Устройство стабилизации скорости осаждения металла в гальванической ванне Советский патент 1987 года по МПК C25D21/12 

1

Изобретение относится к оборудованию для гальванотехники и может быть использовано в устройствах управле - ния гальваническими ваннами, главным образом на автоматических и полуавтоматических линиях нанесения гальванических покрытий.

Цель изобретения улучшение кя чества продук1щи и экономия материа- ла покрытия.

На чертеже приведена схема устрой ства.

Устройство содержит гальваничес- кую ванну 1, регулируемый источник 2 питания, шунт 3, преобразователь 4 ток- частота с управляемым коэффициентом преобразования, преобразовател 5.параметров, преобразователь 6 частоты, схему 7 сравнения, задатчик 8 скорости осаждения, элемент 9 управления и блок 10 регуляторов.

Входы преобразователя 5 параметро подключены к датчикам, находящимся в Гальванической ванне 1, а его выходы соединены с контролирующими входами элемента 9 управления и управляющими входами преобразователя 4 ток-частота, сигнальный вход которого подключен к выходу шунта 3, вход которого соединен с выходом регулируемого источника 2 питания и питающими электродами гальванической ванны 1. Выход преобразователя 4 ток-частота подключен к входу преобразователя 6 частоты, выход которого соединен с одним из входов схемы сравнения, а второй ее вход подключен к выходу за датчика 8 скорости осаждения. Выход схемы 7 сравнения соединен с входом элемента 9 управления, выходы которого подключены к управляющим входам регулируемого источника 2 питания и блока 10 регуляторов.

Устройство работает следующим образом.

При протекании через гальваническую ванну постоянного тока I в течение времени t ожидаемую толщину покрытия рассчитывают по формуле

К

-5к

(1)

где К - коэффициент пропорциональности;S - плоищдь покрываемых деталей

(площадь катода).

Средняя скорость осаждения V металла - величина, равная отношению

полученной толщины покрытия В к мени t протекания тока I

v,|.

вре-

(2)

Учитывая соотношение (1), получают

10

v L.I. SK

(3)

.Для реальных процессов гальванопокрытия коэффициент пропорциональности К не является постоянной величиной, а зависит от многих параметров процесса, в частности от температуры электролита t° , его концентрации С, величины водородного потенциала рН и других о

(t ,С, рН...

(4)

Следовательно, изменение значения этих параметров, наряду с изменением тока ванны I и площадки катода

к приводит к нестабильности скорости осаждения металла. Это вызывает получение разных значений толщины покрытия о за одинаковое время t протекания тока, т.е. появление

брака или перерасход металла покрытия .

I

В данном устройстве питание гальванической ванны 1 осуществляется от регулируемого источника 2 питания.

Напряжение 1,, снимаемое с шунта 3, пропорционально току I гальванической ванны 1, подается на сигнальный вход преобразователя 4 ток-частота с управляемым коэффициентом преоб-

разования. При номинальных значениях контролируемых параметров гальванической ванны 1, т.е. при номинальной скорости осаждения металла V , на выходе преобразователя 4 ток-частота вырабатываются импульсы напряжения, частота f следования которых пропорциональна V. Преобразователь 6 частоты преобразует частоту f в пропорциональное напряжение Ug . Схе-.

ма 7 сравнения сравнивает это напря- жение с напряжением U уставки, подаваемым с задатчика 8 скорости осаж- . При номинальном значении скорости осаждения на выходе схемы 7

сравнения напряжение U равно нулю. При нулевом уровне напряжения 1)4 элемент 9 управления вырабатывает такие управляющие сигналы на регулируемый источник 2 питания и блок 10 регуляторов, которые сохраняют существующи параметры гальванической ванны на данном уровне. При отклонении реальных значений параметров от номинальных, например при изменении темпера™ туры электролита, его концентрации, величины рН, площади катода и т.д., изменяется скорость осаждения металла в ванне. При этом преобразователь 5 параметров вырабатывает дополни- тельные сигналы, которые изменяют коэффициент преобразования преобразователя 4 ток-частота таким образом, что частота f на его выходе пропорциональна новому значению скорости осаждения. На выходе схемы сравнения появляется напряжение рассогласования и . Элемент 9 управления в зависимости от величины и знака этого напряжения с учетом сигналов с выхо- ДОН преобразователя 5 параметров и шунта 3, которые несут информацию о реальных значениях параметров гальванической ванны 1, изменяет управляющие сигналы на регулируемый источник 2 питания и блок 10 регуляторов. Последние изменяют параметры гальванической ванны 1 так, чтобы обеспечивалась заданная скорость покрытия, а параметры ванны не выходили за рамки предельно допустимых значений, определяемых технологией покрытия и заданных в элементе 9 управления.

