慣性約束聚變實(shí)驗(yàn)用空心微球的電沉積金工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了慣性約束聚變實(shí)驗(yàn)用空心微球的電沉積金工藝，包括以下步驟：步驟一、在空心玻璃微球表面濺射厚度為50～60nm的金屬導(dǎo)電層，得到濺射金屬空心微球；步驟二、在鍍槽中配置鍍金液，其中，鍍金液中金25g/L、亞硫酸銨780ml/L；步驟三、將陽(yáng)極材料金和陰極材料銅放置在鍍槽內(nèi)，并將濺射金屬空心微球放入鍍槽內(nèi)；步驟四、通過加熱使電鍍槽內(nèi)電鍍液溫度為40～50℃，通電使鍍槽內(nèi)電鍍液的電流密度為2.1～2.5mA/cm2，并在通電后使陰極以100～200r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)；步驟五、在濺射金屬空心微球表面沉積3～12μm的金層后停止通電，得到空心金屬微球。采用本發(fā)明在空心玻璃微球表面電沉積金得到的空心金屬微球厚度均勻、表面平整。
【專利說明】慣性約束聚變實(shí)驗(yàn)用空心微球的電沉積金工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電沉積金屬工藝，具體是慣性約束聚變實(shí)驗(yàn)用空心微球的電沉積金工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]慣性約束聚變又稱靶丸聚變，為實(shí)現(xiàn)受控核聚變的一種途徑，其是利用高功率的脈沖能束均勻照射微球靶丸，由靶面物質(zhì)的消融噴離產(chǎn)生的反沖力使靶內(nèi)氘氚燃料快速地爆聚至超高密度和熱核溫度，從而點(diǎn)燃的高效率釋放聚變能的微型熱核爆炸。在慣性約束聚變實(shí)驗(yàn)前，常通過電沉積法在空心玻璃微球表面鍍金或銅，進(jìn)而得到空心雙層微球靶丸。現(xiàn)今電沉積的靶丸的鍍層表面粗糙，鍍層厚度不均勻，這會(huì)影響慣性約束聚變實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種能使沉積得到的空心金屬微球鍍層厚度均勻、表面平整的慣性約束聚變實(shí)驗(yàn)用空心微球的電沉積金工藝。
[0004]本發(fā)明的目的主要通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):慣性約束聚變實(shí)驗(yàn)用空心微球的電沉積金工藝，包括以下步驟:
步驟一、在空心玻璃微球表面濺射厚度為50?60nm的金屬導(dǎo)電層，得到濺射金屬空心微球；
步驟二、在鍍槽中配置鍍金液，其中，鍍金液中金25g/L、亞硫酸銨780ml/L ；
步驟三、將陽(yáng)極材料金和陰極材料銅放置在鍍槽內(nèi)，并將濺射金屬空心微球放入鍍槽內(nèi)；
步驟四、通過加熱使電鍍槽內(nèi)電鍍液溫度為40?50°C，通電使鍍槽內(nèi)電鍍液的電流密度為2.1?2.5mA/cm2,并在通電后使陰極以100?200r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)；
步驟五、在濺射金屬空心微球表面沉積3?12 μ m的金層后停止通電，得到空心金屬微球。
[0005]溫度高于60°C時(shí)，亞硫酸鹽要分解析出S2_，與Au+作用生成Au2S沉淀，亞硫酸金銨雙絡(luò)合物離子的離解作用加強(qiáng)，使[Au(NH4)]+濃度增大，即增大了晶粒的成長(zhǎng)速度，會(huì)使鍍層光亮度下降，作為優(yōu)選，所述步驟四中電鍍液溫度為45°C。
[0006]電流密度增大，伴隨著陰極電勢(shì)降低，容易進(jìn)入析氫區(qū)，為了能使鍍層能保持比較高的光亮度，作為優(yōu)選，所述步驟四中鍍槽內(nèi)電鍍液的電流密度為2.3 mA/cm2。
[0007]由于微球隨陰極一同旋轉(zhuǎn)，而微球自身強(qiáng)度比較低，轉(zhuǎn)速過快會(huì)導(dǎo)致大量微球在作無規(guī)則旋轉(zhuǎn)滾動(dòng)過程中與陰極產(chǎn)生摩擦、碰撞而破碎，當(dāng)陰極轉(zhuǎn)速大于200 r/min時(shí)，超過40%微球破碎，電鍍過程中接觸陰極與微球表面同時(shí)發(fā)生金的沉積，轉(zhuǎn)速過低時(shí)，容易使微球粘結(jié)在陰極表面或者由于某一處在陰極表面停留時(shí)間過長(zhǎng)而產(chǎn)生面缺陷，當(dāng)轉(zhuǎn)速小于100 r/min時(shí)，大部分微球的表面鍍層存在缺陷，作為優(yōu)選，所述步驟四中通電后陰極轉(zhuǎn)速為 150r/mino
[0008]由于Cu比Au優(yōu)先沉積，故而鍍層中會(huì)有微量Cu雜質(zhì)存在，為了得到光亮度高的鍍層，所述步驟二中配置的電鍍液中還包括100g/L的檸檬酸鉀。其中，檸檬酸鉀作為絡(luò)合齊U，會(huì)使金的還原電位比相同濃度氯金酸的大幅度負(fù)移。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:(I)本發(fā)明的鍍液包括亞硫酸銨，亞硫酸銨具有良好的分散能力和覆蓋能力，鍍液中的銨根和亞硫酸根可以提高鍍金層的表面光澤性，使鍍層有良好的整平性和延展性。
