[發明專利]一種簡易的射流電沉積實驗系統

有效

• 申請號: 201611156135.2
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN107130272B
• 公開（公告）日: 2018-10-30
• 發明（設計）人: 范暉;趙陽培;王善奎;周連佺;田宗軍;邢邦圣;馬軍
• 申請（專利權）人: 江蘇師范大學
• 主分類號: C25D5/08
• 分類號: C25D5/08;C25D21/12;C25D17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種簡易的射流電沉積實驗系統及控制方法，該裝置如下：電解槽安裝在機床工作臺上，陽極腔與噴嘴通過組合夾具懸在陽極腔與噴嘴電解槽上方，數控操作面板通過調節噴嘴高度用螺桿安裝在組合夾具上，耐腐蝕泵進水口一端通過水管連接電解液回收罐，耐腐蝕泵出水口一端通過調速閥和浮子流量計連接陽極腔與噴嘴的入水口，電解槽通過回流管與電解液回收罐連接。本發明以現有的商用數控機床作為實驗平臺載體，以數控平臺實現射流電沉積掃描距離、層數、路徑的控制，能實現三維立體加工，可進行涂層和微型器件的加工制作，投入成本經濟，設計和制造簡便，取材方便。

背景技術

射流電沉積技術是近年來發展的一種局部高速電沉積技術。與傳統槽式電沉積不同，電解液以射流態從陽極噴嘴噴射到陰極基板上，因此在陰極表面產生了特殊的流場和電場，這賦予了射流電沉積以下特點：1.沉積速度快、工藝簡單；2.產生高質量的納米晶結構沉積層；3.良好的定域性和加工柔性，易與數控結合。綜上所述，射流電沉積在制備功能材料、微結構成形和再制造修復方面具有特殊的優勢。其制備的納米鍍層可以明顯提高基質金屬的硬度、耐磨、減摩、耐腐蝕等性能，同時還具有較大的操作靈活性和加工適應性，集復合過程與成形過程于一體，在材料、機械加工等領域具有潛在的應用價值。

不過射流電沉積系統屬專用設備，目前多在實驗室范圍內使用。如科研用一般采用自行設計加工的方式，需專門設計加工機床本體、自主開發數控機構和數控軟件。這種方式針對性強，符合實驗需求，但如缺乏熟練的設計經驗，設計、裝配和調試過程比較費時費力，且系統組合精度及性能達不到設計要求和效果，成本較高。因此，如能以通用的小型數控機床為平臺，輔以簡易、合理的平臺設計，改裝相應的噴射系統和循環系統，則可達到節省時間提高效率，滿足基本實驗需求的目的。

發明內容

本發明提供了一種簡易的射流電沉積實驗系統，提供了數控平臺的選擇范圍、設計簡單的電解液循環系統、組合夾具的設計加工，電解液回收裝置，固定裝置。

一種簡易的射流電沉積實驗系統，包括組合夾具、陽極腔與噴嘴、電解槽、機床工作臺、電解液回收罐、調節噴嘴高度用螺桿、數控操作面板、管路、浮子流量計、調速閥、灌液漏斗、磁力泵、安裝臺、溢流閥、抽液管、回流管、耐腐蝕泵；電解槽安裝在機床工作臺上，陽極腔與噴嘴通過組合夾具懸在陽極腔與噴嘴電解槽上方，數控操作面板通過調節噴嘴高度用螺桿安裝在組合夾具上，耐腐蝕泵進水口一端通過水管連接電解液回收罐，耐腐蝕泵出水口一端通過調速閥和浮子流量計連接陽極腔與噴嘴的入水口，電解槽通過回流管與電解液回收罐連接。

進一步的，電解液回收罐上安裝一個回收罐蓋板，回收罐蓋板以中心對稱分布方式開3個圓孔，再在中心開一個孔，插入PVC管，外側三個孔分別為抽液口、回液口、溢流口，中心孔為攪拌口/灌液口。

進一步的，陽極腔與噴嘴由陽極腔和噴嘴兩部分組成，陽極腔內部又分為腔體和堵頭，陽極腔的上端密封墊圈和密封蓋固定密封，下端通過連接管與噴嘴相連，配合緊密。

進一步的，組合夾具由夾板、螺柱、有機玻璃卡套、緊固螺釘部件組成，夾板為兩塊鋼板，夾住機床刀具主軸箱的上緣，兩側穿過螺柱，用不銹鋼螺母固定住，螺母可調節有機玻璃夾套的上下位置。

一種簡易的射流電沉積實驗系統的控制方法，步驟如下：

步驟一，清洗系統，用蒸餾水清洗系統每個流通環節，

步驟二，打開電解槽防塵蓋，

步驟三，配置電解液，電解液的組成成分和和工藝參數分別為：CuSO₄·5H₂O 250g/L，98%濃硫酸50g/L，電解液溫度為25℃，電解液均用分析純或化學純試劑加蒸餾水配制而成，

步驟四，將配置好的電解液約通過回收罐蓋板中間的灌液口倒入，

步驟五，啟動和調整機床位置，首先打開機床電源，進入操作界面，將機床歸零，找到預先編輯好的數控定位程序文件、啟動，固定在工作臺上的電解槽會運行到指定的與噴嘴臨近的相對位置，