一种金属包覆型复合粉体制备装置的制作方法

本发明属于复合粉体制备技术领域，具体的说是一种金属包覆型复合粉体制备装置。

背景技术

金属包覆型复合粉体是一种新型的多相复合的粉末冶金材料，它品种众多、性能独特，已广泛的用于国防工业、机械制造、化工化学等领域。根据核壳结构的不同，金属包覆型复合粉体大体可以分为三种类型，金属-碳材料、金属一陶瓷、金属-金属材料。

金属包覆型复合粉体的制备方法通常有以下几种:球磨法、浸渍法、溶胶-凝胶法、共沉淀法、化学镀和电镀法等。球磨法方法简单，粉末中金属的含量容易控制，但是较难形成包覆型的复合粉体，尤其是超细粉末，很难混合均匀；溶胶-凝胶法虽然能均匀分散，但从溶液中制得的复合粉体是金属的氧化物，需要在较高的温度下还原，这种工艺既繁琐又容易使颗粒在还原过程中长大，难以制备出细小的粉体；浸渍法和共沉淀法一般只能获得金属含量较低的粉体；化学镀和电镀应用较为广泛，其制备的粉体中金属包覆的均匀性更好，但化学镀前处理工艺复杂，镀液不稳定，镀液成分复杂且制备成本高。电镀与化学镀相比，具有沉积速度更快、镀液稳定性好、成本低廉、对环境更友好、粉体表面金属包覆率高等优点。

但现有电镀装置在制备金属包覆型复合粉体时，普遍存在沉积速率低、成分均匀性差、镀层粗糙、不致密等问题。

专利文献1：一种金属包覆型复合粉体制备装置，申请号2017113627363

上述专利文献中，通过在导电外壳上设置对称设有两对超声振子使制备复合粉体时具有快速沉积和致密，但用超声振子无法使复合粉体成分均匀，不利于使得制备出的复合粉体品质有待提高。

技术实现要素：

为了弥补现有技术的不足，本发明提出的一种金属包覆型复合粉体制备装置，本发明的目的在于制备致密且成分均匀的金属包覆型复合粉体。本发明通过在石墨粉上电镀铜，使石墨粉转为复合粉体，石墨粉在长直孔内来回滚动，使得制备的复合粉体致密且成分均匀，有利于金属包覆型复合粉体品质的提高。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种金属包覆型复合粉体制备装置，包括电镀箱、绝缘弹簧一、电机、齿轮变速箱、转轴、转盘、电镀单元和隔板，所述电镀箱的上端设置有入口管，电镀箱的下端设置有出口管；所述入口管为镀液进入管，出口管为复合粉体流出管；所述电机位于电镀箱上端，电机与电镀箱之间为绝缘固连，电机通过齿轮变速箱与转轴连接；所述电镀单元用于电镀使铜内产生复合粉体，电镀单元的一端通过绝缘弹簧一与电镀箱内壁固连，电镀单元的另一端卡接在转盘上，电镀单元之间通过隔板隔开；所述转盘固定于转轴上，转盘为绝缘材料，转盘的曲面为均匀不平的波浪形面，转盘转动使电镀单元做水平方向往复直线运动，其中，

所述电镀单元包括铜板一、铜板二和绝缘弹簧二，所述铜板一与铜板二之间通过绝缘弹簧二弹性连接，铜板一与铜板二交替布置，且其中一个铜板一临近电镀箱，铜板一与电镀箱之间通过绝缘弹簧一弹性连接，铜板一和铜板二上均设置有多个用于电镀的长直孔，且铜板一和铜板二均为相同的金属电极板；所述电镀箱、铜板一和铜板二均与电极连接，且电镀箱与铜板二所接电极相同，电镀箱与铜板一所接电极相反。工作时，将镀液从入口管导入，使镀液进入电镀箱内，将电极通电，使电镀箱与铜板二所接电极相同，使电镀箱与铜板一所接电极相反；电镀箱、铜板一与铜板二均位于镀液中，电镀开始，阴极还原金属阳离子，阳极析出金属阳离子，镀液进入长直孔内，电机转动带动转盘转动，转盘转动使电镀单元做水平方向往复直线运动，石墨粉在长直孔内滚来滚去，铜逐渐被镀到石墨粉表面，使得石墨粉表面覆盖一层铜，形成以石墨粉为内核，铜为外壳的复合粉体，复合粉体可在长直孔内滚来滚去有利于使复合粉体表面被压实，增强了复合粉体的密度，复合粉体在长直孔内随着电解时间的推移，复合粉体逐渐增大，使复合粉体更加致密均匀。

