Способ автоматического управления процессами электроосаждения

 

1.СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЯ , включающийуправление процессом электроосаждения покрытия на катод с помощью измерительного и регулирующего ток устройства, о т личающи йс я тем, что, с целью повышения качества покрытий и производительности процесса, сканируют профиль катода во время загрузки подвески в гальваническую ванну путем измерения расстояний до поверхности катода с помощью линейки бесконтактных измерителей расстояния, определяют оптимальное распределение тока по его поверхности и регулиру-. ют ток.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

П9) (11) 1(51) С 25 Р 21/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ +EОО".- - . 7

);4,, Н @ ff г уii- fl

Л Р (Фиг ) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3423910/22-02 (22) 14.04.82 (46) 15.10.83. Бюл. )) 38 (72) A.H.Алексеев; П.T.Харитонов, Е. Ф.Куликов и A.È.Êóçíåöoâ (53) 620.357.14(088.8) (56) 1. Вайнер Я.В., Цасоян М.A.

Технология электрохимических покрытий. Л., Машиностроение, 1972, с.126.

2. Авторское свидетельство СССР

9 627190, кл. С 25 0 21/12, 1977. (54)(57) 1.СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ ЭЛЕКТРООСАЖ.Г

ГГ (!

1!(Г ((!! (!! (l l ( ((! (!!!!! ((1(!

1(- —"

ДЕНИЯ, включающий управление процессом электроосаждения покрытия на

1 катод с помощьюизмерительного и регулирующего ток устройства, о т л и ч а ю шийся тем, что, с . целью повышения качества покрытий и производительности процесса, сканируют профиль катода во время загрузки подвески в гальваническую ванну путем измерения расстояний до поверхности катода с помощью линейки бесконтактных измерителей расстояния, определяют оптимальное распределение тока по его поверхности и регулируют ток.

1048005

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что определение оптимального распределения тока по поверхности катода осуществляют по формуле O =К вЂ” >

) ( где 3 — ток гальванической ванны

3 на участке: -й анод расстояние 8 -участок

И катода (1 .);

3 5 полный ток гальванической ванны;

1,...,n; количество анодов (катодов) гальванической ванны,"

Изобретение относится к электрохимии и может быть использовано при автоматическом управлении процессами нанесения покрытий в гальванических ваннах. 5

Известен способ управления нанесением покрытий, включающий применение дополнительных анодов, при- мерно повторяющих форму покрываемых изделий (1). 1G

Недостатком этого способа является трудность его автоматизации, особенно при многономенклатурном мелкосерийном производстве, так как количество различных типов дета. лей может достигать десятки тысяч, что влечет необходимость наличия и установки такого же количества дополнительных анодов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае- мому результату является способ автоматического управления процессами электроосаждения, включающий управление процессами с помощью регулирующего устройства на основании информации, поступающей от измерительного устройства P2).

Однако известный способ характеризуется тем, что плотность тока, измеряемая электродами, передающими 30 показания измерительному устройству, может далеко не соответствовать средней плотности тока на покрываемых деталях, причем при одной и той же загрузке показания датчиков мо- 3Я гут отличаться на 200-ЗООВ в зависи» мости от их размещения в ванне. Это приводит к ухудшению качества покрытий и к необходимости калибровки датчиков и измерительного уст- 40 ройства. Кроме того, подвески с .деталями желательно конструировать расстояние до поверхности

1 участка катода (анода), из- меренное 1 -м бесконтактным измерителем расстояния;

1 = 1,...,((3 количество бесконтактных измерителей расстояния в линейке;

К - коэффициент пропорциональности, А см;

К=ОМ 6, 0 — напряжение гальванической ванны; удельная электропроводность электролита; площадь вертикального сечения электролита. так, чтобы их габариты и суммарная покрываемая поверхность были одинаковы, что также является недостатком известного способа, особенно при многономенклатурном производстве.

При этом информация, на основании которой регулирующее устройство управляет процессом осаждения, поступает от датчиков после загрузки катода (покрываемых деталей) в гальваническую ванну, что приводит к снижению производительности всех устройств, реализующих этот способ.

Целью изобретения является повышение качества покрытий и производи-. тельности процесса.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу автоматического управления процессами электроосаждения, включающему управление процессом электроосаждения покрытия на катод с помощью измерительного и регулирующего ток устройства, сканируют профиль катода во время загрузки подвески в гальваническую ванну путем измерения расстояний до поверхности катода с помощью линейки бесконтактных измерителей расстояния, определяют оптимальное распределение тока по его поверхности и регулируют ток.

Причем определение оптимального распределения тока по поверхности катода осуществляют по формуле

1 э = К 3

1 где 7 — ток гальванической ванны на участке: )-й анод расстояние (, -участок катода(2 =X З ), 4 полный ток гальванической ванны;

) 1i ° ° 8l

1048005

e.10

К=UX9 количество анодов (катодов) гальванической ванны; расстояние -до поверхности участка катода (анода), измеренное -м бесконтактным измерителем расстояния

1, количество бесконтактных измерителей расстояния в линейке; коэффициент пропорциональности, A см;

U — - напряжение гальванической ванны;

)(— удельная электропроводность электролита;

5 — площадь вертикального сечения электролита.

На фиг.1 представлена функциональная схема установки для реализации предлагаемого способа, вариант на фиг. 2 — алгоритм функционирования установки, реализующей предлагаемый способ.

