一种用于对球状微米颗粒进行负载的可旋转电镀实验装置的制造方法
一种用于对球状微米颗粒进行负载的可旋转电镀实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电镀实验装置，特别是一种对于粉末状物体在液体中均匀电镀， 且可同时均匀调温的装置。
【背景技术】
[0002] Ag-SnO2电接触材料作为一种新型的Ag金属氧化物材料，在国际上已部分商业化， 它具有良好的电学性能，较高的抗熔焊性能及耐电弧性能，特别适用于大功率的接触器及 低压开关，成为取代Ag-CdO电接触材料的理想候选者。SnO 2具有比CdO高得多的热稳定性 (熔点为1625°C )，使电弧根处熔池中熔融体黏度增高，减少电弧燃烧时的喷溅损失。使用 Ag-SnO2电接触材料取代Ag-CdO电接触材料，可使材料体积减少25 %左右，并仍能保持同 样的寿命。然而，Ag-Sn02i接触材料在运用过程中也暴露出明显不足，亟待进一步研宄解 决：
[0003] 1)在电弧多次作用下，SnO2成分富集于触点表面引起接触电阻增大，温升很高，严 重影响了电气使用性能；
[0004] 2) SnO2的高硬度使得Ag-SnO2M料的塑性和延展性能比较差，导致Ag-SnO2材料的 挤压、乳制，丝材的挤压、拉拔，铆钉的墩制变得异常困难；
[0005] 3) Ag基与SnO2的结合力不足，导致二者容易脱离，这一问题在烧结工艺后显得尤 为突出，严重降低了电接触材料的性能，使其易受电弧侵蚀，电寿命减少。
[0006] Ag-SnO2材料生产过程中最大的难题是材料硬度高，不易变形，退火效果不明显， 容易断丝。为解决这些问题，国内外研宄了许多生产工艺，其中粉末冶金法是较为成功的方 法之一。粉末冶金法的特点是能在较大范围内调整合金的成分，可制备组织均匀、体积较大 的触头，但是由于合金密度的限制，触头电寿命较差。
[0007] 针对上述不足，发明人通过大量的对比实验与总结，反复优化实验参数并缩减实 验步骤，改进了传统粉末冶金法的前期工艺，成功制备出了基于微米311〇 2实心球粉体的球 状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料。
【发明内容】
[0008] 本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种球状微米二氧化 锡负载微米、纳米银颗粒材料的制备方法。本发明采用电镀技术在微米SnO 2实心球粉体上 负载微米、纳米银颗粒，提高球状微米二氧化锡的功能性质并且扩大其应用范围。
[0009] 为解决技术问题，本发明的解决方案是：
[0010] 提供一种用于对球状微米颗粒进行负载的可旋转电镀实验装置，包括用作电镀容 器的锥形瓶，以及：
[0011] 支架，具有与一个与水平方向呈50°夹角的支撑平板；
[0012] 直流电机，其旋转轴穿过支撑平板，旋转轴末端固定装有主动齿轮；直流电机固定 于支撑平板上，且与主动齿轮分别位于支撑平板的两侧；
[0013] 从动齿轮，与主动齿轮位于同侧且相互啮合，其中心位置通过向心推力球轴承套 设在绝缘轴上，绝缘轴穿设于支撑平板上；
[0014] 所述从动齿轮上设有夹具，能将锥形瓶夹持固定且使瓶底与锥面母线形成的夹角 对称于铅垂方向；银材质的阴极和阳极穿过从动齿轮的轴承并插入至锥形瓶中。
[0015] 本发明中，所述阴极和阳极的末端具有能拆卸的银材质电极头。
[0016] 本发明中，所述从动齿轮中心位置的绝缘轴由绝缘材料制成，设有两个轴向的孔 用于穿过阴极和阳极。
[0017] 本发明中，所述夹具包括固定座和螺钉座，螺钉座上装有一个带塑料顶块的紧固 螺钉。
[0018] 本发明中，所述从动齿轮与主动齿轮的半径之比为10 : 1。
[0019] 本发明中，该装置还包括水浴锅，锥形瓶部分浸入于水浴锅中。
[0020] 本发明所述可旋转电镀实验装置用于制备球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗 粒材料的示例：
[0021] (1)将质量浓度为111. lg/L的NaOH溶液加入至0· 3mol/L的SnCl4 ·5Η20溶液中， 并将混合后的溶液pH值调为13,随后搅拌0. 5h ;
[0022] (2)将搅拌后完全溶解的混合溶液转移至聚四氟乙烯反应釜中，在180°C下水热 反应20h ;
[0023] (3)将水热反应产物离心分离，并以去离子水和乙醇洗涤，离心转速2000r/min ; 在90°C下烘干，即得到球状微米二氧化锡；
[0024] (4)将球状微米二氧化锡加入至0· 001~lmol/L的AgNO3水溶液中，以银材质的 阴极和阳极插入至混合物中进行电镀；电镀时，倾斜电镀容器并使其沿中心轴旋转，让混合 物保持搅动状态；控制电镀容器的转速为6~300r/min，电镀容器中混合物的温度为15~ 100°C，电镀电压为1~30V，电镀时间为60~3600s ;
[0025] (5)对电镀后的混合物抽滤弃滤液，抽滤产物在90°C下烘干2h，即得到球状微米 二氧化锡负载微米、纳米银颗粒材料。
[0026] 本发明中，当锥形瓶放入球状微米颗粒（球状微米二氧化锡）及相应溶液并夹持 于装置上后，瓶底和锥面母线形成的夹角基本对称于铅垂方向，电极和直流电机都接通电 源即可工作。在锥形瓶倾斜旋转过程中，瓶内粉体既与瓶底面及锥面滑动，又沿旋转方向翻 动，即达到电镀目的。与使用搅拌器的方式相比，这种装置的应用可以使球状微米二氧化锡 粉体受重力与电极持续接触，且不会蓄积使粉末间隙难以受镀。
[0027] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0028] 本发明所采用的电镀技术能够用于球状微米颗粒的负载（如在水热法制备出的 微米3]1〇 2实心球粉体上负载微米、纳米银颗粒），提高球状微米颗粒的功能性质并且扩大 其应用范围；所得到的复合材料中，更小的电极颗粒（如微米、纳米银颗粒）能均匀地负载 于球状微米颗粒（如球状微米二氧化锡）上，电极颗粒（如银颗粒）的粒径可控（直径为 50nm~1 μπι)，分散度高，而且能够节约材料；本装置可应用于电接触材料的制备领域。
【附图说明】
[0029] 图1为实施例1得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发射 扫描电子显微镜照片；
[0030] 图2为实施例2得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发射 扫描电子显微镜照片；
[0031] 图3为实施例3得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发射 扫描电子显微镜照片；
[0032] 图4为实施例4得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发射 扫描电子显微镜照片；
[0033] 图5为实施例5得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发射 扫描电子显微镜照片；
