环球电镀网
当前位置: 首页 » 电镀技术 » 电镀工艺 » 正文

快点火靶金锥制备工艺

放大字体  缩小字体发布日期:2012-04-17  浏览次数:968

Tabak等于1994年提出了惯性约束聚变(ICF)“快点火”的概念。与传统的“中心点

火”相比,它既能产生高增益,又能减少对驱动器和燃料靶丸精密配合和对称性要求。快点火方案把压缩和点火过程分开,大致可分为以下3个物理过程。

1)氘氚(DT)燃料靶丸压缩。利用短波长中等强度的激光或重离子束驱动靶丸,使其达

到尽可能高的压缩比,最后形成300~600g/cm3高密度DT燃料。

2)超短、超强激光穿孔。已压缩好的高密度DT燃料外包围着密度较高的推进层。用超

短、超强激光穿孔将点火能量有效传递给燃料。

3)超强、超短激光点火。通过穿孔激光形成的通道,点火激光射人DT燃料附近.就地产生近光速运动的高能(兆电子伏量级)电子或质子,使燃料点火并燃烧。

为了减少穿孔过程,提出了一种采用金锥引导点火脉冲的锥壳靶设想。图1给出了两种不同的锥壳靶构型。图la所示锥壳靶主要用于演示超强激光加热压缩的燃料核心,由氘代聚合物(CD)球壳与顶端贴金箔的金锥组成。

图1b是演示点火与燃烧的锥壳靶概念图,其中的球壳由低密度聚合物泡沫层和气体阻渗层构成,金锥的尖端帮助超强激光和电子束聚焦。

在锥壳靶中,CD球壳可采用乳液微封装、液滴炉、干凝胶炉、降解芯轴等技

术制备,低密度聚合物泡沫球壳和气体阻渗层分别采用乳液微封装和界面交联技术制备。

金锥采用与普通金柱腔相同的制备流程:精密车床加工芯轴一电镀金层一二次装夹,加工电镀金层一腐蚀芯轴一金锥。本工作主要介绍金锥电镀金层的制备工艺,研究电镀液配方、pH值、镀前处理、尖端效应等对金锥镀层质量的影响。

l 实验

1.1镀液配制

称取适量金屑溶解于王水中,在一定温度下缓慢浓缩至溶液呈红色粘稠状,降温后析出

晶体,再加入适当体积的蒸馏水溶解得氯金酸溶液;用KOH溶液调节氯金酸溶液的pH值大于7,将已调好pH的氯金酸溶液分数次缓慢加入亚硫酸铵溶液中,然后加入柠檬酸钾等添加剂,用KOH溶液调节溶液的pH值,并将溶液中的沉淀物滤除后得亚硫酸盐镀液。

1.2 电镀金层制备

将精密加工的具有一定角度的铜芯轴进行镀前处理,以除去芯轴表面的油脂等污染物;将二次装夹部位进行绝缘处理,逐一置于电镀架上,用金属导线连接后进行活化,除去芯轴表面的氧化层,然后带电进入电镀槽中电镀。实验装置示于图2。电镀电源为PPS一5型多波型脉冲电镀电源(天津大学,沈阳仪器八厂)。

2结果与讨论

2.1 电镀液配方与工艺条件对镀层质量的影响

亚硫酸盐电镀液主要成分包括亚硫酸铵和氯金酸。亚硫酸铵是电镀液中的主要络合剂和

还原剂,它和镀液中的金离子通过下列反应形成络合物:

络合离子中Au+的配位数为2,未达到其饱和配位数4,Au-的亚硫酸根络合离子

Au(SO5)3-2的稳定性不高,易光解。为此,在电镀液中引入第2种配体L(L=NH3或EDTA),以形成稳定的亚硫酸金盐混合阴离子AuL2(SO3)3-2在电场作用下,AuL2(SO3)3-2离子的放电分两步进行:首先离解出2个s0;一离子和AuL+离子;离解形成的L络合物AuL+直接在阴极放电得到所需的金层。放电过程如下:

由于具有较强的阴极极化能力,镀液稳定且镀层质量较好。

电镀液中金盐与亚硫酸盐的浓度对电镀质量有较大影响。金盐浓度增大使阴极极化下降,结晶核芯形成的速率降低,所得镀层结晶较粗;金盐浓度降低,阴极电流密度小,沉积速率低。亚硫酸盐是镀液中的主络合剂,与Au形成的络合物只有在碱性条件下和过量SO2-3时才能稳定存在,否则将分解析出Au而沉淀,因此,SO2-3浓度不能低;SO2-3浓度又不能过高,过高则阴极极化激烈,氢气大量析出,导致阴极效率低,镀液稳定性下降。

镀液pH值小于8时将析出S而沉淀;大于10,Au-易被还原,导致镀层结合力降低,且外观呈暗褐色.此时应添加柠檬酸调节pH值。

实验确定的电镀液配方及电镀工艺参数如下:镀液中Au为20~30 g·L-1,亚硫酸铵为200~300 g·L,柠檬酸钾为100~150 g·L-1,pH值8~9;阴极电流密度O.1~1.O A/dm2;水浴温度40~60℃,每小时搅拌3~6次。

2.2镀前处理

机加工后的待镀工件(芯轴)表面不可避免有少量油脂和氧化层,镀前须进行脱脂和活化

处理,否则,镀层与工件结合力降低,镀层易起泡、脱皮。镀层与工件的结合力直接影响后续的金层加工。结合力较差的金层,在尚未完全切断时,金层将从芯轴脱落(图3)。采用以下工艺对工件进行镀前处理可获得高结合力镀层,并可避免出现后续加工中金层从芯轴脱落情况。

待镀工件的镀前处理工艺过程为铜芯轴一三氯甲烷手工清洗一汽油超声波清洗一丙酮超声波清洗一干燥一弱腐蚀活化一电镀。

2.3尖端效应的影响

电镀过程中,当电极与电镀槽的底部、边缘和液面存在间距时,电极的边缘和尖端处的电力线较为密集,该现象称为尖端效应。在锥形芯轴电镀时,电镀槽中电力线的分布示于图4电力线在锥形尖端分布相对集中,此处易出现“烧焦”现象。此外,电流在工件表面的不均匀分布造成镀层厚度分布不均。为此,采取降低电流密度、提高镀液温度、加辅助阴极、升高阳极悬挂位置等措施克服尖端“烧焦”现象。

采用上述电镀液配方及电镀工艺,制出了60°和30°的金锥样品,其显微照片示于图5。由图5可看出:金锥具有足够的强度,金层为半光亮的金黄色,内表面镀层结晶细致平滑,外表面有少量凹坑等缺陷,但未出现起皮、起泡、发黑、烧焦等现象。

3 结束语

通过精密车床加工芯轴与电镀技术制备出不同角度的金锥。电镀液中金盐与亚硫酸盐浓

度、电镀液的pH值、镀前处理、尖端效应等对金锥镀层的表面质量和镀层与芯轴之问的结合力有重要影响。欲为惯性约束聚变快点火实验提供合格的锥壳靶还须解决聚合物空心微球的打孔、微球与金锥的无缝连接以及金锥在微球内的精确定位等诸多问题。

感谢袁光辉、黄丽珍、杨树娟等在芯轴加工与腐蚀等方面提供的帮助。

网站首页 | 网站地图 | 友情链接 | 网站留言 | RSS订阅 | 豫ICP备16003905号-2
knee length prom dresses ralph lauren polo shirts for cheap swiss replica rolex long sleeve evening dresses replicas rolex