专利名称：实验室用全浸滚镀式纳米复合电镀装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种全浸滚镀式纳米复合电镀装置。
背景技术：
近年来纳米材料技术发展迅速，材料表面纳米化是表面工程 发展的新趋势。材料表面的纳米化可以通过在材料表面制造纳米 涂层、材料表面自身纳米化等等。在材料表面制造纳米涂层的方 法有复合镀、离子镀、物理和化学气相沉积、激光涂覆等。复合 镀主要有复合电镀(复合电沉积)、复合化学镀和复合刷镀三种技 术。对于制备含有陶瓷颗粒的金属基表面复合材料，复合镀是一
种较理想的方法，适于制备晶粒尺寸小于100nm的材料，对工件 大小和形状的要求较低，很容易从实验研究转向实际生产。
随着科技的发展和社会的进步，许多军用、民用产品对材料 提出了更高的要求，具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀、耐高温 材料的使用越来越频繁，这显然不可能都通过采用贵重材料制造 零部件来达到。因此，通过表面工程技术在普通材料表面制造特 殊涂层的技术发展迅速。
特殊的表面性能是纳米材料的重要独特性能之一，表面工程 无论在工艺方法和应用领域方面都与纳米材料技术有着不可分割 的密切联系。
纳米复合镀是在复合镀基础上发展起来的一种新工艺，它用 纳米颗粒代替了传统复合镀中使用的微米颗粒。纳米材料具有许 多奇特的性能，它的引入对复合镀工艺产生了重大影响。纳米复 合镀技术可以使产品质量产生质的飞跃，并能减少污染，保护环 境。
纳米复合镀层与普通镀层相比，在结构上主要有以下特点(1) 纳米复合镀层由大量的纳米微粒均匀弥漫分布于基质金属中，它 由纳米微粒与基质金属两部'分构成，因而纳米复合镀层具有多相 结构；(2)纳米微粒与基质金属共沉积过程中，纳米微粒的存在将 影响基质金属的电结晶过程，使基质金属的晶粒大为细化，甚至 可以使基质金属的晶粒小到纳米级而成为纳米晶。纳米复合镀层 中由于存在大量的纳米微粒，纳米微粒本身具有很多独特的物理 及化学性能，使得纳米复合镀层具有很多优异的性能，而且性能随着纳米微粒粒径的减小而更优异。 发明内容
本实用新型的目的是要提供一种全浸滚镀式纳米复合电镀装 置，可用于实验室中通过电镀方式制作纳米复合涂层，也可放大 后用于产业化生产。
本实用新型的目的是这样实现的，该装置由镀槽、温度传感 器、滚镀装置、加热器组成，所述的滚镀装置被设置在镀槽内， 温度传感器和加热器设置在镀槽内，位于滚镀装置的两侧。
所述的滚镀装置由支承部分、传动部分、内外滚简组件、内 外滚筒装卸装置组成，其中支承部分由左侧板、中间隔板、右侧 板、小侧板、拉杆、小拉杆组成，拉杆有四根，位于左侧板、右 侧板之间，连接固定左侧板、中间隔板、右侧板成一框架结构， 小拉杆用于固定小侧板。
所述的传动部分包括调速电机、调速电机座、主传动轴、内 滚简主动齿轮、外滚简主动齿轮、中间齿轮、中间传动轴、内滚 简传动轴、内滚简驱动齿轮、外滚简驱动齿轮组成，其中调速电
机安装在调速电机座上，固定于中间隔板上面；主传动轴与调速 电机同轴直联，内滚筒主动齿轮、外滚筒主动齿轮安装在主传动 轴上，由调速电机驱动。内滚简主动齿轮与下面的中间齿轮啮合， 中间齿轮与内滚简驱动齿轮啮合，内滚简驱动齿轮带动内滚筒传 动轴，驱动和其相连的内滚筒；中间传动轴、内滚简传动轴由左 恻板、小侧板支承。外滚筒主动齿轮与下面的外滚简驱动齿轮啮 合，驱动外滚简。
所述的内滚简位于外滚简内部，与密封圈、轴、螺旋压盖、 端盖、槽形轴、电极、试件支架共同组成内滚简组件，其中端盖 通过螺旋压盖与内滚简连接；内滚筒与轴通过螺钉同轴连接，电 极为十字形开槽结构，在电极和试件支架间可放置四排试件；内 滚简组件与外滚简同轴，由轴、槽形轴支承在外滚简组件中问， 由内滚简传动轴通过过渡轴带动旋转。
所述的外滚简与端盖、螺旋压盖、密封圈、夹紧片、过滤布、 过渡轴、密封圈等组成外滚简组件；其中外滚简外圆柱上开多个 纵向槽，外蒙过滤布，由夹紧片压紧；端盖被螺旋压盖压紧在外 滾简右端，中间有密封圈；外滚筒通过过渡轴与外滚筒驱动齿轮 同轴连接，由外滚简驱动齿轮上的端面键'驱动旋转。