[0034] 图6为实施例6得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发射 扫描电子显微镜照片；
[0035] 图7为实施例7得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发射 扫描电子显微镜照片；
[0036] 图8为实施例8得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发射 扫描电子显微镜照片；
[0037] 图9为实施例9得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发射 扫描电子显微镜照片；
[0038] 图10为实施例10得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0039] 图11为实施例11得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0040] 图12为实施例12得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0041] 图13为实施例13得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0042] 图14为实施例14得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0043] 图15为实施例15得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0044] 图16为实施例16得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0045] 图17为实施例17得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0046] 图18为实施例18得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0047] 图19为实施例19得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0048] 图20为实施例20得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0049] 图21为实施例21得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0050] 图22为实施例22得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0051] 图23为实施例23得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0052] 图24为实施例24得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0053] 图25为实施例25得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0054] 图26为实施例26得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0055] 图27为实施例27得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0056] 图28为实施例28得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0057] 图29为实施例29得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0058] 图30为实施例30得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0059] 图31为实施例31得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0060] 图32为未实施步骤4)和5)得到的球状微米二氧化锡粉体的场发射扫描电子显 微镜照片；
[0061] 图33为本发明制备的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的X射线衍 射图谱；
[0062] 图34为可旋转电镀实验装置整体结构示意；
[0063] 图35为从动齿轮及轴剖面示意；
[0064] 图36为锥形瓶装夹剖面示意；
[0065] 图37为电极及可换电极头示意；
[0066] 图34- 37中附图标记为：1支撑平板；2从动齿轮；3固定座；4电极；5锥形瓶；6 电极头；7水浴锅；8顶块；9螺钉座；10紧固螺钉；11主动齿轮；12支架；13直流电机；14 电线；15向心推力球轴承；16绝缘轴。
【具体实施方式】
[0067] 本发明中提供了作为示例的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒材料的制备 方法，其步骤如下：
[0068] (1)将质量浓度为111. lg/L的NaOH溶液加入至0· 3mol/L的SnCl4 ·5Η20溶液中， 并将混合后的溶液pH值调为13,随后搅拌0. 5h ;
[0069] (2)将搅拌后完全溶解的混合溶液转移至聚四氟乙烯反应釜中，在180°C下水热 反应20h ;
[0070] (3)将水热反应产物离心分离，并以去离子水和乙醇洗涤，离心转速2000r/min ; 在90°C下烘干，即得到球状微米二氧化锡；
[0071] (4)将球状微米二氧化锡加入至0· 001~lmol/L的AgNO3水溶液中，以银材质的 阴极和阳极插入至混合物中进行电镀；该过程中旋转容器使混合物保持搅动状态，容器的 转速为6~300r/min ;电镀过程中，控制温度为15~100°C，电压为1~30V，时间为60~ 3600s ；
[0072] (5)对电镀后的混合物抽滤弃滤液，抽滤产物在90°C下烘干2h，即得到球状微米 二氧化锡负载微米、纳米银颗粒材料。
[0073] 在前述的步骤（4)中，用到了本发明所述的可旋转电镀实验装置。
[0074] 该装置包括用作电镀容器的锥形瓶5。支架12具有与一个与水平方向呈50°夹 角的支撑平板1。直流电机13的旋转轴穿过支撑平板1，旋转轴末端固定装有主动齿轮11 ; 直流电机13固定于支撑平板1上，且直流电机13与主动齿轮11分别位于支撑平板1的两 侦k从动齿轮2与主动齿轮11位于同侧且相互啮合，其中心位置通过向心推力球轴承15套 设在绝缘轴16上，绝缘轴16穿设于支撑平板1上；从动齿轮2与主动齿轮10的半径之比 为10 : 1。绝缘轴16由绝缘材料制成，设有两个轴向的孔用于穿过电极4(阴极和阳极）。 所述从动齿轮2上设有夹具，能将锥形瓶5夹持固定且使瓶底与锥面母线形成的夹角对称 于铅垂方向；锥形瓶5部分浸没于水浴锅7中，实现反应温度的控制。夹具包括固定座3和 螺钉座9,螺钉座9上装有一个带塑料顶块8的紧固螺钉10。银材质的阴极和阳极穿过从 动齿轮2中心的绝缘轴16并插入至锥形瓶5中，阴极和阳极的末端具有能拆卸的银材质电 极头6。