所述铜板一、铜板二和电镀箱上所接电极每隔5～10秒切换一次正负电极，且在电极切换后电机立即降速使复合粉体从长直孔排出。工作时，每隔5～10秒切换一次正负电极，可使得复合粉体不易粘接在铜板一、铜板二以及电镀箱上，同时，在电极切换后，电机立即降速可使复合粉体从长直孔排出，更换新一批石墨粉进入长直孔内进行均匀电镀。

所述转盘转动使电镀单元在水平方向上往复直线运动的幅度小于长直孔的长度。工作时，使电镀单元在水平方向上往复直线运动的幅度小于长直孔的长度，可使得复合粉体在长直孔内滚来滚去不易滚出长直孔外，延长了复合粉体在长直孔内滚动的时间，有利于提高复合粉体颗粒的大小，并使复合粉体更加致密均匀，复合粉体更加致密均匀后，在电镀结束后，复合粉体易于沉积在电镀箱底，便于收集。

所述电镀箱与铜板一之间以及铜板一与铜板二之间均布置有绝缘气囊；所述隔板的内部为空心的，隔板的上部均设有多个气孔，且气孔与隔板内部连通；所述绝缘气囊之间以及绝缘气囊与隔板之间连接有软管，绝缘气囊内设置有复位弹簧；所述软管用于将绝缘气囊内的气体或液体通过隔板喷出，使隔板上部镀液流动。工作时，电机带动转盘转动，因转盘的曲面为均匀不平的波浪形面，转盘转动可使得电镀单元被压缩，电镀单元在水平方向上往复直线运动，电镀箱与铜板一之间以及铜板一与铜板二之间的绝缘气囊将被压缩，绝缘气囊内的气体或液体将通过软管被输送到隔板，气体或液体从隔板的气孔中被输送出去，可使得隔板上沉积的石墨粉或复合粉体被吹起，使得部分石墨粉或小颗粒的复合粉体进入长直孔内继续被电镀，避免了石墨粉或复合粉体的沉积，同时，也使得石墨粉在镀液内混合均匀，使得的石墨粉被充分电镀。

所述绝缘气囊上还设置有进气管，绝缘气囊通过进气管进气；所述进气管的一端与绝缘气囊连通，进气管的另一端通至电镀箱外，且进气管为绝缘的，进气管的端部设置有单向阀一；所述单向阀一用于使电镀箱外空气单向进入进气管内；所述软管上设置有单向阀二，且单向阀二位于绝缘气囊与隔板之间。工作时，通过单向阀二的作用，可避免绝缘气囊被压缩后反弹吸气时使镀液吸入绝缘气囊内，避免了绝缘气囊内沉积镀液或石墨粉；绝缘气囊压缩反弹吸气时，将通过单向阀一以及进气管从电镀箱外吸气，可使得避免了绝缘气囊从电镀箱内吸气或吸入镀液或石墨粉，同时，在绝缘气囊再次被加压向外吹气时，可将进入隔板以及软管内的镀液或石墨粉吹出，避免镀液或石墨粉在隔板以及软管内沉积。

所述入口管上设置有阀门一；所述阀门一用于打开或关闭入口管；所述出口管上设置有阀门二；所述阀门二用于控制出口管释放复合粉体。工作时，由于在进气管上设置了单向阀一，使得进气管只进气不出气，如若将入口管的阀门一关闭，出口管的阀门二关闭，电镀箱内的气体将逐渐增多，压强增大，电镀箱内压强增大后，再打开出口管的阀门二，可使电镀箱内的镀液、石墨粉以及复合粉体的混合物快速被释放，有利于出口管与其他管道连接后进行输送，提高了输送效率。

所述转轴上设置有多组搅拌叶片，且转轴的底端固设有叶轮。工作时，通过转轴转动带动搅拌叶片以及叶轮转动，可使得石墨粉与镀液充分混合，有利于石墨粉被充分电镀上铜，提高电镀率，同时，在搅拌叶片以及叶轮的作用下，可避免石墨粉以及复合粉体沉淀，有利于石墨粉被充分电镀上铜。

本发明的有益效果如下：

1.本发明通过电机转动带动转盘转动，转盘转动使电镀单元做水平方向往复直线运动，使石墨粉在长直孔内滚来滚去，使得石墨粉表面被镀上一层致密且成分均匀的铜，形成以石墨粉为内核，铜为外壳的复合粉体，复合粉体可在长直孔内滚来滚去有利于使复合粉体表面被压实，使得复合粉体更加致密均匀，有利于合金材料机械性能的提高。

