作用，因此金属电解被应用于制备阴极涂层，但是制备过程中，电解液中存在金属阳离子分布不均匀的情况，这将导致完成制备后的阴极板表面出现长凸瘤、粒子的现象，进而造成阴极涂层表面凹凸不平。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了克服现有技术不足，提出一种基于超声驻波制备阴极涂层的设备及方法。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]本专利技术一种基于超声驻波制备阴极涂层的设备，包括阴极槽、阳极槽、搅拌棒、浓度传感器和超声波振动装置。所述阴极槽和阳极槽通过管道连通；阴极槽和阳极槽内均设有竖直设置的搅拌棒，各搅拌棒分别由一个驱动电机驱动转动；所述阴极槽和阳极槽上均设有导电装置，阴极槽上的导电装置通过导线与电源的负极连接，阳极槽上的导电装置通过导线与电源的正极连接；所述阴极槽内壁上固定有四个超声波振动装置，且四个超声波振动装置均分为两组，每正对的两个超声波振动装置为一组；阴极槽的其中两个内壁上均固定有上下间距设置的两个浓度传感器；其中，阴极槽上的导电装置位于其中一组超声波振动装置之间，并与另一组超声波振动装置错开设置。
[0006]优选地，所述阴极槽和阳极槽上均固定有一根横梁，阴极槽和阳极槽内位于相应横梁的下方均固定有限位圆槽，各搅拌棒的上端与固定在相应横梁上的驱动电机输出轴固定，下端与相应的限位圆槽转动连接。
[0007]更优选地，所述搅拌棒上固定有上下间距设置的两个搅动块。
[0008]优选地，所述阴极槽和阳极槽的底部分别开设有间距设置的两个孔洞一和两个孔洞二，每个孔洞一通过一根管道与一个孔洞二连通。
[0009]优选地，所述导电装置包括对称设置的两个导电座，两个导电座分别固定在阴极槽或阳极槽的两侧，且两个导电座上均开设有凹槽；阴极槽上的其中一个导电座与电源的负极通过导线连接，阳极槽上的其中一个导电座与电源的正极通过导线连接。
[0010]本专利技术基于超声驻波制备阴极涂层的设备的阴极涂层制备方法，具体如下：
[0011]步骤一、将阴极板和阳极板上固定的导电棒两端分别嵌入相应导电装置中两个导电座上的凹槽内，并将电解液倒入阴极槽和阳极槽中。
[0012]步骤二、启动电源，阳极板上发生氧化反应，阳极槽内电解液中产生金属阳离子，
控制器控制阳极槽上的驱动电机驱动相应的搅拌棒旋转搅拌电解液，使得阳极槽内电解液中的金属阳离子均匀分布，且金属阳离子在电流导向作用下，通过管道移动至阴极槽内；控制器控制阴极槽上的驱动电机驱动相应的搅拌棒旋转搅拌电解液，使得阴极槽内电解液中的金属阳离子均匀分布，当四个浓度传感器检测到所处位置处的电解液浓度均在预设浓度范围内时，控制器控制阴极槽上的驱动电机停止工作，同时金属阳离子受到电流的导向作用，向阴极板表面迁移。
[0013]步骤三、打开各超声波振动装置，调节位于阴极板两侧的一组超声波振动装置发出的超声波频率和幅值，使这两个超声波形成横向平面驻波场，且横向平面驻波场的波阵面位置与阴极板放置位置一致；同时调节位于阴极板两端的另外一组超声波振动装置发出的超声波频率和幅值，并选择另外两个超声波的输出波形为方波类型，使另外两个超声波形成纵向均匀声场，横向平面驻波场与纵向均匀声场叠加形成能量分布均匀的波阵面，阴极槽内电解液中的金属阳离子受到各声场的辐射力作用以及电流的导向作用，均匀吸附于阴极板的表面，并发生还原反应，在阴极板表面形成阴极涂层。
[0014]步骤四、当任何一个浓度传感器检测到所处位置处的电解液浓度不在预设浓度范围内时，关闭各超声波振动装置，控制器控制阴极槽上的驱动电机驱动相应的搅拌棒旋转搅拌电解液，使得阴极槽内电解液中的金属阳离子均匀分布，当四个浓度传感器检测到所处位置处的电解液浓度均在预设浓度范围内时，控制器控制阴极槽上的驱动电机停止工作，接着打开各超声波振动装置，阴极板附近的金属阳离子继续发生还原反应，在阴极板表面形成阴极涂层。
[0015]步骤五、重复步骤四，直至达到预设时间，完成阴极涂层工作，控制器控制各驱动电机停止工作，关闭电源和各超声波振动装置。
[0016]本专利技术有益效果如下：
[0017]1、本专利技术中通过阴极槽内的搅拌棒搅动阴极槽内的电解液，达到使阴极槽内电解液中金属阳离子分布均匀的目的，且制备过程中，阴极板两侧的超声波振动装置发出的超声波形成横向平面驻波场，金属阳离子快速汇集于阴极板表面，阴极板两端的超声波振动装置发出的超声波形成纵向均匀声场，改善了横向平面驻波场波阵面能量分布不均匀的现象，两个声场叠加后形成了能量分布均匀的波阵面，使得金属阳离子在声场的辐射力和电场力的作用下均匀吸附于阴极板表面并发生还原反应，在阴极板表面形成高精度阴极涂层，且阴极涂层表面平整，极大的提高了阴极涂层的质量。