[0075] 下面结合附图和实施例对发明作进一步描述；
[0076] 实施例1
[0077] 配制0· 3mol/L的SnCl4 · 5H20溶液于烧杯中，将质量浓度为111. lg/L的NaOH溶 液加入至烧杯中，并将混合后的溶液pH值调为13,随后搅拌0. 5h ;经完全溶解并搅拌后的 混合溶液导入反应釜的聚四氟乙烯衬套内，手动螺旋坚固，随后放入干燥箱中进行保温，设 定水热反应恒定温度为180°C，反应维持时间20h ;将水热反应产物取出导入离心管中进行 离心处理，先后采用去离子水和酒精对反应产物进行清洗，离心转速为2000r/min，将清洗 后的产物置于玻璃器皿中，于干燥箱中进行烘干处理即得球状微米二氧化锡，烘干温度为 90°C ;启动可旋转电镀的实验装置，将IOOmL溶质组成为0.0 Olmol/L的AgNO3水溶液导入 锥形瓶5中，取若干先前步骤制备的球状微米二氧化锡倒入锥形瓶5中，锥形瓶5夹持于装 置中，阴极、阳极材质选取均为银且使阴极与瓶底的球状微米二氧化锡自然接触，设定锥形 瓶转速为120r/min，水浴温度为60°C，电镀电压为10V，电镀时间为600s ;将锥形瓶5由装 置中取出，对瓶中液体进行抽滤，将滤纸及获得的产物一并放入玻璃皿再置于烘箱中干燥， 温度设定为90°C，干燥时间为2h。
[0078] 实施例2
[0079] 参照实施例1，其中的AgNO3水溶液溶质组成为0. 005mol/L，其他条件不变。
[0080] 实施例3
[0081] 参照实施例1，其中的AgNO3水溶液溶质组成为0.0 lmol/L，其他条件不变。
[0082] 实施例4
[0083] 参照实施例1，其中的AgNO3水溶液溶质组成为0. 05mol/L，其他条件不变。
[0084] 实施例5
[0085] 参照实施例1，其中的AgNO3水溶液溶质组成为0. lmol/L，其他条件不变。
[0086] 实施例6
[0087] 参照实施例1，其中的AgNO3水溶液溶质组成为0. 5mol/L，其他条件不变。
[0088] 实施例7
[0089] 参照实施例1，其中的AgNO3水溶液溶质组成为lmol/L，其他条件不变。
[0090] 实施例8
[0091] 配制0. 3mol/L的SnCl4 · 5H20溶液于烧杯中，将质量浓度为111. lg/L的NaOH溶 液加入至烧杯中，并将混合后的溶液pH值调为13,随后搅拌0. 5h ;经完全溶解并搅拌后的 混合溶液导入反应釜的聚四氟乙烯衬套内，手动螺旋坚固，随后放入干燥箱中进行保温，设 定反应恒定温度为180°C，反应维持时间20h ;将水热反应产物取出导入离心管中进行离心 处理，先后采用去离子水和酒精对反应产物进行清洗，离心转速为2000r/min，将清洗后的 产物置于玻璃器皿中，于干燥箱中进行烘干处理即得球状微米二氧化锡，烘干温度为90°C ; 启用可旋转电镀的实验装置，将IOOmL溶质组成为0.0 lmol/L的AgNO3水溶液导入锥形瓶5 中，取若干先前步骤制备的球状微米二氧化锡倒入锥形瓶5中，锥形瓶5夹持于装置中，阴 极、阳极材质选取均为银且使阴极与瓶底的球状微米二氧化锡自然接触，设定锥形瓶转速 为120r/min，水浴温度为60°C，电镀电压为10V，电镀时间为60s ;将锥形瓶5由装置中取 出，对瓶中液体进行抽滤，将滤纸及获得的产物一并放入玻璃皿再置于烘箱中干燥，温度设 定为90°C，干燥时间为2h。
[0092] 实施例9
[0093] 参照实施例8,其中的电镀时间为120s，其他条件不变。
[0094] 实施例10
[0095] 参照实施例8,其中的电镀时间为300s，其他条件不变。
[0096] 实施例11
[0097] 参照实施例8,其中的电镀时间为1200s，其他条件不变。
[0098] 实施例12
[0099] 参照实施例8,其中的电镀时间为2400s，其他条件不变。
[0100] 实施例13
[0101] 参照实施例8,其中的电镀时间为3600s，其他条件不变。
[0102] 实施例14
[0103] 配制0· 3mol/L的SnCl4 · 5H20溶液于烧杯中，将质量浓度为111. lg/L的NaOH溶 液加入至烧杯中，并将混合后的溶液pH值调为13,随后搅拌0. 5h ;经完全溶解并搅拌后的 混合溶液导入反应釜的聚四氟乙烯衬套内，手动螺旋坚固，随后放入干燥箱中进行保温，设 定反应恒定温度为180°C，反应维持时间20h ;将水热反应产物取出导入离心管中进行离心 处理，先后采用去离子水和酒精对反应产物进行清洗，离心转速为2000r/min，将清洗后的 产物置于玻璃器皿中，于干燥箱中进行烘干处理即得球状微米二氧化锡，烘干温度为90°C ; 启用可旋转电镀的实验装置，将I OOmL溶质组成为0.0 lmol/L的AgNO3水溶液导入锥形瓶5 中，取若干先前步骤制备的球状微米二氧化锡倒入锥形瓶5中，锥形瓶5夹持于装置中，阴 极、阳极材质选取均为银且使阴极与瓶底的球状微米二氧化锡自然接触，设定锥形瓶5转 速为6r/min，水浴温度为60°C，电镀电压为10V，电镀时间为600s ;将锥形瓶5由装置中取 出，对瓶中液体进行抽滤，将滤纸及获得的产物一并放入玻璃皿再置于烘箱中干燥，温度设 定为90°C，干燥时间为2h。
[0104] 实施例15
[0105] 参照实施例14,其中的锥形瓶转速为30r/min，其他条件不变。
[0106] 实施例16
[0107] 参照实施例14,其中的锥形瓶转速为60r/min，其他条件不变。
[0108] 实施例17
[0109] 参照实施例14,其中的锥形瓶转速为180r/min，其他条件不变。
[0110] 实施例18
[0111] 参照实施例14,其中的锥形瓶转速为240r/min，其他条件不变。
[0112] 实施例19
[0113] 参照实施例14,其中的锥形瓶转速为300r/min，其他条件不变。
[0114] 实施例20
[0115] 配制0· 3mol/L的SnCl4 · 5H20溶液于烧杯中，将质量浓度为111. lg/L的NaOH溶 液加入至烧杯中，并将混合后的溶液pH值调为13,随后搅拌0. 5h ;经完全溶解并搅拌后的 混合溶液导入反应釜的聚四氟乙烯衬套内，手动螺旋坚固，随后放入干燥箱中进行保温，设 定反应恒定温度为180°C，反应维持时间20h ;将水热反应产物取出导入离心管中进行离心 处理，先后采用去离子水和酒精对反应产物进行清洗，离心转速为2000r/min，将清洗后的 产物置于玻璃器皿中，于干燥箱中进行烘干处理即得球状微米二氧化锡，烘干温度为90°C ; 启用可旋转电镀的实验装置，将IOOmL溶质组成为0.0 lmol/L的AgNO3水溶液导入锥形瓶 5中，取若干先前步骤制备的球状微米二氧化锡倒入锥形瓶5中，锥形瓶夹持于装置中，阴 极、阳极材质选取均为银且使阴极与瓶底的球状微米二氧化锡自然接触，设定锥形瓶5转 速为120r/min，水浴温度为15°C，电镀电压为10V，电镀时间为600s ;将锥形瓶5由装置中 取出，对瓶中液体进行抽滤，将滤纸及获得的产物一并放入玻璃皿再置于烘箱中干燥，温度 设定为90°C，干燥时间为2h。