2.本发明通过每隔5～10秒切换一次正负电极，可使得复合粉体不易粘接在铜板一、铜板二以及电镀箱上，同时，在电极切换后，电机立即降速可使复合粉体从长直孔排出，更换新一批石墨粉进入长直孔内进行均匀电镀，有利于提高复合粉体制备的效率，同时避免了铜板一、铜板二以及电镀箱上粘接大量复合粉体。

3.本发明通过对转盘的设计，使转盘转动驱动电镀单元在水平方向上往复直线运动的幅度小于长直孔的长度，可使得复合粉体在长直孔内滚来滚去不易滚出长直孔外，延长了复合粉体在长直孔内滚动的时间，有利于提高复合粉体颗粒的大小，并使复合粉体更加致密均匀，致密均匀的复合粉体质量大，易于沉积于电镀箱底，便于收集。

4.本发明通过单向阀二的作用，可避免绝缘气囊被压缩后反弹吸气时使镀液吸入绝缘气囊内，避免了绝缘气囊内沉积镀液或石墨粉；绝缘气囊在进气时通过进气管从电镀箱外吸气，可避免绝缘气囊从电镀箱内吸气或吸入镀液或石墨粉，同时，在绝缘气囊再次被加压向外吹气时，可将进入隔板以及软管内的镀液或石墨粉吹出，避免镀液或石墨粉在隔板以及软管内沉积。

附图说明

图1是本发明的金属包覆型复合粉体制备装置结构示意图；

图2是本发明的转盘结构示意图；

图中：电镀箱1、入口管11、阀门一111、出口管12、阀门二121、绝缘弹簧一13、电机2、齿轮变速箱21、转轴3、转盘31、搅拌叶片32、叶轮33、电镀单元4、铜板一41、铜板二42、长直孔421、绝缘弹簧二43、绝缘气囊44、软管45、单向阀二46、进气管47、单向阀一48、隔板5。

具体实施方式

使用图1和图2对本发明的一种金属包覆型复合粉体制备装置，并以在石墨粉上镀铜为例进行如下说明。

如图1和2所示，本发明所述的一种金属包覆型复合粉体制备装置，包括电镀箱1、绝缘弹簧一13、电机2、齿轮变速箱21、转轴3、转盘31、电镀单元4和隔板5，所述电镀箱1的上端设置有入口管11，电镀箱1的下端设置有出口管12；所述入口管11为镀液进入管，出口管12为复合粉体流出管；所述电机2位于电镀箱1上端，电机2与电镀箱1之间为绝缘固连，电机2通过齿轮变速箱21与转轴3连接；所述电镀单元4用于电镀使铜内产生复合粉体，电镀单元4的一端通过绝缘弹簧一13与电镀箱1内壁固连，电镀单元4的另一端卡接在转盘31上，电镀单元4之间通过隔板5隔开；所述转盘31固定于转轴3上，转盘31为绝缘材料，转盘31的曲面为均匀不平的波浪形面，转盘31转动使电镀单元4做水平方向往复直线运动，其中，

如图1和图2所示，所述电镀单元4包括铜板一41、铜板二42和绝缘弹簧二43，所述铜板一41与铜板二42之间通过绝缘弹簧二43弹性连接，铜板一41与铜板二42交替布置，且其中一个铜板一41临近电镀箱1，铜板一41与电镀箱1之间通过绝缘弹簧一13弹性连接，铜板一41和铜板二42上均设置有多个用于电镀的长直孔421，且铜板一41和铜板二42均为相同的金属电极板；所述电镀箱1、铜板一41和铜板二42均与电极连接，且电镀箱1与铜板二42所接电极相同，电镀箱1与铜板一41所接电极相反。工作时，将镀液从入口管11导入，使镀液进入电镀箱1内，将电极通电，使电镀箱1与铜板二42所接电极相同，使电镀箱1与铜板一41所接电极相反；电镀箱1、铜板一41与铜板二42均位于镀液中，电镀开始，阴极还原金属阳离子，阳极析出金属阳离子，镀液进入长直孔421内，电机2转动带动转盘31转动，转盘31转动使电镀单元4做水平方向往复直线运动，石墨粉在长直孔421内滚来滚去，铜逐渐被镀到石墨粉表面，使得石墨粉表面覆盖一层铜，形成以石墨粉为内核，铜为外壳的复合粉体，复合粉体可在长直孔421内滚来滚去有利于使复合粉体表面被压实，增强了复合粉体的密度，复合粉体在长直孔421内随着电解时间的推移，复合粉体逐渐增大，使复合粉体更加致密均匀；