所述的内外滚简装卸装置由旋转手轮、丝堵、软导线、密封盖、弹簧、电极杆组成。旋转手轮通过螺母座安置在右侧板上， 旋转手轮与螺母座接触处为螺紋，转动旋转手轮可将其从螺母座 上旋入或旋出；旋转手轮左端圆柱部分与轴连接，支承内外滚简 组件，旋出旋转手轮即可向右移动内外滚筒组件，将其从传动部 分和支承部分中取出。
所述的内外滚筒装卸装置的旋转手轮为中空结构，内部装有电 极杆、丝堵、软导线、密封盖、弹簧，软导线外接电源，穿过密 封盖、弹簧与电极杆连接，电极杆可在旋转手轮中可左右移动， 被弹簧压向左端，使其保证和内滚简的电极始终接触。丝堵压紧 密封盖，可以防止外部介质渗入内部。
所述的另外一种滚简结构为试件散放在球形的内滚简中，随
内滚简转动在其内部翻滚；内滚简由左半球体、右半球体、丝堵、 电极、轴、软导线、导电球组成；电流自软导线、电极杆传到电 极，软导线和电极、导电球连接，导电球在重力作用下始终沉在 内滚简底部，保证和试件充分接触；这种滚简结构和上述滚简结 构可以互换，可根据试件结构和工作需要灵活选择，丝堵压紧密 封圈可起到密封作用，防止镀液渗透到电极处，软导线、软导线 带有橡胶外皮，防止了贵重纳米镀液的浪费，也避免了金属溶解 所造成的镀液污染。
所述外滚筒组件构成、结构及内外滚筒组件的装卸方式与前述 第一种方案相同。
本实用新型的积极效果是
1) 本装置搡作简单、纳米镀液利用率高，可用来制作各种高 硬度、高耐磨性、高耐腐蚀、耐高温涂层和其它功能纳米涂层。
2) 纳米复合镀是在复合镀基础上发展起来的一种新工艺，它 用纳米颗粒代替了传统复合镀中使用的微米颗粒。特殊的表面性 能是纳米材料的重要独特性能之一，通过本装置可以在试件的表 面滚镀纳米涂层。
图1为全浸滚镀式纳米复合电镀装置整体结构示意图 图2为本实用新型滚镀装置结构示意图
图3为本实用新型另 一实施例试件不固定装夹内外滚筒结构示 意图
具体实施方式如图1所示该装置由镀槽1、温度传感器2、滚镀装置3、加热器4组成， 所述的滚镀装置3被设置在镀槽1内，温度传感器2和加热器4 设置在镀槽1内，位于滚镀装置3的两侧。
如图2所示
所述的滚镀装置由支承部分、传动部分、内外滚简组件、内外 滚简装卸装置组成。其中支承部分由左侧板5、中间隔板11、右 侧板12、小侧板36、拉杆35、小拉杆41组成。拉杆35有四根， 位于左侧板5、右侧板12之间，连接固定左侧板5、中间隔板11、 右侧板12成一框架结构，小拉杆41用于固定小侧板36。
所述传动部分包括调速电机9、调速电机座10、主传动轴6、 内滚简主动齿轮7、外滚简主动齿轮8、中间齿轮39、中间传动 轴40、内滚简传动轴38、内滚简驱动齿轮37、外滚简驱动齿轮 34组成。其中调速电机9安装在调速电机座10上，固定于中间 隔板ll上面；主传动轴6与调速电机9同轴直联，内滚简主动齿 轮7、外滚简主动齿轮8安装在主传动轴6上，由调速电机9驱 动。内滚筒主动齿轮7与下面的中间齿轮39啮合，中间齿轮39 与内滚简驱动齿轮37啮合，内滚简驱动齿轮37带动内滚简传动 轴38,驱动和其相连的内滚简26;中间传动轴40、内滚简传动 轴38由左侧板5、小侧板36支承。外滚简主动齿轮8与下面的 外滚简驱动齿轮34啮合，驱动外滚简13。
所述的内滚简26位于外滚简13内部，与密封圈24、轴25、 螺旋压盖29、端盖30、槽形轴31、电极43、试件支架42共同组 成内滚简组件。其中端盖30通过螺旋压盖29与内滚简26连接； 内滚简26与轴25通过螺钉同轴连接，电极43为十字形开槽结构， 在电极4 3和试件支架42间可放置四排试件。内滚简组件与外滚 简同轴，由轴25、槽形轴31支承在外滚简组件中间，由内滚简 传动轴38通过过渡轴32带动旋转。
所述的外滚简13与端盖15、螺旋压盖14、密封圏16、夹紧片 27、过滤布28、过渡轴32、密封圈33等组成外滚简组件。其中 外滚简13外圆柱上开多个纵向槽，外蒙过滤布28,由夹紧片27 压紧。端盖15被螺旋压盖14压紧在外滚简13右端，中间有密封 圈。外滚简13通过过渡轴32与外滚简驱动齿轮34同轴连接，由 外滚简驱动齿轮34上的端面键驱动旋转。
