一种电沉积法同步生产不同种类包覆型粉体的装置及方法

摘要

本发明提供了一种电沉积法同步生产不同种类包覆型粉体的装置及方法，所述装置包括电镀槽、阴极板、阳极组合件、动力组件和电源。其中，阴极板铺设于电镀槽的底部，阳极组合件通过动力组件的连接置于电镀槽的上方，电源通过导线与阳极组合件和阴极板相连接。本发明所涉及的装置结构打破了传统装置只能一次性生产同种包覆型粉体的弊端。该装置适用于实验教学中探索电沉积参数、电镀液参数和待镀金属粉体参数等对包覆型粉体的影响，也可以应用于工业化大批量用粉领域。尤其是这种粉体表面的改性技术，即通过本装置制备的包覆型粉体，对原始粉体的流动性和烧结性有很大的改善，在3D打印、冷喷涂和粉末冶金领域将会具有很大的应用前景。

说明书

技术领域

本发明属于金属粉体制备领域，涉及一种利用电沉积法生产包覆型粉体的装置及方法，尤其涉及一种电沉积法同步生产不同种类包覆型粉体的装置及方法。

背景技术

金属从其化合物溶液中进行电化学沉积是湿法冶金和电冶金过程的基础。一般来说电沉积的应用领域包括电解冶金、电解精炼、电镀和电铸。在复合粉体的制备领域中，相比于共沉淀法、金属盐共还原法和置换法等，电沉积法由于其工艺简单、成本低、镀液成分简单和无杂质等特点成为具有前景的方法。

对于制备包覆型粉体的装置虽然已有提出，但是每次只能生产相同种类的包覆型粉体，若要生产不同种类的包覆型粉体就要对装置进行重新组装，不仅耗费了人力物力，同时也大大降低了劳动效率。

发明内容

基于以上对于生产中存在不能低成本、高效率地生产不同种类包覆型粉体的问题，本发明提供了一种电沉积法同步生产不同种类包覆型粉体的装置及方法。该装置不仅可以用于实验室中探究电沉积参数、电镀液参数和待镀粉体参数等对成品的影响，也可以适用于工业化生产不同种类的包覆型粉体。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种电沉积法同步生产不同种类包覆型粉体的装置，所述装置包括电镀槽、阴极板、阳极组合件、动力组件和电源；

其中，阴极板铺设于电镀槽的底部，阳极组合件通过动力组件的连接置于电镀槽的上方，电源通过导线与阳极组合件和阴极板相连接；

本发明中的各个部件均可自由拆卸和替换；

作为本发明的优选方案，所述阳极组合件包括阳极夹持结构和阳极棒，所述阳极棒嵌于阳极夹持结构中；

优选地，阳极棒与阳极夹持结构呈90°放置；

优选地，阳极棒与阳极夹持结构密封连接；

作为本发明的优选方案，所述动力组件包括电机、电机传动轴和电机控制器，所述电机通过电机传动轴连接于阳极夹持结构上带动阳极棒进行运动。电机控制器控制电机的运动；

优选地，所述装置还包括支架，支架支撑动力组件并使其上下运动；

优选地，所述阳极夹持结构通过电机传动轴带动阳极棒在电镀槽中做圆周运动；

作为本发明的优选方案，所述电镀槽为开放式电镀槽；

优选地，所述电镀槽为顶部开口的三维立体形状；

优选地，所述电镀槽的形状为圆柱体；

优选地，所述电镀槽内部为不同直径大小的圆柱体组合而成的圆环状三维结构；

在本发明中，电镀槽内部圆环状的三维结构结合阳极棒的合理选择可以满足同时生产不同类型包覆粉体的要求，同时这种结构避免了由于搅拌而引起电镀槽的不稳定，有利于镀液和待镀金属体系的稳定；

作为本发明的优选方案，所述阴极板的形状大小与电镀槽的形状大小匹配即可；

优选地，所述阴极板为二维平面图形；

优选地，所述阴极板置于电镀槽的底部且密封连接；

作为本发明的优选方案，所述阳极棒的长度为阳极夹持结构与电镀槽底部之间的长度；

优选地，所述阳极棒为三维立体形状；

作为本发明的优选方案，所述阳极夹持结构为圆饼状结构；

优选地，所述阳极夹持结构为不同直径大小的同心圆结构；

优选地，所述阳极夹持结构同心圆直径的大小与电镀槽中匹配；

优选地，所述阳极夹持结构不同直径的同心圆的转速可人为调节。

一种电沉积法同步生产不同种类包覆型粉体的方法，所述方法具体包括以下步骤：

（1）将待镀的金属粉末按照要求放入电镀槽规定的区域；

（2）通过动力组件带动阳极夹持结构带动阳极棒按照规定的转速做圆周运动对待镀粉体进行搅拌，使其平铺于阴极板上；

（3）电源连接阴极板和阳极夹持结构输出脉冲电流；

（4）在一个电镀周期中，通过电源输出的电流对待镀粉体进行电镀；

（5）电镀结束后，先通过动力组件带动阳极夹持结构带动阳极棒按照规定的转速做圆周运动对待镀粉体进行搅拌，使其平铺于阴极板上，再通过支架带动动力组件将阳极棒与阴极板分开；