[0116] 实施例21
[0117] 参照实施例20,其中的水浴温度为30°C，其他条件不变。
[0118] 实施例22
[0119] 参照实施例20,其中的水浴温度为45°C，其他条件不变。
[0120] 实施例23
[0121] 参照实施例20,其中的水浴温度为75°C，其他条件不变。
[0122] 实施例24
[0123] 参照实施例20,其中的水浴温度为90°C，其他条件不变。
[0124] 实施例25
[0125] 参照实施例20,其中的水浴温度为100°C，其他条件不变。
[0126] 实施例26
[0127] 配制0. 3mol/L的SnCl4 · 5H20溶液于烧杯中，将质量浓度为111. lg/L的NaOH溶 液加入至烧杯中，并将混合后的溶液pH值调为13,随后搅拌0. 5h ;经完全溶解并搅拌后的 混合溶液导入反应釜的聚四氟乙烯衬套内，手动螺旋坚固，随后放入干燥箱中进行保温，设 定反应恒定温度为180°C，反应维持时间20h ;将水热反应产物取出导入离心管中进行离心 处理，先后采用去离子水和酒精对反应产物进行清洗，离心转速为2000r/min，将清洗后的 产物置于玻璃器皿中，于干燥箱中进行烘干处理即得球状微米二氧化锡，烘干温度为90°C ; 启用可旋转电镀的实验装置，将IOOmL溶质组成为0.0 lmol/L的AgNO3水溶液导入锥形瓶5 中，取若干先前步骤制备的球状微米二氧化锡倒入锥形瓶5中，锥形瓶5夹持于装置中，阴 极、阳极材质选取均为银且使阴极与瓶底的球状微米二氧化锡自然接触，设定锥形瓶转速 为120r/min，水浴温度为60°C，电镀电压为IV，电镀时间为600s ;将锥形瓶5由装置中取 出，对瓶中液体进行抽滤，将滤纸及获得的产物一并放入玻璃皿再置于烘箱中干燥，温度设 定为90°C，干燥时间为2h。
[0128] 实施例27
[0129] 参照实施例26,其中的电镀电压为5V，其他条件不变。
[0130] 实施例28
[0131] 参照实施例26,其中的电镀电压为15V，其他条件不变。
[0132] 实施例29
[0133] 参照实施例26,其中的电镀电压为20V，其他条件不变。
[0134] 实施例30
[0135] 参照实施例26,其中的电镀电压为25V，其他条件不变。
[0136] 实施例31
[0137] 参照实施例26,其中的电镀电压为30V，其他条件不变。
[0138] 图33为实施例3制备的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的X射线 衍射图谱，图中2 Θ等于38. 35°，44. 52°，64. 66°，77. 59°时出现银的特征衍射峰，说明 负载的是银颗粒。
[0139] 表1为制备球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的不同实验参数（实 施例1 一 31)。
[0140] 表1实验参数设计
[0141]
[0144] 从图H31中可以看出，在其它参数条件相同的情况下，通过分别改变AgNO3水溶 液溶质组成、电镀时间、锥形瓶转速、水浴温度、电镀电压，可以改变所得球状微米二氧化锡 负载微米、纳米银颗粒复合材料上所负载的银颗粒尺寸，说明采用本方法制备球状微米二 氧化锡负载微米、纳米银颗粒复合材料时，银颗粒尺寸可控。
[0145] 另外，图32为未负载银颗粒的球状微米二氧化锡粉体的场发射扫描电子显微镜 照片。将未采用本发明方法的球状微米二氧化锡粉体与采用本发明方法制备的球状微米二 氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料利用场发射扫描电子显微镜进行观察，同时进行微观 尺寸测量，图1一 31中，亮度较大的白色颗粒或絮状物为负载的微米、纳米银颗粒。通过与 图32进行对比，明显可以看出采用本发明方法制备的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银 颗粒新材料，表面均匀分布有微米、纳米银颗粒或絮状物，且分散度较高。
[0146] 最后说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较 佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技 术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发 明的权利要求范围当中。
【主权项】
1. 一种用于对球状微米颗粒进行负载的可旋转电镀实验装置，包括用作电镀容器的锥 形瓶，其特征在于，还包括： 支架，具有与一个与水平方向呈50°夹角的支撑平板； 直流电机，其旋转轴穿过支撑平板，旋转轴末端固定装有主动齿轮；直流电机固定于支 撑平板上，且与主动齿轮分别位于支撑平板的两侧； 从动齿轮，与主动齿轮位于同侧且相互啮合，其中心位置通过向心推力球轴承套设在 绝缘轴上，绝缘轴穿设于支撑平板上； 所述从动齿轮上设有夹具，能将锥形瓶夹持固定且使瓶底与锥面母线形成的夹角对称 于铅垂方向；银材质的阴极和阳极穿过从动齿轮的轴承并插入至锥形瓶中。2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阴极和阳极的末端具有能拆卸的银 材质电极头。3. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述从动齿轮中心位置的绝缘轴由绝缘 材料制成，设有两个轴向的孔用于穿过阴极和阳极。4. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述夹具包括固定座和螺钉座，螺钉座上 装有一个带塑料顶块的紧固螺钉。5. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述从动齿轮与主动齿轮的半径之比为 10 : 1〇6. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括水浴锅，锥形瓶部分浸入于 水浴锅中。
【专利摘要】本发明涉及电镀实验装置，旨在提供一种用于对球状微米颗粒进行负载的可旋转电镀实验装置。该装置包括用作电镀容器的锥形瓶；具有与与水平方向呈50°夹角的支撑平板的支架；旋转轴末端固定装有主动齿轮的直流电机；与主动齿轮位于同侧且相互啮合的从动齿轮；从动齿轮上设夹具，将锥形瓶夹持固定且使瓶底与锥面母线形成的夹角对称于铅垂方向；阴极和阳极穿过从动齿轮的轴承并插入至锥形瓶中。本发明能够用于球状微米颗粒的负载，提高球状微米颗粒的功能性质并且扩大其应用范围；所得到的复合材料中，更小的电极颗粒能均匀地负载于球状微米颗粒上，电极颗粒的粒径可控，分散度高，而且能够节约材料；可应用于电接触材料的制备领域。
【IPC分类】C25D7/00, C25D17/00, B22F1/02
【公开号】CN104894626
【申请号】CN201510347255
【发明人】乔正阳, 张玲洁, 魏志君, 杨辉
