專利名稱：陽極氧化實驗儀的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種在鈦、鋁、鎳等各種金屬及其合金表面制備氧化物管狀陣列 的陽極氧化裝置，特別是涉及一種陽極氧化實驗儀。
背景技術(shù)：
隨著納米科學與技術(shù)的迅猛發(fā)展，納米材料的制備技術(shù)逐漸從科研工作者的實 驗室走入普通大學生的實驗課堂。特別是近年來納米陣列材料的制備以及其在太陽能電 池等方面的應用使得陽極氧化實驗普及程度越來越高，很多高校開設了陽極氧化法制備 納米氧化鋁、氧化鈦陣列薄膜并應用于染料敏化太陽能電池制備的實驗課程。陽極氧化 實驗的原理是以金屬片為陽極置于電解質(zhì)溶液中，利用電解作用，使其表面形成氧化物薄 膜。當電流通過時，在陰極上放出H2，在陽極上析出分子態(tài)氧(O2)，原子氧(0)，以及離子 氧(0_2)，作為陽極的金屬片被其上析出的氧所氧化，形成無水的金屬氧化物膜。實用新型 200820213222. 1中描述了給鈦和鈦合金等基材表面著色的陽極氧化裝置，該裝置沒有時間 控制裝置，電極之間距離不可調(diào)。實用新型94238597. 7提供了一種由脈沖式陽極氧化電源 和點觸式陽極氧化槽構(gòu)成的陽極氧化裝置，用于碲鎘汞紅外探測器表面鈍化膜的制備，未 考慮電壓的改變、電極的改變等因素，且僅適用于碲鎘汞的表面鈍化，適用范圍較窄。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種陽極氧化實驗儀，該實驗儀既可用于科研實驗，也 可用于大學生的創(chuàng)新性實驗教學，可對鈦、鋁、鎳等各種金屬及其合金的表面進行陽極氧化處理。本實用新型是這樣實現(xiàn)的，它由陽極氧化控制儀和反應儀組成，兩部分由導線連 接起來。其控制儀是由變壓器I、變壓器II、穩(wěn)壓整流電路、磁力攪拌控制電路、定時器電路 組成并安裝在機箱內(nèi)，機箱的前面板上裝有相應的顯示器、指示燈、按鍵、旋鈕及開關，后面 板上裝有相應的電源輸入、輸出插孔和接線柱。其反應儀是由帶槽蓋板、反應器殼體、循環(huán) 水泵和磁力攪拌器組成，殼體分為里外兩層，外層為循環(huán)水層，里層為反應層，在反應層內(nèi) 有陰極電極、陽極電極及攪拌磁子，循環(huán)水泵和磁力攪拌器裝在殼體下面。陽極氧化控制儀中的穩(wěn)壓整流電路接在變壓器I上，由穩(wěn)壓整流電路分出120V和 9V電壓，120V為陽極氧化實驗工作電源并與電壓調(diào)節(jié)旋鈕連接，可進行0-120V的電壓調(diào) 節(jié)，9V的電壓為水泵工作電壓；磁力攪拌控制電路接變壓器II并與速度調(diào)節(jié)旋鈕相連，給 磁力攪拌提供電源，速度調(diào)節(jié)旋鈕可控制磁力攪拌的速度。定時器可以實現(xiàn)反應時間的設 定和顯示，16個工作時間段自動控制實驗的啟動和停止，可用于多次氧化實驗。陽極氧化 反應儀放在控制儀旁邊，底部的磁力攪拌器用來對反應溶液進行磁力攪拌，保證反應溶液 均勻，水泵與循環(huán)水源相連，為實驗提供恒溫環(huán)境。反應儀殼體為嵌套塑料圓筒，共兩層，外 層為循環(huán)水層，里層為反應層。循環(huán)水層保證反應的恒溫環(huán)境，下方有循環(huán)水進水管連接水 泵，上方有出水管連接至循環(huán)水源。里層放置電解液進行陽極氧化反應，反應儀的帶槽蓋板是透明有機玻璃蓋，其上開的槽是一字槽，或十字槽，或多槽，方便觀察反應現(xiàn)象。本實用新型陽極氧化實驗儀的陰極電極是頂端為一帶有狹縫夾頭的塑料電極棒、 連接石墨片及導線；陽極電極是頂端為一帶有狹縫夾頭的塑料電極棒、連接導線和陽極金 屬薄片。擰緊夾頭的螺帽即可夾住薄片狀陽極金屬片和陰極石墨、鉬片等使其與接頭處的 鈍金屬相連。陰極置于蓋板的十字槽中心，四個陽極置于十字形槽內(nèi)，可同時放四個金屬片 進行實驗，電極棒在槽內(nèi)自由移動，根據(jù)槽邊的刻度來調(diào)整陰陽極的距離，調(diào)整好后用電極 棒與十字形槽接觸處的橫向定位螺絲固定。塑料電極棒上有上下距離讀數(shù)，調(diào)節(jié)電極浸入 溶液的深度后用縱向固定螺絲釘固定。連接電極的導線與陽極氧化控制儀背面的接線柱相 連。