光学模具用厚镀化学镀镍设备：解决镍颗粒结晶问题的关键技术

光学模具用厚镀化学镀镍设备：解决镍颗粒结晶问题的关键技术

1.本实用新型涉及表面处理设备领域，特别涉及一种光学模具化学镀厚镍设备。

背景技术：

2、光学模具是制造各类镜头（例如照相机镜头、手机摄像头等光学相机）不可缺少的工具，目前的制造工艺是先将模具钢（例如钢）基体成型，然后在上面进行厚化学镀镍（500~）镀层，镀层完成后再进行精磨成型。

3、镀镍液在厚镀过程中，由于其自​​身特性，在反应过程中容易产生镍颗粒，如果不及时过滤，镍颗粒会在镀镍液中不断长大，成为大的镍渣。镍渣落在镀件上，会嵌入镀层中，最终造成镀层不良。为了及时去除镍颗粒，在电镀过程中需要经常过滤。因此，镀镍液在槽内形成流动环路，随镀件一起流动，需要上下摇晃待镀件，及时排出反应过程中产生的气体。镀镍液与待镀件均有加速，最终体现在镀镍液与待镀件的相对流速上。过大时，镀镍液的温度稳定性下降。在化学镀镍液中稳定剂的作用下，镀层边缘容易出现反应抑制，最终导致镀层塌边，无法形成完整的镀层。

4、现有的一般化学镀镍设备采用单一工作空间，即单一化学镀镍槽结构，该种化学镀镍设备镀镍液与镀模之间相对流速较大，导致化学镍反应速度不均匀，镀速慢时镀层边角塌陷，镀速快时出现结节，镀层质地变脆致密性下降，达不到要求的硬度，镀层致密性不足，在后续的打磨过程中容易出现镀层损伤、不能形成完整镀层等问题。

5、另外，现有的化学镀镍设备都是采用电加热或直接在槽内安装蒸汽管道对槽体进行加热，这种加热设计很容易造成槽内镀镍液的温度过高，造成镀镍液温差，之后镍层就容易沉淀到槽内，脱落后就会产生镍渣，如果不能及时过滤清除就会覆盖在镀件模具上，造成模具电镀不良，而定期清理无疑会增加维护的难度和成本，另外这种加热方式无法稳定控制镀镍液的温度，影响镀件的质量。

6、综上所述，现有的厚化学镀镍设备很难满足广大厂家的需求。

技术实现要素：

7、本实用新型的目的是提供一种能有效降低镀镍液与镀模之间的相对流速，将液流方向的横向加速度变为自上而下的纵向加速度，使镀镍液与镀模充分反应，形成质地致密、外观优良的厚镍镀层，是一种光学模具用厚化学镀镍设备。

8、在此基础上，本实用新型的进一步目的在于提供一种水浴加热方式，采用双层水槽设计，水槽间注水，并设有水位传感器，及时补充蒸发的水，同时此水浴设计还能对镀镍液保温，维持镀镍液温度恒定，适用于光学模具厚化学镀镍设备。

9、本实用新型的技术方案是这样实现的：

10.本实用新型的光学模具化学镀厚镍设备，包括槽体、过滤吸液管、过滤器

该过滤器是通过回液管对槽体内镀镍液进行循环过滤的过滤器，其特征在于：槽体内腔通过隔板分成多个功能不同的工作区域，工作区域包括镀镍作业区和镍离子补充区，设置有可向镀镍作业区补充镍离子的回液区、回流减压区、镀镍作业区和镍离子补充区，其中，过滤液吸液管连接在镀镍作业区或镍离子补充区，滤液回液管连接在回液区，回流减压区下部设有与回液区连接的进液口，上部设有与镀镍作业区连接的溢流出液口。

11、本实用新型的优选实施例是，过滤吸液管的过滤吸液口与镍离子供给区相连，镍离子供给区主要负责向镀镍操作区供给镍离子，同时也供给一些还原剂和pH调节剂的碱性溶液。由于镍离子遇到碱性氢氧化物会形成氢氧化镍沉淀，因此补液后需迅速过滤，避免形成氢氧化镍沉淀。

12、进一步地，所述进液口和出液口中的至少一个为可调口径的可调开口结构。例如，回流减压区与镀镍操作区之间的隔板可以为实体式，活动挡板的下端可在槽体下侧上下移动，上端与槽体上侧之间的距离形成出液口，上下移动时可调节出液口的大小，实现流量、流速的控制。优选地，回流减压区与镀镍操作区及回液区之间的隔板均为实体式活动隔板，每个活动隔板的一端活动安装在槽体一侧，另一端与槽体另一对应侧之间的距离形成进液口和出液口，活动隔板上下移动时可调节出液口或进液口的口径，实现流量、流速的控制。当然，也可以为其他结构的可调开口结构，在此不再详述。使用时可根据处理产品的总表面积及组合过滤器的过滤能力，通过调节出口或入口的开口大小来控制流量，在保证镀镍液洁净度的前提下，可获得最佳的相对流量，避免镀件产生崩边、结瘤等不良现象。为使本实用新型操作更方便，槽体上设有隔板滑轨，隔板滑轨上安装有活动隔板，隔板滑轨上设有可将活动隔板定位的榫头。