优选地，所述通过支架将阳极棒与阴极板分开的距离只需让两者不接触即可，其目的为在下一个周期电镀过程中不导致阴阳两极发生短路；

（6）重复步骤（4）~（5）数次，经过清洗干燥后得到包覆型粉体；

在本发明中，电镀槽中可以放置不同种类的待镀金属，同时结合不同种类阳极棒得到不同类型的包覆型粉体。

本发明的目的之三在于提供该装置的用途，该装置可以用于实验教学中讨论不同电沉积参数（电流密度、电镀时间、占空比等）、电镀液成分（主盐离子浓度、PH值、添加剂等）和待镀金属参数（粒径、球形度等）等对包覆型粉体的影响，同时也可以应用到工业大规模生产包覆型粉体。该装置不仅仅减少了人力物力也提高了劳动效率。

本发明的有益效果如下：

1）本发明提供了一种同时制备不同类型包覆型粉体装置，解决了以往装置只能一次性生产单一包覆型粉体的弊端；

2）本发明所述装置在使用过程中结合法拉第电流定律将其放大，进而可以实现大规模生产，一次镀粉可以达到公斤级，提高了生产效率；

3）本发明所述装置制备包覆型金属粉体具有生产工艺简单，成本低，镀层成分均匀且无杂质等特点，同时这种包覆型粉体可以改变原始粉体的流动性和烧结性能，在3D打印、冷喷涂和粉末冶金领域显得尤为重要。

附图说明

图1是本发明所述利用电沉积法同步生产不同种类包覆型粉体的装置图；

图2为本发明所述阳极夹持结构图；

其中，1-电镀槽，2-阴极板，3-阳极夹持结构，4-阳极棒，5-电源，6-电机，7-电机传动轴，8-电机控制器，9-支架。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。下面为本发明的举出最佳实施例：

本发明提供一种电沉积法同步生产不同种类包覆型粉体的装置，所述装置包括电镀槽、阴极板、阳极组合件、动力组件和电源；其中，阴极板铺设于电镀槽的底部，阳极组合件通过动力组件的连接置于电镀槽的上方，电源通过导线与阳极组合件和阴极板相连接。所述阳极组合件包括阳极夹持结构和阳极棒，所述阳极棒嵌于阳极夹持结构中；所述动力组件包括电机、电机传动轴和电机控制器，所述电机通过电机传动轴连接于阳极夹持结构上带动阳极棒进行运动，所述电机控制器用于控制电机的运动，所述电镀槽为开放式电镀槽，所述阴极板的形状大小与电镀槽的形状大小相匹配，所述阳极棒的长度为阳极夹持结构与电镀槽底部之间的长度，所述阳极夹持结构为圆饼状结构。

实施例1

如图1所示，本发明提供一种电沉积法同步生产不同种类包覆型粉体的装置，其中，所述阳极棒与阳极夹持结构呈90°放置，所述装置还包括支架，所述支架支撑动力组件，并使其上下运动，所述阳极夹持结构通过电机传动轴带动阳极棒在电镀槽中做圆周运动，所述电镀槽为顶部开口的三维立体形状，所述电镀槽的形状为圆柱体，所述电镀槽内部为不同直径大小的圆柱体组合而成的圆环状三维结构，所述阴极板为二维平面图形，所述阴极板置于电镀槽的底部且密封连接，所述阳极棒为三维立体形状，所述阳极夹持结构为不同直径大小的同心圆结构，如图2所示，所述阳极夹持结构同心圆直径的大小与电镀槽中匹配，所述阳极夹持结构不同直径的同心圆的转速可人为调节。

通过上述装置，实现一种电沉积法同步生产不同种类包覆型粉体的方法，所述方法具体包括以下步骤：

（a）将待镀的金属粉末按照要求放入电镀槽规定的区域；

（b）通过动力组件带动阳极夹持结构带动阳极棒按照规定的转速做圆周运动对待镀粉体进行搅拌，使待镀粉体平铺于阴极板上；

（c）电源连接阴极板和阳极夹持结构输出脉冲电流；

（d）在一个电镀周期中，通过电源输出的电流对待镀粉体进行电镀；

（e）电镀结束后，先通过动力组件带动阳极夹持结构带动阳极棒按照规定的转速做圆周运动对待镀粉体进行搅拌，再通过支架带动动力组件将阳极棒与阴极板分开，所述支架将阳极棒与阴极板分开的距离只需让两者不接触即可，其目的为在下一个周期电镀过程中不导致阴阳两极发生短路；

（f）重复步骤（d）~（e）数次，经过清洗干燥后得到包覆型粉体。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。