[0010](2)本發(fā)明的陰極轉(zhuǎn)動(dòng)，可以有效加強(qiáng)微球在陰極表面的隨機(jī)滾動(dòng)，并對(duì)鍍層有整平作用，因此，能進(jìn)一步降低鍍層表面粗糙度。
[0011](3)本發(fā)明在沉積過程中進(jìn)行升溫處理，溫度升高，離子擴(kuò)散速度加快，電流密度增大，能阻止粗晶核或海綿狀鍍層產(chǎn)生。

【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例
[0013]慣性約束聚變實(shí)驗(yàn)用空心微球的電沉積金工藝，包括以下步驟:步驟一、挑選直徑、球形度、同心度符合條件的空心玻璃微球，然后使用磁控濺射設(shè)備采用翻轉(zhuǎn)法或“反彈盤”、分子束懸浮等方法在微球表面濺射厚度為50?60nm的金屬導(dǎo)電層，得到濺射金屬空心微球；步驟二、在鍍槽中配置鍍金液，其中，鍍金液中金25g/L、亞硫酸銨780ml/L及檸檬酸鉀100g/L，并保證鍍金液中PH值在8.0?9.0 ;步驟三、將陽(yáng)極材料金和陰極材料銅放置在鍍槽內(nèi)，并將濺射金屬空心微球放入鍍槽內(nèi)；步驟四、通過加熱使電鍍槽內(nèi)電鍍液溫度為40?50°C，通電使鍍槽內(nèi)電鍍液的電流密度為2.1?2.5mA/cm2，并在通電后使陰極以100?200r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)；步驟五、在派射金屬空心微球表面沉積3?12 μ m的金層后停止通電，得到空心金屬微球。本實(shí)施例中步驟四中電鍍液溫度優(yōu)選為45°C，步驟四中鍍槽內(nèi)電鍍液的電流密度優(yōu)選為2.3 mA/cm2，步驟四中通電后陰極轉(zhuǎn)速優(yōu)選為150r/min。
[0014]采用美國(guó)Thermoe-1ectricity公司的掃描電鏡附帶的能譜(EDS)對(duì)空心微球鍍層進(jìn)行能譜測(cè)試，采用日本日立公司的TM-1000 SEM對(duì)空心微球鍍層進(jìn)行微區(qū)分析以及斷層分析，采用日本HIROX公司的KH-3000VD 3維視頻顯微鏡記錄空心微球的整體形貌。電沉積金后的空心金微球放大6 000倍后鍍層表面粗糙度比較均勻，無大量突起或凹陷等明顯缺陷，測(cè)得的表面粗糙度低于500 nm。電沉積30 min后微球鍍層表面橫斷面形貌，在放大6 000倍條件下可以看出，鍍層壁厚約3 μ m，厚度均勻，鍍層為無孔隙的緊密堆積結(jié)構(gòu)，與基底結(jié)合較為牢固。
[0015]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】只局限于這些說明。對(duì)于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的技術(shù)方案下得出的其他實(shí)施方式，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.慣性約束聚變實(shí)驗(yàn)用空心微球的電沉積金工藝，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一、在空心玻璃微球表面濺射厚度為50?60nm的金屬導(dǎo)電層，得到濺射金屬空心微球； 步驟二、在鍍槽中配置鍍金液，其中，鍍金液中金25g/L、亞硫酸銨780ml/L ； 步驟三、將陽(yáng)極材料金和陰極材料銅放置在鍍槽內(nèi)，并將濺射金屬空心微球放入鍍槽內(nèi)； 步驟四、通過加熱使電鍍槽內(nèi)電鍍液溫度為40?50°C，通電使鍍槽內(nèi)電鍍液的電流密度為2.1?2.5mA/cm2,并在通電后使陰極以100?200r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)； 步驟五、在濺射金屬空心微球表面沉積3?12 μ m的金層后停止通電，得到空心金屬微球。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性約束聚變實(shí)驗(yàn)用空心微球的電沉積金工藝，其特征在于，所述步驟四中電鍍液溫度為45°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性約束聚變實(shí)驗(yàn)用空心微球的電沉積金工藝，其特征在于，所述步驟四中鍍槽內(nèi)電鍍液的電流密度為2.3 mA/cm2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性約束聚變實(shí)驗(yàn)用空心微球的電沉積金工藝，其特征在于，所述步驟四中通電后陰極轉(zhuǎn)速為150r/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任意一項(xiàng)所述的慣性約束聚變實(shí)驗(yàn)用空心微球的電沉積金工藝，其特征在于，所述步驟二中配置的電鍍液中還包括100g/L的檸檬酸鉀。
【文檔編號(hào)】C25D3/48GK104419928SQ201310397270
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月4日
【發(fā)明者】龔伶 申請(qǐng)人:龔伶