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月20日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电镀实验装置，特别是一种对于粉末状物体在液体中均匀电镀， 且可同时均匀调温的装置。
【背景技术】
[0002] Ag-SnO2电接触材料作为一种新型的Ag金属氧化物材料，在国际上已部分商业化， 它具有良好的电学性能，较高的抗熔焊性能及耐电弧性能，特别适用于大功率的接触器及 低压开关，成为取代Ag-CdO电接触材料的理想候选者。SnO 2具有比CdO高得多的热稳定性 (熔点为1625°C )，使电弧根处熔池中熔融体黏度增高，减少电弧燃烧时的喷溅损失。使用 Ag-SnO2电接触材料取代Ag-CdO电接触材料，可使材料体积减少25 %左右，并仍能保持同 样的寿命。然而，Ag-Sn02i接触材料在运用过程中也暴露出明显不足，亟待进一步研宄解 决：
[0003] 1)在电弧多次作用下，SnO2成分富集于触点表面引起接触电阻增大，温升很高，严 重影响了电气使用性能；
[0004] 2) SnO2的高硬度使得Ag-SnO2M料的塑性和延展性能比较差，导致Ag-SnO2材料的 挤压、乳制，丝材的挤压、拉拔，铆钉的墩制变得异常困难；
[0005] 3) Ag基与SnO2的结合力不足，导致二者容易脱离，这一问题在烧结工艺后显得尤 为突出，严重降低了电接触材料的性能，使其易受电弧侵蚀，电寿命减少。
[0006] Ag-SnO2材料生产过程中最大的难题是材料硬度高，不易变形，退火效果不明显， 容易断丝。为解决这些问题，国内外研宄了许多生产工艺，其中粉末冶金法是较为成功的方 法之一。粉末冶金法的特点是能在较大范围内调整合金的成分，可制备组织均匀、体积较大 的触头，但是由于合金密度的限制，触头电寿命较差。
[0007] 针对上述不足，发明人通过大量的对比实验与总结，反复优化实验参数并缩减实 验步骤，改进了传统粉末冶金法的前期工艺，成功制备出了基于微米311〇 2实心球粉体的球 状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料。
【发明内容】
[0008] 本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种球状微米二氧化 锡负载微米、纳米银颗粒材料的制备方法。本发明采用电镀技术在微米SnO 2实心球粉体上 负载微米、纳米银颗粒，提高球状微米二氧化锡的功能性质并且扩大其应用范围。
[0009] 为解决技术问题，本发明的解决方案是：
[0010] 提供一种用于对球状微米颗粒进行负载的可旋转电镀实验装置，包括用作电镀容 器的锥形瓶，以及：
[0011] 支架，具有与一个与水平方向呈50°夹角的支撑平板；
[0012] 直流电机，其旋转轴穿过支撑平板，旋转轴末端固定装有主动齿轮；直流电机固定 于支撑平板上，且与主动齿轮分别位于支撑平板的两侧；
[0013] 从动齿轮，与主动齿轮位于同侧且相互啮合，其中心位置通过向心推力球轴承套 设在绝缘轴上，绝缘轴穿设于支撑平板上；
[0014] 所述从动齿轮上设有夹具，能将锥形瓶夹持固定且使瓶底与锥面母线形成的夹角 对称于铅垂方向；银材质的阴极和阳极穿过从动齿轮的轴承并插入至锥形瓶中。
[0015] 本发明中，所述阴极和阳极的末端具有能拆卸的银材质电极头。
[0016] 本发明中，所述从动齿轮中心位置的绝缘轴由绝缘材料制成，设有两个轴向的孔 用于穿过阴极和阳极。
[0017] 本发明中，所述夹具包括固定座和螺钉座，螺钉座上装有一个带塑料顶块的紧固 螺钉。
[0018] 本发明中，所述从动齿轮与主动齿轮的半径之比为10 : 1。
[0019] 本发明中，该装置还包括水浴锅，锥形瓶部分浸入于水浴锅中。
[0020] 本发明所述可旋转电镀实验装置用于制备球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗 粒材料的示例：
[0021] (1)将质量浓度为111. lg/L的NaOH溶液加入至0· 3mol/L的SnCl4 ·5Η20溶液中， 并将混合后的溶液pH值调为13,随后搅拌0. 5h ;
[0022] (2)将搅拌后完全溶解的混合溶液转移至聚四氟乙烯反应釜中，在180°C下水热 反应20h ;
[0023] (3)将水热反应产物离心分离，并以去离子水和乙醇洗涤，离心转速2000r/min ; 在90°C下烘干，即得到球状微米二氧化锡；
[0024] (4)将球状微米二氧化锡加入至0· 001~lmol/L的AgNO3水溶液中，以银材质的 阴极和阳极插入至混合物中进行电镀；电镀时，倾斜电镀容器并使其沿中心轴旋转，让混合 物保持搅动状态；控制电镀容器的转速为6~300r/min，电镀容器中混合物的温度为15~ 100°C，电镀电压为1~30V，电镀时间为60~3600s ;
[0025] (5)对电镀后的混合物抽滤弃滤液，抽滤产物在90°C下烘干2h，即得到球状微米 二氧化锡负载微米、纳米银颗粒材料。
[0026] 本发明中，当锥形瓶放入球状微米颗粒（球状微米二氧化锡）及相应溶液并夹持 于装置上后，瓶底和锥面母线形成的夹角基本对称于铅垂方向，电极和直流电机都接通电 源即可工作。在锥形瓶倾斜旋转过程中，瓶内粉体既与瓶底面及锥面滑动，又沿旋转方向翻 动，即达到电镀目的。与使用搅拌器的方式相比，这种装置的应用可以使球状微米二氧化锡 粉体受重力与电极持续接触，且不会蓄积使粉末间隙难以受镀。
[0027] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0028] 本发明所采用的电镀技术能够用于球状微米颗粒的负载（如在水热法制备出的 微米3]1〇 2实心球粉体上负载微米、纳米银颗粒），提高球状微米颗粒的功能性质并且扩大 其应用范围；所得到的复合材料中，更小的电极颗粒（如微米、纳米银颗粒）能均匀地负载 于球状微米颗粒（如球状微米二氧化锡）上，电极颗粒（如银颗粒）的粒径可控（直径为 50nm~1 μπι)，分散度高，而且能够节约材料；本装置可应用于电接触材料的制备领域。
【附图说明】
[0029] 图1为实施例1得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发射 扫描电子显微镜照片；
[0030] 图2为实施例2得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发射 扫描电子显微镜照片；
[0031] 图3为实施例3得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发射 扫描电子显微镜照片；
[0032] 图4为实施例4得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发射 扫描电子显微镜照片；
[0033] 图5为实施例5得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发射 扫描电子显微镜照片；
[0034] 图6为实施例6得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发射 扫描电子显微镜照片；
