Способ автоматического контроля толщины гальванопокрытий

 

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для автоматического контроля толщины покрытий . Цель изобретения - повышение точности контроля толщины покрытия. Достигается тем, что устанавливают датчик электрического параметра, измеряют величину этого параметра, а толщину покрытия определяют как интеграл электрического параметра за время покрытия, в качестве электрического параметра измеряют потенциал прикатодного пространства при помощи электрода сравнения, который предварительно помещают в прикатодную область. Повышение точности контроля толщины покрытия достигается за счет того, что в качестве электрического параметра используют потенциал прикатодного пространства . 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 25 0 21/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4837638/26 (22) 11.06.90 (46) 30.10.92. Бюл. ¹ 40 (71) Смоленский филиал Московского энергетического института (72) И. B. Ко валков, М, Б. Гладштейн, В.П.Фомченков и А.А.Кульков (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 987376, кл, С 25 0 21/12, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 836245, кл. С 25 D 21/12, 1979. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ТОЛЩИНЫ ГАЛЬВАНОПОКРЫТИЙ (57) Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для автоматического контроля толщины по!

Ж 1772221 А1 крытий. Цель изобретения — повышение точности контроля толщины покрытия. Достигается тем, что устанавливают датчик электрического параметра, измеряют величину этого параметра, а толщину покрытия определяют как интеграл электрического параметра за время покрытия, в качестве электрического параметра измеряют потенциал прикатодного пространства при помощи электрода сравнения, который предварительно помещают в прикатодную область. Повышение точности контроля толщины покрытия достигается за счет того, что в качестве электрического параметра используют потенциал прикатодного пространства. 2 ил.

1772221 чп ,g

/1 Q

Py,=!фк Hgy, Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для автоматического контроля толщины покрытий в процессе их нанесения, а также как составная часть автоматизированных систем управления технологическими процессами гальваностегии.

Известен способ контроля толщины покрытий изделий в гальванической ванне, заключа!ощийся в том, что в процессе электроосаждения фиксируют изменение веса анода, по которому судят о толщине покрытия (1), Недостатком известйого способа является требование постоянства площади обрабатываемых деталей, чта снижает точность контроля при меняющейся BeEI««ifне площади катода.

Наиболее близким па технической сущнОсти K предлагаемому спасббу Я!3!!Яется способ автОмати IBcKof 0 KGHTpOEI57 толщиHbi Гальва37of70KpbITHA, заключа70щийся I3 том, что с датчика така снимают информаци70 о величине тока 7ерез ванну, определяют напряжение поправки ка", сумму

IIàI1ðE7æBIfий, пропорциональных величине начального значения тока, температуре электролита, временл процесса, а толщину покрытия Определяют ка.(произве...,ние напряжения поправки на интсг.ал тока через ванну з;: время покрытия (2j

Данный cifocîá та:,,:е не обесг:е:IIBae1 высокой точности Kofl1 00 сл толщины noKpbt"

1!!я в слу гае не7гостоянс "а величины площе " л катода. Это связано с тем, чта изме!!ение площади K тода приводит K непро(7орц::ональ!!о!Иу изменению тока через ванну, т.е. меняв ся плотность 1ока на ".0верхности ка10да. С да rOA стороны лзвес"но, что количество вещества, осаждаемого B единицу времени HQ еди.7ице площади !70" верхнасти электрода пропорционал ..и 3 плотности тока на нем. Так!лм образом, известный способ, контролируя ток ванны, а не плотность тока на катоде, не позволяет учесть изменение плотности тока, что !7риводит к ошибке в определении толщины покрытия.

Целью изобретения является павыш:НИЕ ТОЧНОСТИ КОНТРОЛЯ ТОЛ.ЦИНЫ f"! ХРЫТИЯ В случае изменяющейся площадл ка.,да.

Указанная цепь достигается тем, ч."0 в известном способе, включающем установку в ванну датчика электрического параметра, измерение величины этого параметра, определение толщины покрытия как интеграла от величины параметра эа время нанесения покрытия, согласно изобретению. в г7рикатодну!о область ванны устанавливают электрод сравнения и в качестве электрического параметра выбирают потенциал прикатодного пространства.

