Устройство для электрохимической обработки длинномерных изделий микронных толщин

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЛИННОМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ МИКРОННЫХ ТОЛЩИН, содержащее ванну, в которой последовательно установлены электроды, выполненные в виде отдельных секций, и систему электопитания, отличающееся тем, что, с целью повышения качества обработки путем выравнивания плотности тока на поверхности изделия по его длине в рабочей зоне и сокращения утечек тока, между одноименно заряженными электродами рабочей зоны установлены изолирующие перегородки, и каждый электрод соединен с отдельным стабилизатором тока блока задачи тока, подключенного к источнику питания.

Изобретение относится к устройствам для электрохимической обработки изделий и может быть использовано при электрохимическом травлении, полировании, обезжиривании микроленты, миропроволоки, плющенки при биполярном подводе тока. Известно устройство для электрохимической обработки длинномерных изделий микронных толщин, содержащее ванну, в которой последовательно установлены разноименные электроды, разделенные изолирующими перегородками, и систему электропитания. Существенным недостатком данного устройства является крайне неравномерное распределение плотности тока по длине обрабатываемого изделия: у перегородок между анодной и катодной зонами, т.е. между разноименно заряженными электродами, она в 5-10 раз выше оптимальной, а в середине зоны наоборот значительно ниже. При неравномерном распределении плотности тока по длине изделия количество растворившегося (или осажденного) металла, в соответствии с законом Фарадея, на разных участках длины изделия будет различным. Например, при анодной обработке у перегородок происходит сильный растрав поверхности с очень высоким съемом металла, в то время как в середине зоны поверхность практически не обрабатывается. Такое явление приводит к резкому снижению качества поверхности, кроме того, уменьшает производительность установок, т. к. во избежание пережога изделия у перегородок приходится применять плотность тока значительно ниже оптимальной и допустимо возможной. Известно устройство для электрохимической обработки длинномерных изделий микронных толщин, содержащее ванну, в которой последовательно установлены электроды, выполненные в виде отдельных секций, и систему электропитания. Данное устройство является наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату. Однако оно обладает следующими недостатками: не позволяет равномерно распределять ток на поверхности изделия по его длине в рабочей зоне вследствие взаимного влияния одноименно заряженных электродов одной зоны, вызванного наличием между ними разности потенциалов из-за различного сопротивления току участков цепи электрод -электролит изделие; не позволяет регулировать величину тока, подаваемого на каждую секцию электрода, т.к. генератор подключен к группе электродов; не исключаются утечки тока вследствие перетекания основной его части через электролит между электродами одной зоны, минуя изделие. Целью данного изобретения является повышение качества покрытий, выравнивание плотности тока на поверхности изделия по его длине в рабочей зоне и сокращение утечки тока. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для электрохимической обработки длинномерных изделий микронных толщин, содержащем ванну, в которой последовательно установлены электроды, выполненные в виде отдельных секций, и систему электропитания, между одноименно заряженными электродами рабочей зоны установлены изолирующие перегородки, и каждый электрод соединен с отдельным стабилизатором тока блока задачи тока, подключенного к источнику питания. