专利名称：阳极氧化实验仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种在钛、铝、镍等各种金属及其合金表面制备氧化物管状阵列 的阳极氧化装置，特别是涉及一种阳极氧化实验仪。
背景技术：
随着纳米科学与技术的迅猛发展，纳米材料的制备技术逐渐从科研工作者的实 验室走入普通大学生的实验课堂。特别是近年来纳米阵列材料的制备以及其在太阳能电 池等方面的应用使得阳极氧化实验普及程度越来越高，很多高校开设了阳极氧化法制备 纳米氧化铝、氧化钛阵列薄膜并应用于染料敏化太阳能电池制备的实验课程。阳极氧化 实验的原理是以金属片为阳极置于电解质溶液中，利用电解作用，使其表面形成氧化物薄 膜。当电流通过时，在阴极上放出H2，在阳极上析出分子态氧(O2)，原子氧(0)，以及离子 氧(0_2)，作为阳极的金属片被其上析出的氧所氧化，形成无水的金属氧化物膜。实用新型 200820213222. 1中描述了给钛和钛合金等基材表面着色的阳极氧化装置，该装置没有时间 控制装置，电极之间距离不可调。实用新型94238597. 7提供了一种由脉冲式阳极氧化电源 和点触式阳极氧化槽构成的阳极氧化装置，用于碲镉汞红外探测器表面钝化膜的制备，未 考虑电压的改变、电极的改变等因素，且仅适用于碲镉汞的表面钝化，适用范围较窄。
发明内容本实用新型的目的是提供一种阳极氧化实验仪，该实验仪既可用于科研实验，也 可用于大学生的创新性实验教学，可对钛、铝、镍等各种金属及其合金的表面进行阳极氧化处理。本实用新型是这样实现的，它由阳极氧化控制仪和反应仪组成，两部分由导线连 接起来。其控制仪是由变压器I、变压器II、稳压整流电路、磁力搅拌控制电路、定时器电路 组成并安装在机箱内，机箱的前面板上装有相应的显示器、指示灯、按键、旋钮及开关，后面 板上装有相应的电源输入、输出插孔和接线柱。其反应仪是由带槽盖板、反应器壳体、循环 水泵和磁力搅拌器组成，壳体分为里外两层，外层为循环水层，里层为反应层，在反应层内 有阴极电极、阳极电极及搅拌磁子，循环水泵和磁力搅拌器装在壳体下面。阳极氧化控制仪中的稳压整流电路接在变压器I上，由稳压整流电路分出120V和 9V电压，120V为阳极氧化实验工作电源并与电压调节旋钮连接，可进行0-120V的电压调 节，9V的电压为水泵工作电压；磁力搅拌控制电路接变压器II并与速度调节旋钮相连，给 磁力搅拌提供电源，速度调节旋钮可控制磁力搅拌的速度。定时器可以实现反应时间的设 定和显示，16个工作时间段自动控制实验的启动和停止，可用于多次氧化实验。阳极氧化 反应仪放在控制仪旁边，底部的磁力搅拌器用来对反应溶液进行磁力搅拌，保证反应溶液 均勻，水泵与循环水源相连，为实验提供恒温环境。反应仪壳体为嵌套塑料圆筒，共两层，外 层为循环水层，里层为反应层。循环水层保证反应的恒温环境，下方有循环水进水管连接水 泵，上方有出水管连接至循环水源。里层放置电解液进行阳极氧化反应，反应仪的带槽盖板是透明有机玻璃盖，其上开的槽是一字槽，或十字槽，或多槽，方便观察反应现象。本实用新型阳极氧化实验仪的阴极电极是顶端为一带有狭缝夹头的塑料电极棒、 连接石墨片及导线；阳极电极是顶端为一带有狭缝夹头的塑料电极棒、连接导线和阳极金 属薄片。拧紧夹头的螺帽即可夹住薄片状阳极金属片和阴极石墨、钼片等使其与接头处的 钝金属相连。阴极置于盖板的十字槽中心，四个阳极置于十字形槽内，可同时放四个金属片 进行实验，电极棒在槽内自由移动，根据槽边的刻度来调整阴阳极的距离，调整好后用电极 棒与十字形槽接触处的横向定位螺丝固定。