該實驗儀的反應電壓和反應時間可自由設定，實時數(shù)值可從控制儀的面板讀出。 循環(huán)水泵有控制開關，磁力攪拌有速度調(diào)節(jié)旋鈕、通斷開關和顯示燈。水泵控制電路控制循 環(huán)水的流動，或在反應器外層加入冰塊實現(xiàn)零溫反應。接通電源后，控制儀部分主面板電源 顯示燈亮，設定好時間、電壓、攪拌速度，調(diào)整好電極棒之間的距離及浸入反應溶液的深度， 打開水泵后，反應開始。本實用新型的有益效果是可以給科研工作者提供功能強大的陽極氧化實驗設 備，還可給普通高校本科生提供創(chuàng)新性實驗平臺，讓學生用實驗的方法研究探索認知陽極 氧化的有關規(guī)律與特性，并將實驗結(jié)果應用于染料敏化太陽能電池或模板法制備其他金屬 或氧化物納米線，拓展學生的綜合素質(zhì)，鍛煉思考和動手能力，完善理論與實驗相結(jié)合教 學，可解決目前市場上無此類產(chǎn)品而科研單位和高等學校實驗教學又需要此類產(chǎn)品的狀 況。以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明


圖1是本實用新型立體外觀示意圖。圖2是本實用新型控制儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實用新型的控制儀前面板示意圖。圖4是本實用新型的控制儀后面板示意圖。圖5是本實用新型反應儀剖面圖。圖6是本實用新型反應儀蓋子示意圖。圖7是本實用新型反應儀電極結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是本實用新型反應儀電極裝配示意圖。。其圖中，1-控制儀機箱、2-前面板、3-后面板、4-導線、5-陽極塑料電極棒、6_陰 極塑料電極棒、7-反應儀帶槽蓋板、8-反應儀殼體、9-反應儀外層、10-循環(huán)水進水口、 11-循環(huán)水出水口、12-變壓器I、13-變壓器II、14-穩(wěn)壓整流電路、15-磁力攪拌控制電路、 16-定時器電路、17-電壓顯示器、18-時間顯示器、19-攪拌器指示燈、20-攪拌器速度調(diào)節(jié) 旋鈕、21-電源開關、22-電壓調(diào)節(jié)旋鈕、23-定時器開關、24-電壓輸出開關、25-水泵開關、 26-取消/恢復鍵、27-設分鍵、28-設時鍵、29-星期鍵、30-手動鍵、31-設定鍵、32-時鐘 鍵、33-磁力攪拌器電源插孔、34-水泵電源插孔、35-陰極接線柱、36-陽極接線柱、37-總電 源插孔、38-陰極、39-陽極、40-磁力攪拌子、41-磁力攪拌器、42-循環(huán)水泵、43-槽邊刻度 線、4-陽極移動槽、45-夾頭、46-橫向定位螺絲、47-縱向固定螺絲釘。[0020]具體實施方式
從圖中看出，它由陽極氧化控制儀和反應儀組成，兩部分由導線(4)連接起來，其 特征在于控制儀是由機箱(1)、變壓器I (12)、變壓器II (13)、穩(wěn)壓整流電路(14)、攪拌控制 電路(15)、定時器電路(16)組成并安裝在機箱⑴內(nèi)，在控制儀前面板(2)上裝有相應的 顯示器、指示燈、按鍵、旋鈕及開關，在控制儀后面板(3)上裝有相應的電源輸入、輸出插孔 和接線柱，穩(wěn)壓整流電路(14)接在變壓器1(12)上，由穩(wěn)壓整流電路(14)分出120V陽極 氧化實驗工作電源和9V水泵電壓，攪拌控制電路(15)接變壓器11(13)并與速度調(diào)節(jié)旋 鈕(20)相連，給磁力攪拌器(41)提供電源；反應儀是由帶槽蓋板(7)、反應器殼體(8)、循 環(huán)水泵(42)和磁力攪拌器(41)組成，殼體分為里外兩層，外層為循環(huán)水層(9)，里層為盛 有電解液的反應層，在反應層內(nèi)有置于蓋板槽中心的陰極電極棒(6)，還有置于蓋板槽內(nèi)可 以自由移動的陽極電極棒(5)及磁攪拌子(40)，電極棒的頂端夾有薄片狀陽極(39)和陰 極(38)。循環(huán)水泵(42)和磁力攪拌器(41)裝在殼體(8)下面，循環(huán)水泵(42)接進水管 (10)，出口管(11)與循環(huán)水源相連。裁剪lcmX2cm的鈦片，依次用丙酮、乙醇和超純水超聲處理5分鐘，再用10%的 HF酸溶液化學拋光5 10s。