13、为使本实用新型结构简单可靠，镀镍作业区与镍离子补充区之间的隔板为网状隔板，可使镍离子补充区中的镍离子透入镀镍作业区，在镀镍作业区中的镀镍液中补充镍离子，网状隔板的上端与槽体上侧之间留有间隙，形成溢流口。在镀镍区域，当镀镍液中镍离子浓度因镍离子消耗而低于镍离子补充区镀镍液中镍离子浓度时，根据渗透原理，镍离子从镍离子补充区向镀镍作业区渗透，同时镀镍作业区镀镍液中的水分子根据扩散原理从镀镍作业区向镍离子补充区扩散，从而有效抑制镍晶粒进入镀镍作业区。另外，如果在镀镍过程中产生少量镍渣，当这种镍渣在形成初期较轻时，可连同浮在液面的灰尘、毛发污染物一起从溢流口带走。如果镍渣沉积在槽内，则会随着槽内镀镍液的流动而向网状隔板方向移动，此时如果直径较小，则可直接穿过网状隔板。板片网孔进入镍离子补给区后被过滤网吸出除去；若直径过大无法通过网孔则会粘附在网孔上，此时可定期更换网孔隔板，及时清除，此设计最大程度将镀镍操作区产生镍渣的概率降到最低。

14、由于镀镍液经过过滤器的过滤，过滤泵提供的动力使镀镍液经滤液回流管流回回流槽，滤液回流管出口（也称过滤器回流口）具有一定的阻力，为了降低出口动能，滤液回流管的管径由入口到出口逐渐增大，或滤液回流管出口为外大内小的喇叭形，通过扩大内径，增大镀镍液与滤液回流管内壁的接触面积，从而降低镀镍液在出口的动能。此外，在滤液回流管出口处安装有螺旋桨，除起到节能作用外，还可使流入出口的镀镍液顺着螺旋桨叶片旋转。

调整方向倾斜，使镀镍液均匀分布在回液区，螺旋桨叶片数可根据情况确定，根据过滤器功率大小，一般选用3叶或4叶螺旋桨，镀镍液回流到出口时，最终动能带动螺旋桨旋转，可在出口处调整倾斜角度，一般为与水平面成20度。

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以40度的角度，使镀镍液均匀铺展到回液区。

15、进一步地，所述过滤吸液管的吸液口为喇叭状的过滤吸液口，过滤吸液口有利于扩大与镀镍液的接触面，将化学镍离子补充液捕获进入镀镍工艺，镀镍区域因浓度过高而产生镍颗粒，此类杂质通过喇叭状的过滤吸液口及时收集过滤，将洁净的镀镍液返回镀镍作业区域。

16、进一步地，所述槽体为可水浴加热的双层槽体结构，双层槽体之间充满水，槽体上还设有水位传感器。该加热设计可通过水位传感器及时感知并补充蒸发的水。同时，该水浴设计还可对镀镍液进行保温，保持镀镍液的恒温，若待镀模具的表面积较大，则可辅助加热管，保证镀镍液的稳定性，保持恒定的电镀速度。

17、另外，槽体的槽内角可以为直角；优选地，槽体的槽内角为圆弧过渡角，本实用新型采用立体设计，将钢板预弯成圆弧过渡角（也即焊接点在平面处，比现有的直接焊接更容易焊接，焊接失败的概率低，即使发生失败也比直角焊接更容易修复，打磨平整，避免镀镍液在焊点处发生反应。

18、本实用新型采用将现有的单槽结构通过隔板分成多个不同功能的工作区域，并将其中一个工作区域设定为下部进液、上部溢流液的回流泄压，具有分区结构，这样在进行厚镀工艺时，根据液体动力学原理，首先，隔板可以吸收镀镍液在循环过程中产生的动能，同时改变液体的流动方向，将横向加速度改为向上加速度，将镀镍产品下方的纵向加速度调整为与相对流动方向一致，镀镍产品的上下晃动为同轴加速度，防止镀镍操作过程中由于镀镍液内部加速度各向异性而导致反应性下降，从而保证镀层稳定生成。其次，通过网状隔板将化学镀镍液的镍离子补充和镀镍工作区域划分为多个区域。当含有化学镍离子的补充溶液放入镍离子补充区时，镍离子补充区镀镍溶液的密度要高于镀镍操作区，根据渗透原理，渗透压力方向是从镍离子供给区向镀镍操作区。同时当镍离子供给区单位面积浓度过高时，容易产生镍粒子，并被过滤器及时吸出。过滤可以有效抑制补充过程中镍粒子的生成，保证镀镍溶液各项指标的稳定性。

19.下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

附图简要说明

20、图1为本实用新型整体结构示意图。

21、图2为图1结构的俯视示意图。

22、图3为罐体夹层结构示意图。

23、图4为滤液回流管结构示意图。

详细描述

24.如图1所示

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如图3所示，本实用新型的光学模具化学镀厚镍设备包括槽体1、用于循环过滤槽体1内的镀镍液的过滤吸液管2和滤液回流管3。槽体1内腔通过竖向隔板分成多个不同功能的工作区，工作区包括回液区11、