塑料电极棒上有上下距离读数，调节电极浸入 溶液的深度后用纵向固定螺丝钉固定。连接电极的导线与阳极氧化控制仪背面的接线柱相 连。该实验仪的反应电压和反应时间可自由设定，实时数值可从控制仪的面板读出。 循环水泵有控制开关，磁力搅拌有速度调节旋钮、通断开关和显示灯。水泵控制电路控制循 环水的流动，或在反应器外层加入冰块实现零温反应。接通电源后，控制仪部分主面板电源 显示灯亮，设定好时间、电压、搅拌速度，调整好电极棒之间的距离及浸入反应溶液的深度， 打开水泵后，反应开始。本实用新型的有益效果是可以给科研工作者提供功能强大的阳极氧化实验设 备，还可给普通高校本科生提供创新性实验平台，让学生用实验的方法研究探索认知阳极 氧化的有关规律与特性，并将实验结果应用于染料敏化太阳能电池或模板法制备其他金属 或氧化物纳米线，拓展学生的综合素质，锻炼思考和动手能力，完善理论与实验相结合教 学，可解决目前市场上无此类产品而科研单位和高等学校实验教学又需要此类产品的状 况。以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明
图1是本实用新型立体外观示意图。图2是本实用新型控制仪内部结构示意图。图3是本实用新型的控制仪前面板示意图。图4是本实用新型的控制仪后面板示意图。图5是本实用新型反应仪剖面图。图6是本实用新型反应仪盖子示意图。图7是本实用新型反应仪电极结构示意图。图8是本实用新型反应仪电极装配示意图。。其图中，1-控制仪机箱、2-前面板、3-后面板、4-导线、5-阳极塑料电极棒、6_阴 极塑料电极棒、7-反应仪带槽盖板、8-反应仪壳体、9-反应仪外层、10-循环水进水口、 11-循环水出水口、12-变压器I、13-变压器II、14-稳压整流电路、15-磁力搅拌控制电路、 16-定时器电路、17-电压显示器、18-时间显示器、19-搅拌器指示灯、20-搅拌器速度调节 旋钮、21-电源开关、22-电压调节旋钮、23-定时器开关、24-电压输出开关、25-水泵开关、 26-取消/恢复键、27-设分键、28-设时键、29-星期键、30-手动键、31-设定键、32-时钟 键、33-磁力搅拌器电源插孔、34-水泵电源插孔、35-阴极接线柱、36-阳极接线柱、37-总电 源插孔、38-阴极、39-阳极、40-磁力搅拌子、41-磁力搅拌器、42-循环水泵、43-槽边刻度 线、4-阳极移动槽、45-夹头、46-横向定位螺丝、47-纵向固定螺丝钉。[0020]具体实施方式
从图中看出，它由阳极氧化控制仪和反应仪组成，两部分由导线(4)连接起来，其 特征在于控制仪是由机箱(1)、变压器I (12)、变压器II (13)、稳压整流电路(14)、搅拌控制 电路(15)、定时器电路(16)组成并安装在机箱⑴内，在控制仪前面板(2)上装有相应的 显示器、指示灯、按键、旋钮及开关，在控制仪后面板(3)上装有相应的电源输入、输出插孔 和接线柱，稳压整流电路(14)接在变压器1(12)上，由稳压整流电路(14)分出120V阳极 氧化实验工作电源和9V水泵电压，搅拌控制电路(15)接变压器11(13)并与速度调节旋 钮(20)相连，给磁力搅拌器(41)提供电源；反应仪是由带槽盖板(7)、反应器壳体(8)、循 环水泵(42)和磁力搅拌器(41)组成，壳体分为里外两层，外层为循环水层(9)，里层为盛 有电解液的反应层，在反应层内有置于盖板槽中心的阴极电极棒(6)，还有置于盖板槽内可 以自由移动的阳极电极棒(5)及磁搅拌子(40)，电极棒的顶端夹有薄片状阳极(39)和阴 极(38)。