[发明专利]在高压环境下进行电镀工艺和电镀液开发试验的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压电化学实验反应设备，特别是一种电镀研究和电镀工艺控制的仪器设备，以超临界CO₂或亚临界CO₂/导电溶液构成的均相及多相体系中进行霍尔槽试验，应用于高压环境下进行电镀工艺和电镀液的开发试验。

背景技术

电镀工艺是利用电化学原理在基体上沉积金属或合金镀层的表面处理技术，是金属膜材料制备最重要的手段之一，在国民经济各行业得到了广泛应用。目前现代工业和技术的快速发展，对电镀工艺的绿色环保化以及镀层的功能性提出了更高的要求。经研究发现，在导电溶液中引入超临界或亚临界CO₂作为电化学反应介质可从本质上提高金属镀层的品质，有效解决传统电镀工艺的污染问题。目前已公开了在以超临界CO₂或亚临界CO₂/导电溶液构成的均相及多相体系中进行电镀的方法，如专利WO02/016673A1公开的一种超临界CO₂与电解质溶液进行电镀的方法；专利CN1918326A公开的CO₂与金属盐水溶液共存条件下的电镀方法；专利CN101092716B公开的超临界流体维系电铸成型工艺及装置。与现有电镀技术相比，上述公开的技术获得的镀层表面无针孔，形成的结晶晶粒小，硬度高，耐腐蚀，而且可以减少电镀液的使用量，具有较好的开发前景。CO₂共存条件下的电镀新工艺、新镀液配方很值得研究和开发，然而目前尚无适用于CO₂共存条件下的电镀工艺和电镀液的开发试验的装置。

常压下电镀工艺和电镀液的开发试验可供选择的方法有多种，例如：一种是在小型镀槽中利用小型工件做小试，但用液量大，且阴阳极距离近，不能真实反映大生产的几何因素对分散能力等的影响，只能作为新工艺，新配方等研发的第二阶段试验用；一种是烧杯内试验。小烧杯试验用液不多，但是只能反映某一特定电流密度下的情况；还有一种是霍尔槽试验。霍尔槽试验能用很少量的镀液一次试验便能得到在较宽的电流密度范围下镀层状况，是现代电镀方法研究、助剂开发及改进和镀液工艺维护控制等最简捷不可缺少的工具。但CO₂需在304.3K、7.185MPa条件下才能达到超临界状态，普通的常压霍尔槽试验装置无法满足此种高压反应条件。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种在高压环境下进行电镀工艺和电镀液开发试验的装置，解决常压霍尔槽试验装置无法满足高压反应条件的缺陷，并克服了常压霍尔槽试验装置常用的有机玻璃或硬聚氯乙烯等绝缘材料不能胜任高压条件特别是超临界或亚临界CO₂中易膨胀劣化以及电极密封绝缘的问题，可以方便地在短时间内得到在较宽的电流密度范围镀液的电镀效果，为高压CO₂存在下的电镀工艺研究、电镀液配方开发和电镀工艺控制提供帮助。

为达到上述发明创造目的，本发明采用下述技术方案：

一种在高压环境下进行电镀工艺和电镀液开发试验的装置，包括梯形反应器、阳极、阴极和外接电源，梯形反应器内盛放电镀液，梯形反应器的不平行的对边分别放置阳极和阴极形成两电极系统，阳极通过阳极电极导线接入外接电源的正极端，阴极通过阴极电极导线接入外接电源的负极端，还包括高压电化学反应釜、CO₂输送系统、压力控制系统、温度控制系统和搅拌系统，梯形反应器设置于高压电化学反应釜内部，具体为：