[0018]2、本专利技术中不仅可以通过调节阴极槽内位于阴极板两侧的超声波振动装置发出的超声波频率，以获得不同厚度的阴极涂层，还可以通过调节阴极槽内位于阴极板两端的超声波振动装置发出的超声波频率及波形，以获得不同形状的阴极涂层。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的整体结构示意图；
[0020]图2为本专利技术中阴极槽及其上各零件的俯视图；
[0021]图3为本专利技术中没有声场时金属阳离子向阴极板表面迁移的示意图；
[0022]图4为本专利技术在横向平面驻波场作用下金属阳离子在阴极板表面分布情况的示意图；
[0023]图5为本专利技术中在纵向均匀声场作用下金属阳离子分布示意图；
[0024]图6为本专利技术中叠加声场作用下金属离子在阴极板表面分布情况示意图。
具体实施方式
[0025]下面结合附图对本专利技术做进一步描述。
[0026]如图1和图2所示，本专利技术一种基于超声驻波制备阴极涂层的设备，包括阴极槽1、阳极槽2、搅拌棒5、浓度传感器7和超声波振动装置8。阴极槽1和阳极槽2通过管道14连通；阴极槽1和阳极槽2内均设有竖直设置的搅拌棒5，各搅拌棒5分别由一个驱动电机6驱动转动；阴极槽1和阳极槽2上均设有导电装置3，阴极槽1上的导电装置3通过导线与电源4的负极连接，阳极槽2上的导电装置3通过导线与电源4的正极连接，导电装置3用于对阴极板12或阳极板13进行支撑和导电；阴极槽1内壁上固定有四个超声波振动装置8，且四个超声波振动装置8均分为两组，每正对的两个超声波振动装置8为一组；阴极槽1的其中两个内壁上均固定有上下间距设置的两个浓度传感器7。其中，阴极槽1上的导电装置3位于其中一组超声波振动装置8之间，并与另一组超声波振动装置8错开设置；各驱动电机6均由控制器控制，各浓度传感器7的信号输出端均与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超声驻波制备阴极涂层的设备，包括阴极槽和阳极槽，其特征在于：还包括搅拌棒、浓度传感器和超声波振动装置；所述阴极槽和阳极槽通过管道连通；阴极槽和阳极槽内均设有竖直设置的搅拌棒，各搅拌棒分别由一个驱动电机驱动转动；所述阴极槽和阳极槽上均设有导电装置，阴极槽上的导电装置通过导线与电源的负极连接，阳极槽上的导电装置通过导线与电源的正极连接；所述阴极槽内壁上固定有四个超声波振动装置，且四个超声波振动装置均分为两组，每正对的两个超声波振动装置为一组；阴极槽的其中两个内壁上均固定有上下间距设置的两个浓度传感器；其中，阴极槽上的导电装置位于其中一组超声波振动装置之间，并与另一组超声波振动装置错开设置。2.根据权利要求1所述的一种基于超声驻波制备阴极涂层的设备，其特征在于：所述阴极槽和阳极槽上均固定有一根横梁，阴极槽和阳极槽内位于相应横梁的下方均固定有限位圆槽，各搅拌棒的上端与固定在相应横梁上的驱动电机输出轴固定，下端与相应的限位圆槽转动连接。3.根据权利要求2所述的一种基于超声驻波制备阴极涂层的设备，其特征在于：所述搅拌棒上固定有上下间距设置的两个搅动块。4.根据权利要求1所述的一种基于超声驻波制备阴极涂层的设备，其特征在于：所述阴极槽和阳极槽的底部分别开设有间距设置的两个孔洞一和两个孔洞二，每个孔洞一通过一根管道与一个孔洞二连通。5.根据权利要求1所述的一种基于超声驻波制备阴极涂层的设备，其特征在于：所述导电装置包括对称设置的两个导电座，两个导电座分别固定在阴极槽或阳极槽的两侧，且两个导电座上均开设有凹槽；阴极槽上的其中一个导电座与电源的负极通过导线连接，阳极槽上的其中一个导电座与电源的正极通过导线连接。6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种基于超声驻波制备阴极涂层的设备的阴极涂层制备方法，其特征在于：具体如下：步骤一、将阴极板和阳极板上固定的导电棒两端分别嵌入相应导...

【专利技术属性】
技术研发人员：巢炎，杨辉，李彬，李文欣，吴俊义，邵中魁，董源，张巨勇，褚长勇，陆志平，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：