Алгоритм работы элемента 9 управления зависит от вида наносимого по35

крытия и особенностей конкретной технологической линии. Например, в первую очередь стабилизация скорости осаждения может осуществляться за счет регулирования тока I ванны путем действия на регулируемый источник 2 питания. Если за счет изменения тока I в пределах допущенных уровней невозможно добиться поддержания задан- ной скорости осаждения, вырабатывает- 5 ся воздействие, управляющее регулятором, например, температуры в блоке 10 регуляторов, затем регулятором концентрации, рН и т.д. Последовательность изменения параметров и их Q количество определяется конкретными условиями на линии (наличием дозаторов, регуляторов температуры и т,п.).

Коэффициенты влияния температуры электролита, его концентрации и дру-

ВШШПИ Заказ 5972/25

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

o 5 0 5 Q

5

0 5

гих факторов на скорость осаждения находят путем сбора и обработки статистических данных.

Изменение скорости осаждения металла в сторону номинального значения приводит к соответствующему изменению частоты f и уменьшению напряжения рассогласования И. При достижении напряжением U нулевого уровня- устанавливается статический режим работы устройства при новых значениях параметров ванны, обеспечивающих номинальную скорость осажде- . ния металла.

Формула изобретения

Устройство стабилизации скорости осаждения металла в гальванической ванне, содержащее регулируемый источник питания гальванической ванны с электродами и измерительный прибор, отличающееся тем, что, с целью улучтения качества продукции и экономии материала покрытия, оно снабжено преобразователем параметров, шунтом, преобразователем ток-частота с управляемым коэффициентом преобразования, элементом управления и бло ком регуляторов, а измерительный прибор выполнен в виде датчиков, помещенных в ванну, преобразователя частоты и схемы сравнения с задатчиком скорости осаждения, причем входы преобразователя параметров подключены к датчикам, а его выходы соединены с контролирующими входами устройства управления и управляющими входами преобразователя ток-частота, сигнальный вход которого подключен к выходу шунта, вход которого соединен с выходом регулируемого источника питания и питающими электродами гальванической ванны,-выход преобразователя ток-частота подключен к входу преобразователя частоты, выход которого соединен с одним из входов схемы сравнения, второй ее вход подключен к выходу задатчика скорости осаждения, вькод схемы сравнения соединен с входом элемента управления, выходы которого подключены к управляющим входам регулируемого источника питания и блока регуляторов,

Тираж 613

Подписное

Изобретение относится к оборудованию для гальванотехники и может быть использовано, в устройствах управления гальваническими ваннами. Цель изобретения - улучшение качества продукции и экономия материала покрытия. Входы преобразователя 5 параметров подключены к датчикам, находящимся в гальванической ванне 1, а его выходы соединены с входами элемента управления 9 и управляющими входами преобразователя 4 ток-частота, сигнальный вход которого подключен к выходу шунта 3. Вход шунта 3 соединен с выходом регулируемого источника питания 2. Выход преобразователя 4 ток-частота подключен к входу преобразователя 6 частоты, выход которого соединен с одним из входов схемы сравнения 7, а второй ее вход подключен к выходу задатчика 8 скорости осаждения. Выход схемы сравнения 7 соединен с входом элемента управления 9, выход которого подключен к входу блока регуляторов 10. Улучшение качества продукции и экономия материала покрытия достигаются введением в данное устройство преобразователя параметров шунта, преобразователя ток-частот, элемента управления и блока регуляторов. 1 ил. с (Л с со ел | 4 О5