镀液的成分：各物质按照以下含量配制成镀液：硫酸铜1.1mol/l，硫酸6mmol/l，冰醋酸20mmol/l，乳化剂op-100.8g/l，乙醛酸20g/l。

如图1所示，所述铜板一41、铜板二42和电镀箱1上所接电极每隔5～10秒切换一次正负电极，且在电极切换后电机2立即降速使复合粉体从长直孔421排出。工作时，每隔5～10秒切换一次正负电极，可使得复合粉体不易粘接在铜板一41、铜板二42以及电镀箱1上，同时，在电极切换后，电机2立即降速可使复合粉体从长直孔421排出，更换新一批石墨粉进入长直孔421内进行均匀电镀。

如图1和图2所示，所述转盘31转动使电镀单元4在水平方向上往复直线运动的幅度小于长直孔421的长度。工作时，使电镀单元4在水平方向上往复直线运动的幅度小于长直孔421的长度，可使得复合粉体在长直孔421内滚来滚去不易滚出长直孔421外，延长了复合粉体在长直孔421内滚动的时间，有利于提高复合粉体颗粒的大小，并使复合粉体更加致密均匀，复合粉体更加致密均匀后，在电镀结束后，复合粉体易于沉积在电镀箱1底，便于收集。

如图1和图2所示，所述电镀箱1与铜板一41之间以及铜板一41与铜板二42之间均布置有绝缘气囊44；所述隔板5的内部为空心的，隔板5的上部均设有多个气孔，且气孔与隔板5内部连通；所述绝缘气囊44之间以及绝缘气囊44与隔板5之间连接有软管45，绝缘气囊44内设置有复位弹簧；所述软管45用于将绝缘气囊44内的气体或液体通过隔板5喷出，使隔板5上部镀液流动。工作时，电机2带动转盘31转动，因转盘31的曲面为均匀不平的波浪形面，转盘31转动可使得电镀单元4被压缩，电镀单元4在水平方向上往复直线运动，电镀箱1与铜板一41之间以及铜板一41与铜板二42之间的绝缘气囊44将被压缩，绝缘气囊44内的气体或液体将通过软管45被输送到隔板5，气体或液体从隔板5的气孔中被输送出去，可使得隔板5上沉积的石墨粉或复合粉体被吹起，使得部分石墨粉或小颗粒的复合粉体进入长直孔421内继续被电镀，避免了石墨粉或复合粉体的沉积，同时，也使得石墨粉在镀液内混合均匀，使得的石墨粉被充分电镀。

如图1所示，所述绝缘气囊44上还设置有进气管47，绝缘气囊44通过进气管47进气；所述进气管47的一端与绝缘气囊44连通，进气管47的另一端通至电镀箱1外，且进气管47为绝缘的，进气管47的端部设置有单向阀一48；所述单向阀一48用于使电镀箱1外空气单向进入进气管47内；所述软管45上设置有单向阀二46，且单向阀二46位于绝缘气囊44与隔板5之间。工作时，通过单向阀二46的作用，可避免绝缘气囊44被压缩后反弹吸气时使镀液吸入绝缘气囊44内，避免了绝缘气囊44内沉积镀液或石墨粉；绝缘气囊44压缩反弹吸气时，将通过单向阀一48以及进气管47从电镀箱1外吸气，可使得避免了绝缘气囊44从电镀箱1内吸气或吸入镀液或石墨粉，同时，在绝缘气囊44再次被加压向外吹气时，可将进入隔板5以及软管45内的镀液或石墨粉吹出，避免镀液或石墨粉在隔板5以及软管45内沉积。

如图1所示，所述入口管11上设置有阀门一111；所述阀门一111用于打开或关闭入口管11；所述出口管12上设置有阀门二121；所述阀门二121用于控制出口管12释放复合粉体。工作时，由于在进气管47上设置了单向阀一48，使得进气管47只进气不出气，如若将入口管11的阀门一111关闭，出口管12的阀门二121关闭，电镀箱1内的气体将逐渐增多，压强增大，电镀箱1内压强增大后，再打开出口管12的阀门二121，可使电镀箱1内的镀液、石墨粉以及复合粉体的混合物快速被释放，有利于出口管12与其他管道连接后进行输送，提高了输送效率。

