Устройство для измерения толщины гальванических покрытий

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсюи

Сецналнстнческнк

Реслублнн ()973675 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 14 ° 12 ° 79 (21) 2853153/18 28 tз1) М Кл 3

С 25 В 21/12 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет " (53) УДК б21. 357 (088. 8) Опубликовано 1Ы1.82 ° Бюллетень ¹ 42

Дата опубликования описания 15.11. 82

Ф. К. Андрющенко, н. Б. максименко, A. Ба Закснаеа, А. T. Воротилов, A ° A ° Бестужев и B ° В. рпов -. -....:

1 а

1 Харьковский ордена Ленина политехнический институт им В. И. Ленина

«» (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЦ ИНЫ

ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ

Изобретение относится к средствам контроля параметров гальванических; покрытий и может быть использовано для задания и измерения толщины покрытий и расхода драгоценных и редких металлов в процессе осаждения.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения толщины гальванических покрытий, содержащее источник питания гальванической ванны, подключенный к нему датчик тока .ванны и связанный с выходом последнего измеритель количества электричества с интегрирующим элементом (13..

Недостатком известного устройства: является то, что используемый датчик дл определения выхода по току измеря т только местное значение указанно величины, устройство используется с электролитами, в которых значительно меняется выход по току, для определения выхода.по току введен специальный блок для работы с реверсным током, устройство применяется, в основном, тф я контроля расхода драгоценных металлов.

Цель изобретения,-, расыирение функциональных вцэможностей путем обеспечения автоматизации изменения тока интегрирующего элемента и времени нанесения покрытия.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения толщины гальванических покрытий, содержащее источник питания гальванической ванны, подключенный к нему датчик тока ванны и связанный с выходом последнего измеритель количества электри чества с интегрирующим элементом, снабжено подключенным к выходу измерителя количества электричества эа датчиком толщины покрытия, выполнен- ным в виде последовательно соединенных переключателя и схемы совпадения, блоком учета изменения выхода по току и блоком учета изменения площади поверхности загружаемых деталей, выход задатчика толщины, второй выход измерителя количества электричества, а также входы блоков учета изменения выхода по току и площади поверхности загружаемых деталей предназначены соответственно для соединения

:25 с двумя входами и д умя выходами ЭВМ, а выходы двух последних блоков подсоединены к управляющим входам измерителя количества электричества.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

973675

Устройство для измерения толщины гальванических покрытий содержит гальваническую ванну 1, источник 2 питайия ванны, подключенный к нему датчик

3 тока ванны, выполненный в виде шунта, и связанный с его выходом изме- 5 ритель 4 количества электричества, состоящий .иэ последовательно соединенных операционного усилителя 5, электрохимического интегрирующего элемента б, пороговой схемы 7, формиро- 10 вателя 8 импульсов и счетчика 9 импульсов, а также релейного переключателя 10, включенного между управляющим входом интегрирующего элемента б и выходом формирователя 8 импульсов. К выходу счетчика 9 импульсов измерителя 4 количества электричества подсоединен эадатчик 11 толщины покрытия, выполненный в виде последовательно соединенных переключателя 12 и схемы 13 совпадения. Устройство включает также блок 14 учета изменения выхода по току, блок 15 учета изменения площади поверхности загружаемых деталей и ЭВИ 16. Выход задатчика 11 толщины, второй выход измери- теля 4 количества электричества, а также входы блока 14 ууета изменения выхода по току и блока 15 площади поверхности загружаемых деталей предназначены соответственно для соединения с двумя входами и двумя выходами ЭВИ 16, а выходы двух последних блоков 14 и 15 подсоединены к управляющим входам операционного усилителя 5 измерителя 4 количества 35 электричества. Блоки 14 и 15 выполнены идентично и каждый из них состоит из последовательно соединенных переключателей 17 и 18 для ручного задания изменений выхода по току и пло- 4О щади поверхности загружаемых деталей соответственно, диодных дешифраторов

19 и 20, триггеров 21 и 22 и ключей

23 и 24.

Устройство работает следующим об- 45 разом.

После включения йсточника 2 питания ванны напряжение, пропорциональное изменению тока ванны 1,.снимается с датчика 3 тока ванны и поступает на вход операционного усилителя 5.

