超臨界復(fù)合電鑄體系回收利用裝置及其工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電化學(xué)沉積加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超臨界復(fù)合電鑄體系回收利用裝置及其工作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)技術(shù)的飛速發(fā)展以及對(duì)高性能復(fù)合材料的迫切需求，復(fù)合電鑄技術(shù)在當(dāng)前乃至未來都將扮演重要角色。
[0003]超臨界流體(Supercritical Fluid)是指純凈物質(zhì)處于臨界點(diǎn)(臨界壓力和臨界溫度)以上時(shí)，所表現(xiàn)出來的一種介于液態(tài)和氣態(tài)的流體。近年來，將復(fù)合電鑄技術(shù)與超臨界流體技術(shù)相結(jié)合，是制備高性能納米復(fù)合材料的一個(gè)研宄熱點(diǎn)。目前，在超臨界環(huán)境下電沉積制備納米復(fù)合材料與微細(xì)零件的工藝方法和裝置已有所見。如授權(quán)公告號(hào)為CN 101092716B的中國專利文獻(xiàn)公開了一種超臨界流體細(xì)微電鍍成型工藝及其裝置，其以SCF-CO2為電鍍環(huán)境進(jìn)行微結(jié)構(gòu)零件的成型，通過該方法所得的金屬電鍍層表面沉積均勻、無積瘤，且鑄層組織細(xì)密平整；又如公布號(hào)為CN 102146573A的中國專利文獻(xiàn)提出了一種超臨界流體電鑄成型制備納米復(fù)合材料的方法，其主要是在機(jī)械攪拌輔助條件下電沉積制備金屬基納米復(fù)合材料。然而，上述發(fā)明并未考慮到對(duì)超臨界電鑄液的回收利用。超臨界CO2復(fù)合電鑄體系包含CO 2氣體、化學(xué)鍍液和復(fù)合粒子。電鑄完畢排氣過程中，液體容易跟隨氣體排出進(jìn)入管道和閥門，里面的復(fù)合粒子和凝固后的液態(tài)鍍液會(huì)堵塞管道和閥門，嚴(yán)重?fù)p耗電鑄裝置的使用壽命；而且，0)2直接排入空氣中會(huì)加劇全球溫室效應(yīng)；而化學(xué)鍍液對(duì)環(huán)境污染影響明顯，直接排入大自然，對(duì)地表水和土壤都是一種災(zāi)難；復(fù)合粒子在電鍍過程中并不能全部進(jìn)入電鑄層，在溶液中還會(huì)殘余一部分，況且制備復(fù)合粒子尤其是納米級(jí)的成本很高，因而將鑄液中的復(fù)合粒子回收再利用較為經(jīng)濟(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是:針對(duì)超臨界CO2復(fù)合電鑄體系，提供一種使用時(shí)能夠回收CO 2氣體、電鑄液和電鑄所需要固定粒子以資循環(huán)使用，從而有效提高電鑄液的使用效率、減少對(duì)環(huán)境的污染、降低復(fù)合電鑄經(jīng)濟(jì)成本的超臨界復(fù)合電鑄體系回收利用裝置及其工作方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:本發(fā)明的超臨界復(fù)合電鑄體系回收利用裝置，包括反應(yīng)釜，反應(yīng)釜具有排液口、排氣口和進(jìn)氣口 ；其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:還包括控制閥組、氣體過濾器、氣體存儲(chǔ)器、電鑄液存儲(chǔ)器、磁力泵、電鑄液檢測調(diào)配組件、復(fù)合顆?；厥掌?、高壓泵、CO2氣瓶和壓力表；
上述的控制閥組包括氣液混合體排出控制閥、電鑄液排出控制閥、反應(yīng)釜?dú)怏w輸入控制閥和補(bǔ)氣控制閥；
氣體過濾器包括從下到上依次設(shè)置并相通氣的氣液分離室、氣體過濾室和氣體干燥室；氣液分離室通過控制閥組的氣液混合體排出控制閥與反應(yīng)釜的排氣口相連接； 氣體存儲(chǔ)器設(shè)有回收氣輸入口、補(bǔ)氣輸入口和供氣口 ；氣體存儲(chǔ)器的回收氣輸入口與氣體過濾器的氣體干燥室相連接；氣體存儲(chǔ)器的補(bǔ)氣輸入口通過高壓泵和補(bǔ)氣控制閥與CO2氣瓶相連接；氣體存儲(chǔ)器的供氣口通過反應(yīng)釜?dú)怏w輸入控制閥與反應(yīng)釜的進(jìn)氣口相連接;
電鑄液存儲(chǔ)器設(shè)有進(jìn)液口、出液口和磁力攪拌器；磁力攪拌器設(shè)置在電鑄液存儲(chǔ)器的底部；電鑄液存儲(chǔ)器的進(jìn)液口通過電鑄液排出控制閥與反應(yīng)釜的排液口相連接；