如图1所示，所述转轴3上设置有多组搅拌叶片32，且转轴3的底端固设有叶轮33。工作时，通过转轴3转动带动搅拌叶片32以及叶轮33转动，可使得石墨粉与镀液充分混合，有利于石墨粉被充分电镀上铜，提高电镀率，同时，在搅拌叶片32以及叶轮33的作用下，可避免石墨粉以及复合粉体沉淀，有利于石墨粉被充分电镀上铜。

具体工作流程如下：

工作时，将镀液从入口管11导入，使镀液进入电镀箱1内，将电极通电，使电镀箱1与铜板二42所接电极相同，使电镀箱1与铜板一41所接电极相反，电镀箱1、铜板一41与铜板二42均位于镀液中，电镀开始，阴极还原金属阳离子，阳极析出金属阳离子，镀液进入长直孔421内，电机2转动带动转盘31转动，转盘31转动使电镀单元4做水平方向往复直线运动，搅拌叶片32和叶轮33转动跟随转轴3转动对石墨粉与镀液充分搅拌混合，石墨粉进入长直孔421内，石墨粉在长直孔421内滚来滚去，铜逐渐被镀到石墨粉表面，使得石墨粉表面覆盖一层铜，形成以石墨粉为内核，铜为外壳的复合粉体，复合粉体可在长直孔421内滚来滚去有利于使复合粉体表面被压实，增强了复合粉体的密度，复合粉体在长直孔421内随着电解时间的推移，复合粉体逐渐增大，使复合粉体更加致密均匀，有利于提高复合粉体的品质；在电镀过程中，电镀单元4在水平方向上往复直线运动的幅度小于长直孔421的长度，可使得复合粉体在长直孔421内滚来滚去不易滚出长直孔421外，延长了复合粉体在长直孔421内滚动的时间，有利于提高复合粉体颗粒的大小以及使电镀的复合粉体更加致密均匀；每隔5～10秒切换一次正负电极，原先粘接在铜板一41或铜板二42或电镀箱1上的复合粉体将失去电子，复合粉体将与铜板一41或铜板二42或电镀箱1脱离，可使得复合粉体不易粘接在铜板一41、铜板二42以及电镀箱1上；在电极切换后，电机2立即降速使复合粉体从长直孔421排出，更换新一批石墨粉进入长直孔421内进行均匀电镀；

其中，在电机2带动转盘31转动时，因转盘31的曲面为均匀不平的波浪形面，转盘31转动可使得电镀单元4被压缩，电镀单元4在水平方向上往复直线运动，电镀箱1与铜板一41之间以及铜板一41与铜板二42之间的绝缘气囊44将被压缩，绝缘气囊44内的气体或液体将通过软管45被输送到隔板5，气体或液体从隔板5的气孔中被输送出去，可使得隔板5上沉积的石墨粉或复合粉体被吹起，使得部分石墨粉或小颗粒的复合粉体进入长直孔421内继续被电镀，避免了石墨粉或复合粉体的沉积，同时，也使得石墨粉在镀液内混合均匀，使得的石墨粉被充分电镀；

在绝缘气囊44工作时，绝缘气囊44被压缩后反弹吸气，通过单向阀二46的作用下，镀液或石墨粉进入隔板5以及软管45内后将无法通过单向阀二46，不会使镀液吸入绝缘气囊44内，避免了绝缘气囊44内沉积镀液或石墨粉；绝缘气囊44压缩反弹吸气时，将通过单向阀一48以及进气管47从电镀箱1外吸气，可使得避免了绝缘气囊44从电镀箱1内吸气或吸入镀液或石墨粉，同时，在绝缘气囊44再次被加压向外吹气时，可将进入隔板5以及软管45内的镀液或石墨粉吹出，避免镀液或石墨粉在隔板5以及软管45内沉积；

整个电镀过程中，由于在进气管47上设置了单向阀一48，使得进气管47只进气不出气，如若将入口管11的阀门一111关闭，出口管12的阀门二121关闭，电镀箱1内的气体将逐渐增多，压强增大，电镀箱1内压强增大后，再打开出口管12的阀门二121，可使电镀箱1内的镀液、石墨粉以及复合粉体的混合物快速被释放，有利于出口管12与其他管道连接后进行输送，提高了输送效率。

以上，关于本发明的一实施方式进行了说明，但本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内能够进行各种变更。

工业实用性

根据本发明，通过电机转动带动转盘转动，转盘转动使电镀单元做水平方向往复直线运动，使石墨粉在长直孔内滚来滚去，使得石墨粉表面被镀上一层致密且成分均匀的铜，形成以石墨粉为内核，铜为外壳的复合粉体，有利于合金材料机械性能的提高；因此该金属包覆型复合粉体制备装置在复合粉体制备技术领域。