[0035] 图7为实施例7得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发射 扫描电子显微镜照片；
[0036] 图8为实施例8得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发射 扫描电子显微镜照片；
[0037] 图9为实施例9得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发射 扫描电子显微镜照片；
[0038] 图10为实施例10得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0039] 图11为实施例11得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0040] 图12为实施例12得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0041] 图13为实施例13得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0042] 图14为实施例14得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0043] 图15为实施例15得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0044] 图16为实施例16得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0045] 图17为实施例17得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0046] 图18为实施例18得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0047] 图19为实施例19得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0048] 图20为实施例20得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0049] 图21为实施例21得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0050] 图22为实施例22得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0051] 图23为实施例23得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0052] 图24为实施例24得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0053] 图25为实施例25得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0054] 图26为实施例26得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0055] 图27为实施例27得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0056] 图28为实施例28得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0057] 图29为实施例29得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0058] 图30为实施例30得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0059] 图31为实施例31得到的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的场发 射扫描电子显微镜照片；
[0060] 图32为未实施步骤4)和5)得到的球状微米二氧化锡粉体的场发射扫描电子显 微镜照片；
[0061] 图33为本发明制备的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的X射线衍 射图谱；
[0062] 图34为可旋转电镀实验装置整体结构示意；
[0063] 图35为从动齿轮及轴剖面示意；
[0064] 图36为锥形瓶装夹剖面示意；
[0065] 图37为电极及可换电极头示意；
[0066] 图34- 37中附图标记为：1支撑平板；2从动齿轮；3固定座；4电极；5锥形瓶；6 电极头；7水浴锅；8顶块；9螺钉座；10紧固螺钉；11主动齿轮；12支架；13直流电机；14 电线；15向心推力球轴承；16绝缘轴。
【具体实施方式】
[0067] 本发明中提供了作为示例的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒材料的制备 方法，其步骤如下：
[0068] (1)将质量浓度为111. lg/L的NaOH溶液加入至0· 3mol/L的SnCl4 ·5Η20溶液中， 并将混合后的溶液pH值调为13,随后搅拌0. 5h ;
[0069] (2)将搅拌后完全溶解的混合溶液转移至聚四氟乙烯反应釜中，在180°C下水热 反应20h ;
[0070] (3)将水热反应产物离心分离，并以去离子水和乙醇洗涤，离心转速2000r/min ; 在90°C下烘干，即得到球状微米二氧化锡；
[0071] (4)将球状微米二氧化锡加入至0· 001~lmol/L的AgNO3水溶液中，以银材质的 阴极和阳极插入至混合物中进行电镀；该过程中旋转容器使混合物保持搅动状态，容器的 转速为6~300r/min ;电镀过程中，控制温度为15~100°C，电压为1~30V，时间为60~ 3600s ；
[0072] (5)对电镀后的混合物抽滤弃滤液，抽滤产物在90°C下烘干2h，即得到球状微米 二氧化锡负载微米、纳米银颗粒材料。
[0073] 在前述的步骤（4)中，用到了本发明所述的可旋转电镀实验装置。
[0074] 该装置包括用作电镀容器的锥形瓶5。支架12具有与一个与水平方向呈50°夹 角的支撑平板1。直流电机13的旋转轴穿过支撑平板1，旋转轴末端固定装有主动齿轮11 ; 直流电机13固定于支撑平板1上，且直流电机13与主动齿轮11分别位于支撑平板1的两 侦k从动齿轮2与主动齿轮11位于同侧且相互啮合，其中心位置通过向心推力球轴承15套 设在绝缘轴16上，绝缘轴16穿设于支撑平板1上；从动齿轮2与主动齿轮10的半径之比 为10 : 1。绝缘轴16由绝缘材料制成，设有两个轴向的孔用于穿过电极4(阴极和阳极）。 所述从动齿轮2上设有夹具，能将锥形瓶5夹持固定且使瓶底与锥面母线形成的夹角对称 于铅垂方向；锥形瓶5部分浸没于水浴锅7中，实现反应温度的控制。夹具包括固定座3和 螺钉座9,螺钉座9上装有一个带塑料顶块8的紧固螺钉10。银材质的阴极和阳极穿过从 动齿轮2中心的绝缘轴16并插入至锥形瓶5中，阴极和阳极的末端具有能拆卸的银材质电 极头6。