磁力泵設(shè)有進(jìn)液口、出液口和可拆卸式吸附濾芯；磁力泵的進(jìn)液口與電鑄液存儲(chǔ)器的出液口相連接；
電鑄液檢測調(diào)配組件包括離子檢測槽、離子測量儀和復(fù)合電鑄液調(diào)配槽；離子檢測槽設(shè)有進(jìn)液口、出液口、檢測出液口和排廢口 ；離子檢測槽的進(jìn)液口與磁力泵的出液口相連接；離子測量儀通過離子檢測槽的檢測出液口與離子檢測槽相連接；離子檢測槽的排廢口用于排出廢液；離子檢測槽的出液口與復(fù)合電鑄液調(diào)配槽相連接；
復(fù)合顆?；厥掌饔糜诨厥辗磻?yīng)釜放出的復(fù)合電鑄液中的有用固體顆粒；復(fù)合顆粒回收器包括焚燒單元、沉降分離單元、清洗干燥單元和檢測單元；
高壓泵和CO2氣瓶用于當(dāng)氣體存儲(chǔ)器內(nèi)CO 2不足時(shí)向氣體存儲(chǔ)器內(nèi)補(bǔ)充CO 2氣體；壓力表用于檢測反應(yīng)釜內(nèi)的氣壓，壓力表設(shè)置在反應(yīng)釜?dú)怏w輸入控制閥與反應(yīng)釜的進(jìn)氣口之間。
[0006]進(jìn)一步的方案是:上述的氣體過濾器的氣液分離室的下端設(shè)有混合氣輸入口 ；氣液分離室內(nèi)設(shè)有向下傾斜的一組擋板，擋板向下傾斜角度范圍為8?16° ;氣體過濾室內(nèi)填充有氧化銅固體；氣體過濾室的內(nèi)外壁之間設(shè)置有加熱電阻；氣體干燥室設(shè)有回收氣體輸出口 ；氣體干燥室內(nèi)填充有固體氯化鈣。
[0007]進(jìn)一步的方案是:上述的氣體存儲(chǔ)器的內(nèi)壁設(shè)有用于控制氣體存儲(chǔ)器在工作時(shí)內(nèi)部溫度為2°C的循環(huán)冷卻水管。
[0008]進(jìn)一步的方案是:上述的電鑄液存儲(chǔ)器的磁力攪拌器工作時(shí)的轉(zhuǎn)速為400?600r/mino
[0009]進(jìn)一步的方案是:上述的磁力泵為MP微型磁力泵；磁力泵的可拆卸式吸附濾芯為不銹鋼濾芯或折疊式微孔濾芯，濾芯外部包裹雙層濾布。
[0010]進(jìn)一步的方案還有:上述的復(fù)合顆粒回收器的焚燒單元用于對(duì)通過磁力泵的可拆卸式吸附濾芯回收的固體顆粒進(jìn)行焚燒處理；
沉降分離單元包括復(fù)合顆粒離心沉降器；沉降分離單元用于對(duì)焚燒單元的焚燒產(chǎn)物進(jìn)行離心沉降分離，使得焚燒產(chǎn)物中復(fù)合電鑄液配置所需的固體顆粒與重金屬顆粒分離；
清洗干燥單元用于對(duì)分離出的復(fù)合電鑄液配置所需的固體顆粒進(jìn)行清洗干燥；
檢測單元用于對(duì)清洗干燥后的復(fù)合電鑄液配置所需的固體顆粒是否符合循環(huán)使用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測。
[0011]上述的超臨界復(fù)合電鑄體系回收利用裝置的工作方法，包括以下步驟:
①氣體回收:打開控制閥組的氣液混合體排出控制閥，使得反應(yīng)釜恒溫降壓至一個(gè)大氣壓，反應(yīng)釜內(nèi)部的混合氣體經(jīng)過氣體過濾器的氣液分離室、氣體過濾室和氣體干燥室提純處理后收集于氣體存儲(chǔ)器內(nèi)循環(huán)使用；
②固體顆?；厥? 第一步:打開電鑄液排出控制閥，將反應(yīng)釜中的復(fù)合電鑄液收集于電鑄液存儲(chǔ)器中，啟動(dòng)電鑄液存儲(chǔ)器的磁力攪拌器，使復(fù)合電鑄液中的不溶性固體顆粒有效分散懸??；
第二步:磁力泵抽取電鑄液存儲(chǔ)器中的復(fù)合電鑄液，復(fù)合電鑄液經(jīng)過磁力泵的可拆卸式吸附濾芯過濾后流向離子檢測槽中，進(jìn)入步驟③；復(fù)合電鑄液中的固體顆粒由磁力泵的可拆卸式吸附濾芯收集到一定量后交由復(fù)合顆?；厥掌魈幚?；
第三步:由磁力泵的可拆卸式吸附濾芯收集的復(fù)合電鑄液中的固體顆粒依次經(jīng)復(fù)合顆?；厥掌鞯姆贌龁卧M(jìn)行焚燒處理、沉降分離單元進(jìn)行離心沉降分離、清洗干燥單元的清洗干燥和檢測單元的純度檢測，得到可回收循環(huán)使用的復(fù)合電鑄液配置所需的固體顆粒；檢測不達(dá)標(biāo)的固體顆粒重新投入沉降分離單元處理；
③電鑄液去除雜質(zhì):磁力泵的可拆卸式吸附濾芯過濾后去除了固體顆粒的電鑄液流入離子檢測槽后，由離子測量儀檢測電鑄液中各種離子的成分與濃度，按照需要去除其中微量雜質(zhì)離子，補(bǔ)充電鑄液需要的離子，得到符合要求的電鑄液；
④調(diào)配復(fù)合電鑄液:將步驟②中得到的復(fù)合電鑄液配置所需的固