在N2氣氛中干燥后將拋光后的鈦片插入陽極電極棒的夾頭， 石墨片插入陰極電極棒的夾頭，旋緊夾頭的螺帽固定好夾片，將塑料電極棒中的導線連接 在控制儀后面板的接線柱上。取0. 05 0. lmol/LH2S04,加入 0. lmol/L 的 NaF 和 0. 1 Imo VLNa2SO4 作為電 解質(zhì)，將所配好的電解液倒入到反應儀內(nèi)層，并將磁子放入其中。將電極棒與反應儀蓋子 接觸處的縱向固定螺絲釘擰開，調(diào)節(jié)陽極和陰極在溶液中的浸入深度使電極的一半浸入 電解液中，調(diào)整陽極與陰極相對，移動陽極電極棒在槽中的位置，使其與陰極之間的距離為 2-5cm，擰緊橫向固定螺絲，固定電極棒。接通裝置總電源，打開計時器開關，開啟磁力攪拌器，調(diào)節(jié)磁力攪拌旋鈕至所需轉(zhuǎn) 速，開啟水泵。旋轉(zhuǎn)電壓調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)電壓輸出為10-120V，利用控制面板的時間設定鍵設 定陽極氧化時間為4-20h。反應完成后將陽極金屬片取出，用蒸餾水沖洗干凈，自然晾干，在 空氣中450°C退火一小時。綜上所述，本實用新型陽極氧化儀是理想的科研和教學用具，它設計合理，結(jié)構(gòu)簡 單，成本低，效果好。
權(quán)利要求一種陽極氧化實驗儀，它由陽極氧化控制儀和反應儀組成，兩部分由導線連接起來，其特征在于控制儀是由機箱、變壓器I、變壓器II、穩(wěn)壓整流電路、電磁攪拌控制電路、定時器電路組成并安裝在機箱內(nèi)，在控制儀前面板上裝有相應的顯示器、指示燈、按鍵、旋鈕及開關，在控制儀后面板上裝有相應的電源輸入、輸出插座和接線柱，穩(wěn)壓整流電路接在變壓器I上，由穩(wěn)壓整流電路分出120V可調(diào)陽極氧化實驗工作電源和9V水泵電壓，攪拌電路接變壓器II并與速度調(diào)節(jié)旋鈕相連，給磁力攪拌提供電源；反應儀是由帶槽蓋板、反應器殼體、循環(huán)水泵和磁力攪拌器組成，殼體分為里外兩層，外層為循環(huán)水層，里層為盛有電解液的反應層，在反應層內(nèi)有置于蓋板槽中心的陰極電極，還有置于蓋板槽內(nèi)可以自由移動的陽極電極及磁攪拌子，循環(huán)水泵和磁力攪拌器裝在殼體下面，循環(huán)水泵與進水管相連，出水管與循環(huán)水層相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽極氧化實驗儀，其特征在于反應器殼體是塑料制成的嵌套圓筒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽極氧化實驗儀，其特征在于陰極電極是頂端為一帶有狹縫 夾頭的塑料電極棒、連接石墨片及導線；陽極電極是頂端為一帶有狹縫夾頭的塑料電極棒、 連接導線和陽極金屬薄片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽極氧化實驗儀，其特征在于帶槽蓋板是透明的有機玻璃 蓋，其上開的槽是一字槽，或十字槽，或多槽。
專利摘要本實用新型提出了一種陽極氧化實驗儀，它由陽極氧化控制儀和反應儀組成，兩部分由導線連接起來，控制儀是由機箱、變壓器I、變壓器II、穩(wěn)壓整流電路、電磁攪拌控制電路、定時器電路組成并安裝在機箱內(nèi)，反應儀是由帶槽蓋板、反應儀殼體、循環(huán)水泵和磁力攪拌器組成，殼體分為里外兩層，外層為循環(huán)水層，里層為盛有電解液的反應層，在反應層內(nèi)有置于蓋板槽中心的陰極電極，還有置于蓋板槽內(nèi)可以自由移動的陽極電極及磁攪拌子，循環(huán)水泵和磁力攪拌器裝在殼體下面，循環(huán)水泵與進水管相連，出水管與循環(huán)水源相連。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，有多種功能調(diào)節(jié)，使用方便。
文檔編號C25D11/02GK201686761SQ20092028951
公開日2010年12月29日 申請日期2009年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者余大鳳, 夏曉紅, 孫淼, 宋家明, 林陽, 王瑋, 高云 申請人:湖北大學