Установка, реализующая предлагаемый способ, содержит гальваническую ванну 1, катод (подвеску с деталями)

2, бесконтактные измерители расстояния 3 (в данном случае ультразвуковые), измерительное устройство 4, устройство 5 регулирования режима электроосаждения, содержащее блок б поиска оптимального режима управления, программируемый коммутатор 7 и устройство 8 управления перемеще нием анодов, аноды 9 в виде изолированных между собой секций,,расположенных в ячейках 10, источник пи-. тания 11.

Алгоритм Функционирования установки следующий.

В начале процесса вводят алгоритм поиска оптимального режима в блок 6. В процессе загрузки подвески с деталями в гальваническую ванну с помощью ультразвуковых измерителей расстояния сканируют профиль деталей, подлежащих электрохимической обработке. Вычисляют значения расстояний до профиля деталей, зафиксированные ультразвуковыми измерителями. Информацию о вычислении используют для поиска оптимального режима электроосаждения на основании формулы

1 э =к— 1 где ). — ток гальванической ванны на участке: j --й анод— расстояние 6„ -участок ка(3 =,7. Д- ) р

3-.1 ) -полный ток гальванической ванны; количество анодов (катодов) гальванической ванны; расстояние до поверхности участка катода (анода), измеренное -м бесконтактным измерителем расстояния;

1,...,М; количество бесконтактных измерителей расстояния в линейке; коэффициент пропорциональности, A см; к=ихв, 0 — напряжение гальванической ванны; )(— удельная электропроводность электролита; площадь вертикального сечения электролита.

На основании найденного, в результате вычислений, оптимального режима электроосаждения управляют перемещением дополнительных анодов.

Затем осуществляют включение источника питания и ведут процесс покры25 тия.

Установка, реализующая предлагаемый способ, работает следующим образом.

Сигналы с ультразвуковых изме30 рителей расстояния 3, поступающие перед (или в процессе)-. загрузкой катода 2 в ванну 1 и несущие информацию о профиле поверхности катода, поступают в измерительное устройЗу ство 4, в котором происходит вычисление значений расстояний до профиля катода 2. Вычисленные значения записываются в .блок 6 поиска оптималь" ного режима управления, который согласно заложенному в него алгоритму, определяет оптимальные расстояния каждой секции всех горизонтальных рядов анода 9 от поверхности катода по критерию максимальной равномерности распределения тока и осадка на

4> катоде. Сигналы с выхода блока 6 поиска оптимального режима управления поступают на программируемый коммутатор 7, который подключает соответствующие механизмы устрой-

50 ства 8 управления перемещением секций анода 9 внутри ячеек 10 и магистрали- сжатого воздуха, в ре- зультате чего секции анода 9 занимают положения, соответствующие оптиу мальным расстояниям каждой секции всех горизонтальных рядов анода 9 от поверхности катода 2, рассчитанные блоком 6 поиска оптимального режима управления, после чего включается источник питания 11 и ведется процесс покрытия.

Предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет повысить ка- . чество управления процессом электро65 осаждения за счет устранения экрани.

1048005

Фиг.2 рования поверхности катода датчиками плотности тока, что приводит к нарушению истинной картины распределения плотности тока на катоде и, в конечном счете, к ухудшению гальванического покрытия.

3а счет того, что информация о профиле катода используется, например, при управлении перемещением дополнительных анодов, перед (или в процессе) его загрузкой в гальваническую ванну, предлагаемый способ имеет большую, нежели прототип, производительность.

Реализация предлагаемого способа не встречает принципиальных затруднений.

Акустическая система, вклочающая датчики измерения расстояния и измерительное устройство и предназначенная для измерения профиля ка- 2О тода, может быть нпплне реализуема., например, на следующих элементах и периферийных устройствах унифицированной системы ФАЛОМА: ультразвуковой датчик, турбулентный усилитель 25 и пневмоэлектрический преобразователь. Кроме того, в систему, сканиРующую профиль катода, включены вспомогательные устройства: усилители, манометры и др. 30

Устройство управления может быть реализовано на базе мини-или микроЭВМ (например Электроника-60, Электроника-НЦ-ОЗД ), оснащенных необходимыми модулями ннода-вынода информации.

В качестве источника технологического тока может быть использован стандартный ныпрямительный агрегат типа (ТЕР,ТВИ) с автоматическим ре- 4О гулятором тока и напряжения ванны.

ВНИИПИ Заказ 7872/

Тираж 643 Подписно

Филиал ППП "Патент", r..Ужгород,ул,Проектная,4

Предлагаемый способ предназначен преимущественно для применения на автоматических линиях, а также при покрытиях драгоценными металлами, так как при улучшении равномерности толщины покрытия приводит к уменьшению максимальной локальной толщины и, в конечном счете, к экономии драгметаллов.

В качестве анода может быть ис-. пользован секционный анод, а управление режимом электроосаждения может вестись изменейием значений токов или их длительности в каждой его секции.

Кроме тоГо, можно использовать экраны иэ диэлектрика, расположенные между катодом и цельным анодом с возможностью их перемещения относительно друг друга.

Однако общим условием для всех управляющих ноздействий является то, что управление процессом электроосаждения ведется на основании информации о расстояниях от анода до профиля поверхности катода, измеренной бесконтактными измерителями расстояния перед загрузкой катода а гальваническую ванну.

Использование предлагаемого способа на автоматических линиях гальванопокрытий позволит исключить из всех ванн покрытия датчики плотности тока, показания которых не соответствуют истинному распределению металла на катоде, повысит эксплуатационные характеристики линий, ис" ключив необходимость обслуживания этих датчиков, размещенных. в агрессивной среде электролита и, в конечном счете, повысит качестно покрытий и произнодительность процесса,