[0075] 下面结合附图和实施例对发明作进一步描述；
[0076] 实施例1
[0077] 配制0· 3mol/L的SnCl4 · 5H20溶液于烧杯中，将质量浓度为111. lg/L的NaOH溶 液加入至烧杯中，并将混合后的溶液pH值调为13,随后搅拌0. 5h ;经完全溶解并搅拌后的 混合溶液导入反应釜的聚四氟乙烯衬套内，手动螺旋坚固，随后放入干燥箱中进行保温，设 定水热反应恒定温度为180°C，反应维持时间20h ;将水热反应产物取出导入离心管中进行 离心处理，先后采用去离子水和酒精对反应产物进行清洗，离心转速为2000r/min，将清洗 后的产物置于玻璃器皿中，于干燥箱中进行烘干处理即得球状微米二氧化锡，烘干温度为 90°C ;启动可旋转电镀的实验装置，将IOOmL溶质组成为0.0 Olmol/L的AgNO3水溶液导入 锥形瓶5中，取若干先前步骤制备的球状微米二氧化锡倒入锥形瓶5中，锥形瓶5夹持于装 置中，阴极、阳极材质选取均为银且使阴极与瓶底的球状微米二氧化锡自然接触，设定锥形 瓶转速为120r/min，水浴温度为60°C，电镀电压为10V，电镀时间为600s ;将锥形瓶5由装 置中取出，对瓶中液体进行抽滤，将滤纸及获得的产物一并放入玻璃皿再置于烘箱中干燥， 温度设定为90°C，干燥时间为2h。
[0078] 实施例2
[0079] 参照实施例1，其中的AgNO3水溶液溶质组成为0. 005mol/L，其他条件不变。
[0080] 实施例3
[0081] 参照实施例1，其中的AgNO3水溶液溶质组成为0.0 lmol/L，其他条件不变。
[0082] 实施例4
[0083] 参照实施例1，其中的AgNO3水溶液溶质组成为0. 05mol/L，其他条件不变。
[0084] 实施例5
[0085] 参照实施例1，其中的AgNO3水溶液溶质组成为0. lmol/L，其他条件不变。
[0086] 实施例6
[0087] 参照实施例1，其中的AgNO3水溶液溶质组成为0. 5mol/L，其他条件不变。
[0088] 实施例7
[0089] 参照实施例1，其中的AgNO3水溶液溶质组成为lmol/L，其他条件不变。
[0090] 实施例8
[0091] 配制0. 3mol/L的SnCl4 · 5H20溶液于烧杯中，将质量浓度为111. lg/L的NaOH溶 液加入至烧杯中，并将混合后的溶液pH值调为13,随后搅拌0. 5h ;经完全溶解并搅拌后的 混合溶液导入反应釜的聚四氟乙烯衬套内，手动螺旋坚固，随后放入干燥箱中进行保温，设 定反应恒定温度为180°C，反应维持时间20h ;将水热反应产物取出导入离心管中进行离心 处理，先后采用去离子水和酒精对反应产物进行清洗，离心转速为2000r/min，将清洗后的 产物置于玻璃器皿中，于干燥箱中进行烘干处理即得球状微米二氧化锡，烘干温度为90°C ; 启用可旋转电镀的实验装置，将IOOmL溶质组成为0.0 lmol/L的AgNO3水溶液导入锥形瓶5 中，取若干先前步骤制备的球状微米二氧化锡倒入锥形瓶5中，锥形瓶5夹持于装置中，阴 极、阳极材质选取均为银且使阴极与瓶底的球状微米二氧化锡自然接触，设定锥形瓶转速 为120r/min，水浴温度为60°C，电镀电压为10V，电镀时间为60s ;将锥形瓶5由装置中取 出，对瓶中液体进行抽滤，将滤纸及获得的产物一并放入玻璃皿再置于烘箱中干燥，温度设 定为90°C，干燥时间为2h。
[0092] 实施例9
[0093] 参照实施例8,其中的电镀时间为120s，其他条件不变。
[0094] 实施例10
[0095] 参照实施例8,其中的电镀时间为300s，其他条件不变。
[0096] 实施例11
[0097] 参照实施例8,其中的电镀时间为1200s，其他条件不变。
[0098] 实施例12
[0099] 参照实施例8,其中的电镀时间为2400s，其他条件不变。
[0100] 实施例13
[0101] 参照实施例8,其中的电镀时间为3600s，其他条件不变。
[0102] 实施例14
[0103] 配制0· 3mol/L的SnCl4 · 5H20溶液于烧杯中，将质量浓度为111. lg/L的NaOH溶 液加入至烧杯中，并将混合后的溶液pH值调为13,随后搅拌0. 5h ;经完全溶解并搅拌后的 混合溶液导入反应釜的聚四氟乙烯衬套内，手动螺旋坚固，随后放入干燥箱中进行保温，设 定反应恒定温度为180°C，反应维持时间20h ;将水热反应产物取出导入离心管中进行离心 处理，先后采用去离子水和酒精对反应产物进行清洗，离心转速为2000r/min，将清洗后的 产物置于玻璃器皿中，于干燥箱中进行烘干处理即得球状微米二氧化锡，烘干温度为90°C ; 启用可旋转电镀的实验装置，将I OOmL溶质组成为0.0 lmol/L的AgNO3水溶液导入锥形瓶5 中，取若干先前步骤制备的球状微米二氧化锡倒入锥形瓶5中，锥形瓶5夹持于装置中，阴 极、阳极材质选取均为银且使阴极与瓶底的球状微米二氧化锡自然接触，设定锥形瓶5转 速为6r/min，水浴温度为60°C，电镀电压为10V，电镀时间为600s ;将锥形瓶5由装置中取 出，对瓶中液体进行抽滤，将滤纸及获得的产物一并放入玻璃皿再置于烘箱中干燥，温度设 定为90°C，干燥时间为2h。
[0104] 实施例15
[0105] 参照实施例14,其中的锥形瓶转速为30r/min，其他条件不变。
[0106] 实施例16
[0107] 参照实施例14,其中的锥形瓶转速为60r/min，其他条件不变。
[0108] 实施例17
[0109] 参照实施例14,其中的锥形瓶转速为180r/min，其他条件不变。
[0110] 实施例18
[0111] 参照实施例14,其中的锥形瓶转速为240r/min，其他条件不变。
[0112] 实施例19
[0113] 参照实施例14,其中的锥形瓶转速为300r/min，其他条件不变。
[0114] 实施例20
[0115] 配制0· 3mol/L的SnCl4 · 5H20溶液于烧杯中，将质量浓度为111. lg/L的NaOH溶 液加入至烧杯中，并将混合后的溶液pH值调为13,随后搅拌0. 5h ;经完全溶解并搅拌后的 混合溶液导入反应釜的聚四氟乙烯衬套内，手动螺旋坚固，随后放入干燥箱中进行保温，设 定反应恒定温度为180°C，反应维持时间20h ;将水热反应产物取出导入离心管中进行离心 处理，先后采用去离子水和酒精对反应产物进行清洗，离心转速为2000r/min，将清洗后的 产物置于玻璃器皿中，于干燥箱中进行烘干处理即得球状微米二氧化锡，烘干温度为90°C ; 启用可旋转电镀的实验装置，将IOOmL溶质组成为0.0 lmol/L的AgNO3水溶液导入锥形瓶 5中，取若干先前步骤制备的球状微米二氧化锡倒入锥形瓶5中，锥形瓶夹持于装置中，阴 极、阳极材质选取均为银且使阴极与瓶底的球状微米二氧化锡自然接触，设定锥形瓶5转 速为120r/min，水浴温度为15°C，电镀电压为10V，电镀时间为600s ;将锥形瓶5由装置中 取出，对瓶中液体进行抽滤，将滤纸及获得的产物一并放入玻璃皿再置于烘箱中干燥，温度 设定为90°C，干燥时间为2h。
