[发明专利]一种粉末预先层铺式复合电铸装置

说明书

技术领域

本发明属于金属材料加工技术领域，具体涉及一种粉末预先层铺式电沉积装置、利用该预先层铺式电沉积设备快速制备镍及镍合金的新方法。

背景技术

电铸技术具有复制性能好、加工成本低廉、加工设备相对简单等特点在镍及镍合金制备方面获得广泛应用。复合电铸是一种通过在电解液中添加固体颗粒或纤维，将其沉积到电铸层中。关于复合电铸，CN201410639432公开了一种耐腐蚀耐磨金属表面镀层及其制备方法，在电解液中添加银粉和秸秆粉获得复合表面镀层；CN201410450868公开了一种碳纳米管-铜基复合粉体的电沉积制备方法，将硫酸铜、硫酸、经处理后的碳纳米管、添加剂和水混合均匀后配置成电解液，实现了碳纳米管在铜颗粒中的均匀分布；CN201410373837公开了一种碳纳米管和/或石墨烯增强铅基复合阳极制备方法，将可溶性铅盐、支持电解质、碳纳米管和/或石墨烯、分散剂和水混合均匀后配置成电解液，在电解液中电沉积即能在阴极得到碳纳米管和/或石墨烯铅基复合粉体。

但电铸技术同时存在电铸沉积速率慢的缺点，金属的沉积速率一半每小时沉积数十微米，电铸加工时间长，效率低，成为制约其发展的关键因素。传统的电铸沉积技术受限于电沉积的速率，成形速率慢，无法满足较大工件的成形，而复合电沉积则用于制备复合沉积层。

发明内容

针对传统电铸技术的效率较低的问题，本发明综合复合电铸技术提出了一种粉末预先层铺式复合电铸装置，可用于快速沉积Cu、Ni、Zn、Cr、Sn、Ag等金属及合金的沉积，也可用于用这些金属及合金作为基体的复合材料的快速沉积。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种粉末预先层铺式复合电铸装置，包括电源、电沉积室、阴极极板和阳极极板，阴极极板和阳极极板沉浸在电解液中并且上下平行对置，其特征在于，所述粉末预先层铺式复合电铸装置还包括升降系统、预铺粉系统和控制系统；

所述控制系统控制升降系统的升降以及调节电解液的温度；

所述升降系统实现阴极极板和预铺粉系统的间歇式升降；

所述预铺粉系统包括送粉轴轮、储粉腔和第一推杆，第一推杆推动送粉轴轮将储粉腔的粉末水平输送至阴极极板处，并将粉末铺设于阴极极板上，通过送粉轴轮的往复运动实现粉末压实；

所述预铺粉系统与阴极极板表面平行位于同一平面。

本发明给出控制系统的实现方式：控制系统包括控制器、升降控制装置、温度控制装置，所述温度控制装置包括加热器和温度计，温度控制装置实现对电解液温度进行检测并使电解液温度在室温与80℃之间调节。

第一推杆穿过电沉积室侧壁与送粉轴轮连接，送粉轴轮位于储粉腔上部并可在第一推杆作用下在储粉腔上表面移动，所述送粉轴轮表面粗糙度为3.2μm～6.3μm。

升降系统包括第二推杆和第三推杆，第二推杆和第三推杆穿过电沉积室底部并分别与储粉腔中的推板和阴极极板连接，所述第二推杆推动储粉腔中的推板竖直移动将储粉腔的粉末顶出，第三推杆推动阴极极板竖直移动。

所述预铺粉系统单次铺粉厚度为0.5～2.0mm。

所述阴极极板和阳极极板距离在20～100mm。

所述送粉轴轮沿轴向方向比储粉腔每边宽10～15mm。

在所述送粉轴轮两侧安装有导滑槽，送粉轴轮推动粉末沿导滑槽往前送进，导滑槽宽度为70～75mm，深度为4～6mm。

所述第二推杆每次升降高度为1～4mm，第三推杆单次升降高度为0.5～2mm，第二推杆和第三推杆升降精度均为0.1mm。

一种采用粉末预先层铺式复合电铸装置制备金属及合金的方法，该方法包括金属粉末的预处理、电解液配制、阴极极板初处理、粉末的预铺和电沉积成形，其特征在于，所述金属粉末包括粒度范围在2μm～50μm的不同粒径的金属粉末，该方法所使用的电解液中加入了乙醇、柠檬酸和苯亚磺酸钠，所述柠檬酸质量浓度为2～40g/L，所述乙醇质量浓度为100～500mL/L，苯亚磺酸钠质量浓度为0.2～0.4g/L。

本发明的有益效果是：

采用本发明的装置制备金属和合金铸件具有沉积速率快，结晶组织致密、表面质量好等优点。此外，由于预铺的金属或合金粉末通过快速凝固技术制备，固溶度高、粉末晶粒细小，可实现良好的细晶强化、弥散强化和颗粒强化，可提高铸件的力学性能和成分均匀性，并可实现成分的可调。本发明不需要复杂的设备，而且工艺简单、材料来源广、价格低廉、制备成本低，本发明的研究与应用拓宽了电铸技术的应用领域。

附图说明