回流减压区12、镀镍操作区13及能向镀镍操作区13补充镍离子的镍离子补充区14，其中，过滤液吸量管2连接于镀镍操作区13或镍离子补充区，滤液回流管3连接于回液区11，回流减压区12下部设有与回液区11连接的进液口15，上部设有与镀镍操作区13连接的溢流口16。每个工作区都有其相应的功能，如回流减压区控制镀镍液的动能，形成平缓的溢流。镀镍操作区使镀镍液与被镀物的相对流速稳定，加速镍离子补充区补充所需的液体或试剂（如镍离子、还原剂及pH调节剂等），同时发生渗透、扩散反应，抑制结晶形成，并对镀镍液进行及时过滤，有效保证镀镍液各项指标的稳定性。本实用新型针对现有厚化学镀镍设备的不足。根据液体动力学理论，将目前普通的单槽结构重新划分为三个不同功能的区域(回流减压区12、镀镍操作区13和镍离子补给区14)，采用溢流回路，在保证镀镍溶液过滤能力的同时，控制镀镍溶液槽内循环压力，最大限度降低镀镍溶液与被镀模具的相对流速，使镀镍液与被镀模具充分反应，形成质地致密、外观优良的厚镍镀层。

25、为使本实用新型可根据加工产品的总表面积及组合式过滤器的过滤能力，调整出液口或进液口的开口大小来控制流量，同时保证镀镍液的洁净度，以获得最佳相对流量，进液口15、出液口16中至少有一个为可调直径的开口结构，例如可在回流减压区12与镀镍操作区13之间，两者之间的隔板为实体活动隔板17，其下端可在槽体1下侧上下移动，其上端与槽体1上侧之间的距离形成一开口，出液口16与活动隔板17上下移动时，可调节出液口的直径，实现流量及流速的控制。优选的，回流减压区12与镀镍操作区13及回液区11之间的隔板均为实体活动隔板17，每个活动隔板17的一端可在槽体1上上下移动，另一端与槽体1另一对应侧之间的距离形成进液口15和出液口16，对应的活动隔板17在上下移动时可调节出液口的大小或调节液体的进液口，实现流量、流速的控制。为了操作更加方便，槽体1上设有隔板滑轨18，活动隔板17安装在隔板滑轨18上，隔板滑轨18上设有榫头，用于定位活动隔板17。

26、为了使本实用新型的结构更加简单，镀镍操作区13与镍离子补充区14之间的隔板为网状隔板19，这样，网状隔板19可以使镍离子补充区14的镍离子渗透到镀镍操作区13中，从而补充镀镍操作区13内镀镍溶液的镍离子。网状隔板19的上端与槽体上侧之间有间隙，形成溢流口，优选的，溢流口一般小于出液口16，即溢流口底部的高度高于出液口底部的高度。

27、为降低滤液回流管3出口动能，滤液回流管3的管径由入口至出口逐渐增大，或滤液回流管出口31为外大内小的喇叭状，滤液回流管3出口31上设有螺旋桨4，如图4所示，螺旋桨4除了起到降低能量的作用外，还可使流入出口31的镀镍液沿螺旋桨叶片4的方向调整角度倾斜，使镀镍液均匀分布在回液区11内。进一步地，连接过滤吸液管2与镍离子补充区的吸液口21为喇叭状的过滤吸液口。喇叭状的过滤吸口有利于捕集化学镍离子补充液在进入镀镍操作区域时，通过扩大与镀镍液或补充液的接触面，捕获因浓度过高而产生的镍颗粒。

28、为了使槽体既能均匀加热镀镍液又能保持镀镍液的温度，槽体1为可水浴加热的双层槽体结构，双层槽体上有多层凹槽。槽体1内装有水，并安装有加热元件6，槽体1上还设有水位传感器。加热元件一般采用蒸汽加热圈。本设计采用水浴加热方式，双层槽体上安装有

水浴槽的设计还可以使镀镍液保温，保持恒温，若待镀模具的表面积较大，还可及时插入辅助加热管，保证镀镍液的稳定性，保持镀速恒定。槽体设有内槽（槽体内腔）排液口和外槽（槽体夹层）排液口，槽体内角最好为圆弧过渡角，加工时将立体设计钢板在焊接前预弯成圆弧过渡角（也称r角），圆弧过渡角一般为半径为12.5cm的圆弧角。由于焊接点都在平面上，焊接难度比现有的直接焊接低，焊接失败的概率低，即使出现缺陷，也比直角焊接方便修复。另外，焊接点容易打磨光滑，避免镀镍。为了使罐体1的保温效果更好，还可以在罐体1的外面设置保温层7。

29. 尽管本发明已结合具体实施例进行了描述，但这种描述并非旨在限制本发明。对于本领域技术人员而言，所公开的实施例的其他变型是显而易见的。可以预见的是，这些变型将落入所附权利要求的范围内。