[0116] 实施例21
[0117] 参照实施例20,其中的水浴温度为30°C，其他条件不变。
[0118] 实施例22
[0119] 参照实施例20,其中的水浴温度为45°C，其他条件不变。
[0120] 实施例23
[0121] 参照实施例20,其中的水浴温度为75°C，其他条件不变。
[0122] 实施例24
[0123] 参照实施例20,其中的水浴温度为90°C，其他条件不变。
[0124] 实施例25
[0125] 参照实施例20,其中的水浴温度为100°C，其他条件不变。
[0126] 实施例26
[0127] 配制0. 3mol/L的SnCl4 · 5H20溶液于烧杯中，将质量浓度为111. lg/L的NaOH溶 液加入至烧杯中，并将混合后的溶液pH值调为13,随后搅拌0. 5h ;经完全溶解并搅拌后的 混合溶液导入反应釜的聚四氟乙烯衬套内，手动螺旋坚固，随后放入干燥箱中进行保温，设 定反应恒定温度为180°C，反应维持时间20h ;将水热反应产物取出导入离心管中进行离心 处理，先后采用去离子水和酒精对反应产物进行清洗，离心转速为2000r/min，将清洗后的 产物置于玻璃器皿中，于干燥箱中进行烘干处理即得球状微米二氧化锡，烘干温度为90°C ; 启用可旋转电镀的实验装置，将IOOmL溶质组成为0.0 lmol/L的AgNO3水溶液导入锥形瓶5 中，取若干先前步骤制备的球状微米二氧化锡倒入锥形瓶5中，锥形瓶5夹持于装置中，阴 极、阳极材质选取均为银且使阴极与瓶底的球状微米二氧化锡自然接触，设定锥形瓶转速 为120r/min，水浴温度为60°C，电镀电压为IV，电镀时间为600s ;将锥形瓶5由装置中取 出，对瓶中液体进行抽滤，将滤纸及获得的产物一并放入玻璃皿再置于烘箱中干燥，温度设 定为90°C，干燥时间为2h。
[0128] 实施例27
[0129] 参照实施例26,其中的电镀电压为5V，其他条件不变。
[0130] 实施例28
[0131] 参照实施例26,其中的电镀电压为15V，其他条件不变。
[0132] 实施例29
[0133] 参照实施例26,其中的电镀电压为20V，其他条件不变。
[0134] 实施例30
[0135] 参照实施例26,其中的电镀电压为25V，其他条件不变。
[0136] 实施例31
[0137] 参照实施例26,其中的电镀电压为30V，其他条件不变。
[0138] 图33为实施例3制备的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的X射线 衍射图谱，图中2 Θ等于38. 35°，44. 52°，64. 66°，77. 59°时出现银的特征衍射峰，说明 负载的是银颗粒。
[0139] 表1为制备球状微米二氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料的不同实验参数（实 施例1 一 31)。
[0140] 表1实验参数设计
[0141]
[0144] 从图H31中可以看出，在其它参数条件相同的情况下，通过分别改变AgNO3水溶 液溶质组成、电镀时间、锥形瓶转速、水浴温度、电镀电压，可以改变所得球状微米二氧化锡 负载微米、纳米银颗粒复合材料上所负载的银颗粒尺寸，说明采用本方法制备球状微米二 氧化锡负载微米、纳米银颗粒复合材料时，银颗粒尺寸可控。
[0145] 另外，图32为未负载银颗粒的球状微米二氧化锡粉体的场发射扫描电子显微镜 照片。将未采用本发明方法的球状微米二氧化锡粉体与采用本发明方法制备的球状微米二 氧化锡负载微米、纳米银颗粒新材料利用场发射扫描电子显微镜进行观察，同时进行微观 尺寸测量，图1一 31中，亮度较大的白色颗粒或絮状物为负载的微米、纳米银颗粒。通过与 图32进行对比，明显可以看出采用本发明方法制备的球状微米二氧化锡负载微米、纳米银 颗粒新材料，表面均匀分布有微米、纳米银颗粒或絮状物，且分散度较高。
[0146] 最后说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较 佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技 术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发 明的权利要求范围当中。
【主权项】
1. 一种用于对球状微米颗粒进行负载的可旋转电镀实验装置，包括用作电镀容器的锥 形瓶，其特征在于，还包括： 支架，具有与一个与水平方向呈50°夹角的支撑平板； 直流电机，其旋转轴穿过支撑平板，旋转轴末端固定装有主动齿轮；直流电机固定于支 撑平板上，且与主动齿轮分别位于支撑平板的两侧； 从动齿轮，与主动齿轮位于同侧且相互啮合，其中心位置通过向心推力球轴承套设在 绝缘轴上，绝缘轴穿设于支撑平板上； 所述从动齿轮上设有夹具，能将锥形瓶夹持固定且使瓶底与锥面母线形成的夹角对称 于铅垂方向；银材质的阴极和阳极穿过从动齿轮的轴承并插入至锥形瓶中。2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阴极和阳极的末端具有能拆卸的银 材质电极头。3. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述从动齿轮中心位置的绝缘轴由绝缘 材料制成，设有两个轴向的孔用于穿过阴极和阳极。4. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述夹具包括固定座和螺钉座，螺钉座上 装有一个带塑料顶块的紧固螺钉。5. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述从动齿轮与主动齿轮的半径之比为 10 : 1〇6. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括水浴锅，锥形瓶部分浸入于 水浴锅中。
【专利摘要】本发明涉及电镀实验装置，旨在提供一种用于对球状微米颗粒进行负载的可旋转电镀实验装置。该装置包括用作电镀容器的锥形瓶；具有与与水平方向呈50°夹角的支撑平板的支架；旋转轴末端固定装有主动齿轮的直流电机；与主动齿轮位于同侧且相互啮合的从动齿轮；从动齿轮上设夹具，将锥形瓶夹持固定且使瓶底与锥面母线形成的夹角对称于铅垂方向；阴极和阳极穿过从动齿轮的轴承并插入至锥形瓶中。本发明能够用于球状微米颗粒的负载，提高球状微米颗粒的功能性质并且扩大其应用范围；所得到的复合材料中，更小的电极颗粒能均匀地负载于球状微米颗粒上，电极颗粒的粒径可控，分散度高，而且能够节约材料；可应用于电接触材料的制备领域。
【IPC分类】C25D7/00, C25D17/00, B22F1/02
【公开号】CN104894626
【申请号】CN201510347255
【发明人】乔正阳, 张玲洁, 魏志君, 杨辉
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月20日
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