所述的内外滚简装卸装置由旋转手轮18、丝堵19、软导线20、 密封盖21、弹簧22、电极杆23组成。旋转手轮18通过螺母座17安置在右侧板12上，旋转手轮18与螺母座17接触处为螺紋， 转动旋转手轮18可将其从螺母座17上旋入或旋出。旋转手轮18 左端圆柱部分与轴25连接，支承内外滚筒组件，旋出旋转手轮即 可向右移动内外滚筒组件，将其从传动部分和支承部分中取出。
所述的内外滚筒装卸装置的旋转手轮18为中空结构，内部装 有电极杆23、丝堵19、软导线20、密封盖21、弹簧22，软导线 20外接电源，穿过密封盖21、弹簧22与电极杆23连接，电极杆 23可在旋转手轮18中可左右移动，被弹簧22压向左端，使其保 证和内滚简的电极43始终接触。丝堵19压紧密封盖21,可以防 止外部介质渗入内部。
如图3所示
所述的另外一种滚筒结构为试件散放在球形的内滚简中，随 内滚简转动在其内部翻滚。内滚筒由左半球体44、右半球体45、 丝堵46、电极47、轴48、软导线49、导电球50组成。电流自软 导线20、电极杆23传到电极47，软导线和电极47、导电球50 连接，导电球50在重力作用下始终沉在内滚简底部，保证和试件 充分接触。这种滚简结构和图2所述滚简可以互换，可根据试件 结构和工作需要灵活选择。丝堵46压紧密封圈可起到密封作用， 防止镀液渗透到电极47处，软导线2 0、软导线49带有橡胶外皮， 防止贵重纳米镀液的浪费，也避免了金属溶解所造成的镀液污染。 本装置绝大多数零件釆用非金属制造，连接螺栓、螺钉、螺母 为工程塑料，导电部位的金属件都作了必要的防护，使其不与镀 液接触。
温度传感器2、加热器4安装在镀槽1内部，用来对介质进行 加热和检测温度。本装置带温度控制系统，能够控制电镀温度， 可根据不同工艺要求在控制面板上对电镀温度进行设定。
调速电机9速度可调，调整调速电机的转速可以调整内外滚简
的转动。
本装置支承部分、传动部分、.内外滚简组件、内外滚简装卸装 置在工作时联为一体，可整体放入镀槽1中，也可整体取出。电 镀时纳米镀液放在外滚简中，电镀介质盛装在镀槽中。内外滚简 都有良好的密封，可以防止贵重纳米镀液的流失和浪费，离子交 换通过过滤布渗透来实现。
本装置操作简单、纳米镀液利用率高，可用来制作各种高硬度、 高耐磨性、高耐腐蚀、耐高温涂层和其它功能纳米涂层。
权利要求1、 一种实验室用全浸滚镀式纳米复合电镀专用装置，其特征在于该装置由镀槽(1)、温度传感器(2)、滚镀装置(3)、加 热器(4)组成，所述的滚镀装置(3)被设置在镀槽(1)内，温 度传感器(2)和加热器(4)设置在镀槽(1)内，位于滚镀装置 (3 )的两侧。
2、 根据权利要求1所述的一种实验室用全浸滚镀式纳米复合 电镀专用装置，其特征在于所述的滚镀装置(3)由支承部分、 传动部分、内外滚简组件、内外滚简装卸装置组成；其中支承部 分由左侧板(5)、中间隔板(11)、右侧板(12)、小侧板(36)、 拉杆(35)、小拉杆(41)组成；拉杆(35)有四根，位于左侧板(5 )、右侧板(12 )之间，连接固定左侧板(5 )、中间隔板(11 )、 右侧板(l2)成一框架结构，小拉杆(41)用于固定小侧板(36)。
3、 根据权利要求2所述的一种实验室用全浸滚镀式纳米复合 电镀专用装置，其特征在于所述传动部分包括调速电机(9 )、 调速电机座(10 )、主传动轴(6 )、内滚简主动齿轮(7 )、外滚简 主动齿轮(8)、中间齿轮(39)、中间传动轴(40)、内滚筒传动 轴(38)、内滚简驱动齿轮(37)、外滚简驱动齿轮(34)组成； 其中调速电机(9)安装在调速电机座(10)上，固定于中间隔板(11)上面；主传动轴(6)与调速电机(9)同轴直联，内滚简 主动齿轮(7)、外滚简主动齿轮(8)安装在主传动轴(6)上， 由调速电机(9)驱动；内滚简主动齿轮(7)与下面的中间齿轮(39)啮合，中间齿轮(39 )与内滚简驱动齿轮(37 )啮合，内 滚简驱动齿轮(37 )带动内滚简传动轴(38 )，驱动和其相连的内 滚简(26 );中间传动轴(40 )、内滚简传动轴(38 )由左侧板(5 )、 小侧板(36)支承；外滚简主动齿轮(8)与下面的外滚简驱动齿 轮(30啮合，驱动外滚简(l3)。