循环水泵(42)和磁力搅拌器(41)装在壳体(8)下面，循环水泵(42)接进水管 (10)，出口管(11)与循环水源相连。裁剪lcmX2cm的钛片，依次用丙酮、乙醇和超纯水超声处理5分钟，再用10%的 HF酸溶液化学抛光5 10s。在N2气氛中干燥后将抛光后的钛片插入阳极电极棒的夹头， 石墨片插入阴极电极棒的夹头，旋紧夹头的螺帽固定好夹片，将塑料电极棒中的导线连接 在控制仪后面板的接线柱上。取0. 05 0. lmol/LH2S04,加入 0. lmol/L 的 NaF 和 0. 1 Imo VLNa2SO4 作为电 解质，将所配好的电解液倒入到反应仪内层，并将磁子放入其中。将电极棒与反应仪盖子 接触处的纵向固定螺丝钉拧开，调节阳极和阴极在溶液中的浸入深度使电极的一半浸入 电解液中，调整阳极与阴极相对，移动阳极电极棒在槽中的位置，使其与阴极之间的距离为 2-5cm，拧紧横向固定螺丝，固定电极棒。接通装置总电源，打开计时器开关，开启磁力搅拌器，调节磁力搅拌旋钮至所需转 速，开启水泵。旋转电压调节旋钮调节电压输出为10-120V，利用控制面板的时间设定键设 定阳极氧化时间为4-20h。反应完成后将阳极金属片取出，用蒸馏水冲洗干净，自然晾干，在 空气中450°C退火一小时。综上所述，本实用新型阳极氧化仪是理想的科研和教学用具，它设计合理，结构简 单，成本低，效果好。
权利要求一种阳极氧化实验仪，它由阳极氧化控制仪和反应仪组成，两部分由导线连接起来，其特征在于控制仪是由机箱、变压器I、变压器II、稳压整流电路、电磁搅拌控制电路、定时器电路组成并安装在机箱内，在控制仪前面板上装有相应的显示器、指示灯、按键、旋钮及开关，在控制仪后面板上装有相应的电源输入、输出插座和接线柱，稳压整流电路接在变压器I上，由稳压整流电路分出120V可调阳极氧化实验工作电源和9V水泵电压，搅拌电路接变压器II并与速度调节旋钮相连，给磁力搅拌提供电源；反应仪是由带槽盖板、反应器壳体、循环水泵和磁力搅拌器组成，壳体分为里外两层，外层为循环水层，里层为盛有电解液的反应层，在反应层内有置于盖板槽中心的阴极电极，还有置于盖板槽内可以自由移动的阳极电极及磁搅拌子，循环水泵和磁力搅拌器装在壳体下面，循环水泵与进水管相连，出水管与循环水层相连。
2.根据权利要求1所述的阳极氧化实验仪，其特征在于反应器壳体是塑料制成的嵌套圆筒。
3.根据权利要求1所述的阳极氧化实验仪，其特征在于阴极电极是顶端为一带有狭缝 夹头的塑料电极棒、连接石墨片及导线；阳极电极是顶端为一带有狭缝夹头的塑料电极棒、 连接导线和阳极金属薄片。
4.根据权利要求1所述的阳极氧化实验仪，其特征在于带槽盖板是透明的有机玻璃 盖，其上开的槽是一字槽，或十字槽，或多槽。
专利摘要本实用新型提出了一种阳极氧化实验仪，它由阳极氧化控制仪和反应仪组成，两部分由导线连接起来，控制仪是由机箱、变压器I、变压器II、稳压整流电路、电磁搅拌控制电路、定时器电路组成并安装在机箱内，反应仪是由带槽盖板、反应仪壳体、循环水泵和磁力搅拌器组成，壳体分为里外两层，外层为循环水层，里层为盛有电解液的反应层，在反应层内有置于盖板槽中心的阴极电极，还有置于盖板槽内可以自由移动的阳极电极及磁搅拌子，循环水泵和磁力搅拌器装在壳体下面，循环水泵与进水管相连，出水管与循环水源相连。本实用新型结构简单，有多种功能调节，使用方便。
文档编号C25D11/02GK201686761SQ20092028951
公开日2010年12月29日 申请日期2009年12月21日 优先权日2009年12月21日
发明者余大凤, 夏晓红, 孙淼, 宋家明, 林阳, 王玮, 高云 申请人:湖北大学