[发明专利]一种上浮式微小金属球体/球壳电镀装置及对微球进行电镀的方法

说明书

本发明公开了一种上浮式微小金属球体/球壳电镀装置及对微球进行电镀的方法，包括：镀槽；竖孔阵列圆柱体，其连接在镀槽底部，且与镀槽的底部留有间隙；竖直旋转轴，其通过竖直旋转轴位置及运动控制单元放置在镀槽上方；电机固定板，其连接在竖直旋转轴末端；阴极，其连接在电极固定板的下端面的凹槽内，且阴极靠近并朝向竖孔阵列圆柱体的上端面；阳极，其连接在电极固定板的侧面，且阳极的高度大于电极固定板的厚度；脉冲电源，其与阴极和阳极连接；增压单元，其与竖孔阵列圆柱体和镀槽底部留有的间隙连通。本发明可通过竖孔阵列圆柱体的通孔直径和沉积时间精确控制微球直径，微球尺寸的批量均匀性可在微米量级内精确控制。

技术领域

本发明属于电化学领域及微小金属球体/球壳制备领域，具体涉及一种上浮式微小金属球体/球壳电镀装置及对微球进行电镀的方法，适用于制备球形度高、表面粗糙度低的金属球体/球壳，包括空心球壳和实心球体。基于本装置原理的电镀工艺同样适用于大尺寸球体/球壳的制备。

背景技术

在惯性约束聚变(ICF)研究中，多壳层靶是一种重要靶型，该靶型对金属壳层质量要求极高，以Au空心球壳为例，其表面粗糙度应小于10nm，厚度均匀性应大于99％。目前世界各国均采用电镀法加工该靶型的金属球壳，张林等(Study of Electrodeposited Au onHollow Polystyrene Microspheres[J].Applied Surfce Science,265(2013)465-469)设计了两种微球电镀装置，并申请了专利(漂浮式微球电镀装置，ZL201220566603.4；下沉式微球电镀装置，ZL201220566769.6)，制备的空心Au球壳表面粗糙度最低约6nm，但该装置仅能制备壁厚很小的薄壁空心球壳(Au球壳最大壁厚约10微米)。现有技术中其他相关的微球电镀装置制备的微球表面镀层普遍存在厚度均匀性差、表面粗糙度较差等问题，这严重限制了该工艺在相关领域的应用。

发明内容

为了克服现有装置和技术中的不足，本发明开发了一种上浮式微小金属球体/球壳电镀装置，可以实现微球运动方式的直接和准确控制，使微球镀层均匀性、粗糙度、厚度等全部指标都有了极大提升。

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种上浮式微小金属球体/球壳电镀装置，包括镀槽，以及设置在镀槽内的阳极和阴极，还包括：用于放置待电镀微球的竖孔阵列圆柱体，其连接在镀槽底部，且与镀槽的底部留有间隙；

竖直旋转轴，其通过竖直旋转轴位置及运动控制单元放置在镀槽上方；

电机固定板，其连接在竖直旋转轴末端；

所述阴极连接在电极固定板的下端面的凹槽内，且所述阴极靠近并朝向竖孔阵列圆柱体的上端面；

所述阳极连接在电极固定板的侧面，且所述阳极的高度大于电极固定板的厚度；

脉冲电源，其与阴极和阳极连接；

增压单元，其与竖孔阵列圆柱体和镀槽底部留有的间隙连通。

优选的是，所述镀槽上设置有镀液入口和镀液出口，且所述镀液出口高于镀液入口；所述镀液入口和镀液出口之间依次连通镀液循环过滤单元和镀液加热单元。

优选的是，所述镀液循环过滤单元的出液口与增压单元连通，增压单元通过增压单元管路与竖孔阵列圆柱体和镀槽底部留有的间隙连通。

优选的是，所述阴极为片状圆环阴极，阴极材质与待电镀金属相同，电极固定板为圆形电极固定板，片状圆环阴极的圆心与电极固定板圆心重合；阳极为圆筒状。