Использование в качестве электрического параметра потенциала прикатодного пространства позволяет контролировать нЕ величину тока ванны, а плотность тока в прикатодной области, что дает возможность определять толщину покрытия независимо от изменения площади катода.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства, реализующего предложенный способ; на фиг. 2- схема замещения гальванической ванны.

Устройство содержит гальваническую ванну 1 с помещенными в нее анодом 2, катодом Э и электродам сравнения 4, источHfIK питания 5 гальванической ванны, интегратор 6, в состав которого входят последовательно соединенные предварительный усилитель 7, преобразователь напряжен;7е-частота 8 и счетчик 9, причем один вхс д предва рительного усилителя 7 соединен с электродам сравнения 4, а на BTQ рай подается напряжение смещения.

Выходы счетчика 9, явля!ощиеся выходами интегратора 6, соединены с первыми входами схемы сравнения 10, ее вторые входы соединены с 73ыхадами эада1чика 11 KopQ требуемой толши!7ы. Выход схемы сравне !ия является выходом устройства.

На схемс замещения (фиг,2!даны C -,;. ующие обозначения:

А 7л ((— анс;, и катод cooTBQTcTBBHHo;

74л — активное сопротивле.!ие электролита;

С;,, Ск — ЕМКОС.; И Д 30й НОГО ЭЛЕКтРИЧЕСКОго слал соответстве,о прианодного и прикатадного пространства;

8< a, Bqк — фарадеевские сопротивлении реакции соответс!.анно на аноде и катоде, !!; — общий ТоК ва IHI-E; ! 3 х — фарадЕЕВСКИй ТОК Катада.

Способ осуществляется следу7ощим обраэом, Г7осле помеще77ия катода 3 в гальваническуlo ванну1 от источника 5 питания через ван, y oT анода 2 i(катоду 3 пропуска!От ток, ., з электрохимии известно, что гальваническую ванну можно представить схемой замещения, приведенной на фиг. 2, Согласно схеме замещения потенциал прикатоднаго пространства определяется как

ГДЕ Iyк — фаРаДЕЕВСКаЯ (.ОстаВЛЯЮЩаЯ тОКа, протека7ощего через катод, непосредственно идущая на Осаждение мталла.

1772221

С другой стороны известно, что фарадеевское сопротивление реакции на катоде

Иф» обратно пропорционально площади S» поверхности катода: где р- удельное поляризационное сопротивление.

Таким образом: где )ф» — плотность фарадеевского тока на поверхности катода, т.е, потенциал прикатодного пространства пропорционален плотности тока на поверхности катода.

Потенциал р» снимается с электрода сравнения, помещенного непосредственно в прикатодную область.

В качестве электродов сравнения можно использовать хлорсеребряные, платиновые, а также другие электроды в сочетании с капилляром Луггина.

Потенциал « с электрода сравнения поступает на вход интегратора 6, где после предваритель «pro усиления преобразуется в пропорциональную частоту. Предварительн .. 1 усилитель 7 снабжен цепью смещения, позволяющей скомпенсировать начальное значение потенциала электрода сравнения при отсутствии тока через ванну. Счетчик 8, подсчитывая импульсы с выхода преобразователя 8 напряжение-частота, осуществляет операцию интегрирования.

Таким образом, вследствие того что частота импульсов на выходе преобразователя 8 пропорциональна потенциалу «р», а следовательно, и плотности тока в прика5 тодной области, на выходах счетчика 9 устанавливается код Np пропорциональный текущей толщине покрытия. При достижении толщиной покрытия требуемого значения, код которого поступает с задатчика 11, 10 схема сравнения 10 выдает сигнал об окончании процесса.

Повышение точности контроля достигается за счет того, что толщина покрытия определяется как величина, пропорцио15 нальная интегралу плотности тока на поверхности катода за время покрытия, что позволяет исключить погрешность, связанную с изменением площади катода, Использование изобретения позволяет

20 повысить точность контроля толщины покрытия, уменьшить расход материала покрытия, улучшить качество изделий.

Формула изобретения

25 Способ автоматического контроля толщины гальванопокрытий, включающий установку в ванну датчика электрического параметра, измерение величины этого параметра и определениетолщины покрытия как

30 интеграла от величины параметра за время нанесения покрытия, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля путем исключения погрешности от изменения площади катода, в качестве

35 электрического параметра выбирают потенциал прикатодного пространства и устанавливают в ванну в прикатодную область электрод сравнения.