4、根据权利要求2所述的一种实验室用全浸滚镀式纳米复合 电镀专用装置，其特征在于所述的内滚简(26)位于外滚简(13) 内部，与密封圈(24)、轴(25)、螺旋压盖(29)、端盖(30)、 槽形轴(31)、电极(43)、试件支架(42 )共同组成内滚简组件； 其中端盖(30)通过螺旋压盖(29)与内滚简(26)连接；内滚 简(26)与轴(25)通过螺钉同轴连接，电极(43)为十字形开 槽结构，在电极(43)和试件支架(42)间可放置四排试件；内滚简组件与外滚简同轴，由轴(25 )、槽形轴(31 )支承在外滚简组件中间，由内滚简传动轴(38)通过过渡轴(32)带动旋转。
5、 根据权利要求2所述的一种实验室用全浸滚镀式纳米复合 电镀专用装置，其特征在于所述的外滚简(13)与端盖(15)、 螺旋压盖(14)、密封圈(16)、夹紧片(27)、过滤布(28)、过 渡轴(32)、密封圈(33)等组成外滚简组件；其中外滚简(13) 外圆柱上开多个纵向槽，外蒙过滤布(28)，由夹紧片(27)压紧； 端盖(15)被螺旋压盖(H)压紧在外滚筒(13)右端，中间有 密封圈；外滚简(13 )通过过渡轴(32 )与外滚简驱动齿轮(34 ) 同轴连接，由外滚简驱动齿轮(34)上的端面键驱动旋转。
6、 根据权利要求2所述的一种实验室用全浸滚镀式纳米复合 电镀专用装置，其特征在于所述的内外滚简装卸装置由旋转手 轮(18)、丝堵(19)、软导线(20)、密封盖(21)、弹簧(22)、 电极杆(23)组成；旋转手轮(18)通过螺母座(17)安置在右 侧板(12)上，旋转手轮(18)与螺母座(17)接触处为螺紋， 转动旋转手轮(18)可将其从螺母座(17)上旋入或旋出；旋转 手轮(18)左端圆柱部分与轴(25)连接，支承内外滚简组件， 旋出旋转手轮即可向右移动内外滚简组件，将其从传动部分和支 承部分中取出。
7、 根据权利要求6所述的一种实验室用全浸滚镀式纳米复合 电镀专用装置，其特征在于所述的内外滚简装卸装置的旋转手 轮(18)为中空结构，内部装有电极杆(23)、丝堵(19)、软导 线(20)、密封盖(21 )、弹簧(22),软导线(20)外接电源，穿 过密封盖(21)、弹簧(22)与电极杆(23)连接，电极杆(23) 可在旋转手轮(18)中可左右移动，被弹簧(22)压向左端，使 其保证和内滚简的电极(43)始终接触。丝堵(19)压紧密封盖(21),可以防止外部介质渗入内部。
8、根据权利要求4所述的一种实验室用全浸滚镀式纳米复合 电镀专用装置，其特征在于所述的内滚简(26)还可以设计成 一种试件散放在其内的球形内滚简，该内球形滚简由左半球体(44)、右半球体(45)、丝堵(46)、电极(47)、轴(48)、软导 线(49)、导电球(50)组成；电流自软导线(20)、电极杆(23) 传到电极(47),软导线和电极(47)、导电球(50)连接，导电 球(50)在重力作用下始终沉在内滚简底部，保证和试件充分接 触。
专利摘要本实用新型公开了一种实验室用全浸滚镀式纳米复合电镀专用装置，该装置由镀槽、温度传感器、滚镀装置、加热器组成，所述的滚镀装置被设置在镀槽内，温度传感器和加热器设置在镀槽内，位于滚镀装置的两侧，温度传感器2、加热器4安装在镀槽1内部，用来对介质进行加热和检测温度。本装置带温度控制系统，能够控制电镀温度，可根据不同工艺要求在控制面板上对电镀温度进行设定；该装置可用于实验室中制作单一纳米涂层、复合纳米涂层，也可放大后用于产业化生产。
文档编号C25D17/20GK201154995SQ20072019114
公开日2008年11月26日 申请日期2007年12月31日 优先权日2007年12月31日
发明者于静辉, 晓 彭, 王志平 申请人:王志平;彭 晓