Ток интегрирующего элемента б можно менять в широком диапазоне с помощью операционного усилителя 5, управля,емого сигналами, поступающими с блоусов 14 и 15. В устройстве могут быть использованы. трех- или двухэлектродные интегрирующие элементы б, в которых два электрода рабочие, третийсклад, в двухэлектродных склады объ« единены. При работе интегрирующего элемента б.,током определенной вели» чины металл или соль "металла переносится на один иэ рабочих электродов со склада. Количество металла при эком эквивалентно 1 мкм толщины конт-65 ролируемого покрытия, Например, для процесса кислого цинкования перенос металла в интегрирующем элементе 6 осуществляется током 1 мЛ в течение

222,с. Эта операция осуществляется один,раз перед пуском устройства в работу.. Затем металл в интегрирующем элементе 6 переносится .с пер вого рабочего электрода на второй тдком, пропорциональным току ванны, В момент окончания процесса интегрирования резко возрастает внутреннее сопротивление интегрирующего элемента 6 и возникающий скачок напряжения используется для изменения направления тока через интегрирующий элемент, одновременно поступая на счетчик 9 импульсов и на ЭВМ 16. Затем перенос металла в интегрирующем элементе 6 происходит со второго рабочего электрода на первый. Опять в конце интегрирования — скачок напряжения и процесс возобновляется. По количеству электричества, прошедшего через интегрирующий элемент, судят о толщине покрытия. Ток в гальванической ванне в процессе нанесения покрытия может изменяться. Любое изменение тока ванны приводит к обратно пропорциональному изменению времени нанесения покрытия, при уменьшении тока интегрирующий эле мент автоматически увеличивает время. нанесения покрытия и наоборот, т.е. заданная задатчиком 11 толщина покрытия автоматически отслеживается.

От интегрирующего элемента б скачок напряжения поступает на пороговую схему 7 и далее на формирователь 8 импульсов, выполненный в виде триггера Шмидта. Сформированный по крутизне, амплитуде и длительности импульс поступает на счетчик 9 импульсов, на вход ЭВМ 16 и на релейный переключатель 10, который меняет направление тока, протекающего через интегрирующий элемент 6. При совпадении задания, установленного.на переключателе 12 с текущим значением напряжения, на выходе схемы 13 совпадения вырабатывается постоянной напряжение, сигнализирующее об окончании процесса нанесения покрытия.

«Блок 14 предназначен для изменения тока интегрирующего элемента Ь в зависи.мости от изменения со временем выхода по току гальванической ванны 1.

Блок 15 изменяет ток интегрирующего элемента б в зависимости от изменения площади поверхности загружаемых в ванну деталей. В режиме "Ручное управление" переключатели 17 и 18 устанавливают на нужный процент изменение тока интегрирующего элемента б. Сигналы от переключателей 17 и 18, прошедшие через де@»ифраторы

19 и 20, запоминаются триггерами 21 и 22. Ключи 23 и 24 изменяют величи973675

ВНИИПИ Заказ 8622/32 Тираж 686 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4 ну сопротивления операционного усилителя 5 и соответственно ток интегрирующего элемента 6. В режиме "Автоматическое управление" управляющие сигналы от ЭВМ 16 поступают непосредственно на триггеры 21 и 22, запоминаются ими, а ключи 23 и 24 изменяют величину сопротивления операционного усилителя 5 и, соответственно, ток интегрирующего элемента 6. Эти управляющие воздействия дают возможность изменять время нанесения 1 мкм покрытия и пдддерживать заданную толщину автоматически.

Информация об изменениях выхода по току и поверхности загружаемых деталей может поступать на ЭВМ с пульта управления или от срответствующих измерительных приборов по самостоятельным каналам.

Использование устройства позволяет задавать и контролировать. толщину любых гальванических покрытий и работать в широком диапазоне плотностей токов ванны, автоматизировать процесс нанесения покрытия и получить партии деталей, не отличающихся по толщине покрытия, а также работать с источниками питания не оснащенными схемой автоматического регулирования плотности тока, т.е. более дешевыми. Устройство позволяет более экономично расходовать редкие и драгоценные металлы, используемые для покрытия. Применение электрохимического интегрирующего элемента дает возможность работать с реверсныМ током гальванической ванны беэ дополнительных блоков. Устройство позволяет контролировать расход металла и количество потребляемого электричества.

Формула изобретения

Устройство для измерения толщины

5 гальванических покрытий, содержащее источник питания;гальванической ванны, подключенный к нему датчик тока ванны и связанный с выходом последнего измеритель количества электри10 чества с интегрирукщим элементом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения автоматического изменения тока интегрирующего элемента и времени нанесения покрытия, оно снабжено подключенным к выходу измерителя количества электричества задатчйком толщины покрытия, выполненным в виде последовательно соединенных переключателя и схемы совпадения, блоком учета изменения выхода по току и блоком учета изменения площади поверхности загружаемых деталей, выход эадатчика толщины, второй выход. измерителя количества электричества, а также входы блоков учета изменения выхода по току и площади поверхности загружаемых деталей предназначены соответственно для соединения с двумя

ЗО входами и двумя выходами ЭБМ, а выходы двух последних блоков подсоединены к управляющим входам измерите,ля количества электричества.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 598971, кл. С 25 D 21/12, 1975 (прототип).