[发明专利]一种用于多孔物质电镀的装置及电镀或化学沉积的方法

说明书

本发明为一种用于多孔物质电镀的装置及电镀或化学沉积的方法，通过电沉积的方法使多孔物质表面以及孔道内部具有均匀的镀层。本发明所述的电镀装置包括密闭槽、缓冲槽、电化学工作站、循环泵以及密封垫等。本发明所述方法为：对多孔物质表面使用稀碱液进行化学除油后，用纯水反复清洗干净，将其固定在所述的电镀装置中为工作电极，并在缓冲槽中放置对电极以及参比电极。打开循环泵使镀液以一定的流速流过多孔物质，稳定后施加脉冲电压进行电镀。本发明可以使得镀液流动更加均一，使得多孔物质的镀层在表面与孔道内部均匀分布。该装置与方法可以在表面以及孔道内部均匀地改变材料的导电性、耐腐蚀性、亲疏水性等表面性质。

技术领域

本发明涉及材料表面处理领域，具体涉及一种在多孔物质表面以及孔内部均匀电镀的实验装置及方法。

背景技术

多孔物质材料由于结构与功能上的出色特点受到了人们的广泛关注。在结构上，多孔材料具有密度小、比表面积大等特点；在功能上，多孔材料具有减震、阻尼、吸音、散热等多种性能，在航空、航天、化工、环境、汽车等领域中均有良好的应用前景。多孔物质可以通过表面处理技术，进一步地改善其表面性质，可以改变材料的耐腐蚀性能、导电性、导热性、亲疏水性等等。表面处理后的多孔材料拓宽了其原有的应用领域，还可以应用在建筑、能源、通信以及生物医学等领域中。如在水电解制氢的装置中，常采用多孔金属板作为水的渗透介质使用。多孔金属板的孔隙率通常为30-50％，厚度为0.5mm 左右，具有微米级的特征孔径。多孔金属板材质主要为金属钛，但是单纯的多孔钛电极与其他部件的接触电阻较大，且在阳极高电位的操作条件下，钛的析氧电位会导致较为严重的腐蚀过程。为此，通常对其进行表面处理，提高其导电性的同时增加其耐腐蚀能力。在生物医学领域，也通常采用金属钛作为替代骨骼，同样需要表面处理以增加其生物相容性。

传统多孔材料的表面处理技术主要包括热喷涂技术、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、阳极氧化、化学镀与电镀技术等等。热喷涂技术是目前表面处理领域中一种成熟的技术，如美国专利 US4542539采用火焰喷涂沉积技术在金属表面喷涂钛粉涂层，并形成了钛粉粒径的梯度分布，也有文献(J Mater Sci，Mater Med(2008) 19：1117-1125)采用了真空等离子喷涂设备制备了钛以及钛合金的涂层。此外，美国专利US2014220244A1采用原子层沉积(ALD)技术在多孔材料基底上进行表面处理。上述这些技术由于涂层材料难以进入到孔隙内部，对于多孔材料来讲表面与孔隙的涂层均一性较差。化学镀与电镀技术由于镀液可以渗透到多孔材料孔隙内部，理论上来说可以在孔隙内部形成均匀的镀层，但是镀层处理过程中，多孔结构的内部电流密度以及溶液浓度的传质阻力会导致孔内有效浓度以及电流的大幅度下降。多孔材料的孔径越小，孔隙越低，镀液浓度在板材表面与孔道内部的差别就会越大，使得两者之间的镀层不均一。传统的电镀方法很难解决这个问题。中国专利CN201310692124.6采用循环泵使镀液单向或者循环流动，在金属材料的孔内以及表面进行电化学处理。中国专利CN101435095A同样采用循环泵对镀液进行强制循环，并辅以超声震荡的方式进行电化学表面处理。但是两者的待处理板材与电镀槽均未进行密封处理，当板材的孔径与孔隙率较小时，板材渗透率低，镀液在板材内部的有效流动较弱，镀层仍然不均匀。且镀液的流动没有流场作为辅助，在大面积板材上的流动也不均匀。

发明内容

本发明的目的是针对多孔物质电镀时板材表面与孔道内部镀层不均匀的问题，提供了一种具有均匀镀层的多孔物质电镀装置与电镀方法，并扩展了多孔材料电镀的操作范围。通过密封使得镀液强制流入板材的孔道内部进而实现孔道内部与板材表面镀液浓度的均匀，通过增设流场使得镀液的流动在板材表面更加均一，进而对多孔物质进行均匀的电镀。

为了实现以上目的，本发明采用如下的技术方案：

本发明所述的一种用于多孔物质均匀电镀的装置，其特征在于：它包括缓冲槽1、参比电极2、对电极3、密封垫4、工作电极5、排气阀6、密闭槽7、循环泵8以及电化学工作站9；