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 приведена принципиальная электронная схема системы питания; на фиг.3 график зависимости тока от длины рабочей зоны. Устройство содержит ванну 1, разделенную перегородкой 2 на анодную 3 и катодную 4 зоны; электрод, например катод, выполненный в виде отдельных секций 5, равномерно распределенных по длине анодной зоны, анод 6, изолирующие перегородки 7, установленные между отдельными секциями электрода анодной зоны вплотную к обрабатываемому изделию, но не препятствующие его перемещению. Каждый электрод анодной зоны подключен к источнику 8 питания через блок задачи тока 9, выполненный с применением, например, интегральных микросхем, операционных усилителей К-140, и состоящий из стабилизаторов тока 10, каждый из которых подключен к одной секции электрода анодной зоны для поддержания заданной силы тока на ней; потенциометров 11, регулирующих ток на каждом электроде; панели для подключения амперметров 12, предназначенных для измерения токов, поступающих на каждую секцию электрода анодной зоны; и источника опорного напряжения 13, служащего для стабилизации питающего напряжения. Количество стабилизаторов тока соответствует числу секций электрода анодной зоны. Стабилизаторы тока выполнены таким образом, что величина тока в цепи электрода, благодаря обратной связи, не зависит от величины сопротивления катод-электролит-изделие, которое меняется в процессе электрохимической обработки, а зависит только от входного управляющего напряжения. Устройство работает следующим образом. Обрабатываемое изделие 14, например проволоку диаметром 200 мкм из сплава 52Н-ВИ или 36НХПО, протягивают через рабочую ванну с электролитом полирования следующего состава, мас. I. H₂SO₄ 41 II.Н₃PO₄ 70 H₃PO₄ 27 Блок-сопо- лимер окисей этилена и пропилена 0,05 Сульфо- понат 0,013 Карбокси- метилцел- люлоза 0,013 Вода Остальное Вода Остальное Электрод анодной зоны выполнен из десяти секций, разделенных изолирующими перегородками, например, из фторопласта. На каждую секцию электрода анодной зоны подают одинаковую силу тока: Вариант I 10 mA Вариант II 15 mA Вариант III 20 mA Для контроля равномерности распределения плотности тока на поверхности проволоки по ее длине замеряют силу тока, протекающего в проволоке, замер производят с помощью датчика 15 с амперметром, включенного в разрыв цепи проволоки. Перемещая проволоку вместе с датчиком в анодной зоне, производят замеры силы тока в проволоке напротив каждой из десяти секций электрода анодной зоны. Строят график зависимости силы тока в проволоке Yx, от длины рабочей зоны Х (см. фиг.3). Плотность тока на поверхности проволоки рассчитывают как первую производную тока по площади D · , где d диаметр проволоки;
tg угла наклона прямой (см. фиг.3) к оси абсцисс. Результаты расчета плотности тока приведены на фиг.3. Параллельно были проведены испытания с устройством по прототипу. Кроме того, об эффективности предлагаемого устройства судили по качеству обработки поверхности проволоки, которое оценивали по изменению класса чистоты поверхности до и после обработки (в ▿); производительности процесса, оцениваемой по времени обработки (с) при одинаковом съеме металла. Сравнительные данные испытаний предлагаемого устройства и устройства по прототипу приведены в таблицах 1, 2. Из таблицы 1 видно, что:
с применением предлагаемого устройства плотность тока на поверхности проволоки в каждой из 10 точек анодной зоны одинакова. С устройством по прототипу плотность тока на поверхности проволоки по ее длине в рабочей зоне распределяется неравномерно;
потери тока с применением предлагаемого устройства сокращаются на 15-23%
Из таблицы 2 видно, что:
применение предлагаемого устройства позволяет повысить класс чистоты поверхности проволоки с ▿ 9-10 до ▿ 10-12, а с устройством по прототипу чистота поверхности ухудшается, на I класс, либо не изменяется;
продолжительность обработки с применением предлагаемого устройства сокращается в 3-4 раза (при условии одинакового съема металла). Предлагаемое устройство позволяет выравнять плотность тока на поверхности изделия по его длине в рабочей зоне и, как следствие, повысить производительность процесса обработки в 3-4 раза; улучшить качество обработки на 1-2 класса; сократить утечки тока на 15-23%

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЛИННОМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ МИКРОННЫХ ТОЛЩИН, содержащее ванну, в которой последовательно установлены электроды, выполненные в виде отдельных секций, и систему электопитания, отличающееся тем, что, с целью повышения качества обработки путем выравнивания плотности тока на поверхности изделия по его длине в рабочей зоне и сокращения утечек тока, между одноименно заряженными электродами рабочей зоны установлены изолирующие перегородки, и каждый электрод соединен с отдельным стабилизатором тока блока задачи тока, подключенного к источнику питания.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000        

---