Устройство для нанесения гальванических покрытий Советский патент 1989 года по МПК C25D21/12 

Изобретение относится к оборудо- ванюо для гальванотехники и может быть использовано для улучшения равномерности гальванических покрытий в процессе их нанесения.

Цель изобретения - ул учтение равномерности гальванических покрытий путем локального регулирования толщины .покрытия на отдельных участках покрываемого изделия.

На фиг. представлена функциональная схема устройства (для случая измерения толщины наносимого покрытия в трех точках)5 на фиг.2 - конст- Р1ГКЦИЯ вращающихся дисков; на фиг.З- эшоры, поясняющие работу устройства; на фиг.4 -.параметры эллиптичности.

Устройство для нанесения гальванических покрытий, содержит лазер 1 (например, , ЛГН-503), полупрозрачные зеркала 2,, зеркалом 3, поляризаторы 4 (напрш-шр,, призма Ни- коля, призма Глапа-Томпсона, призма Арсена и др. , последовательно расположенные по одну сторону гальвани чёской ванны 5 с прозрачнь 1м входным окном бис прозрачным выходным окном 7. В гальванической ванне имеется анод 8 в виде изолированных одна от другой секцийэ кшкдая из которых снабжена ячейкой из диэлектри™ ческого материала (ячейки не показаны) 5 И катод 9 (объект для нанесения гальванических покрытий) С противоположной стороны ванны последова тельно расположены компенсаторы 10 (например у компенсаторы Сенармона;, компенсатор Бабине и др.) источники 1 1 светаJ(fflниaтюpныe лампы накаливания), вращающиеся диски 12 с двумя диаметрально расположенными отверстиями 13 и с анализаторами I4 (например, призма Николя., призма .Г ла па-Томпсона, призма Арсена и дрОр закрепленными в центре вращающихся дисков 5 фотоприемники 15 синхроимпульсов и фотоприемникн I6 измеряемого излзгчения. При этом выходы фотоприемников 16 измеряемого излучения соединены с вторыми входными клеммами осциллографов 17 и с входа ми блоков 18 вы числення эллиптичное ти и блоков 19 вьщеления максимумов сигнала, а выходы фотоприемников 15 синхроимпульсов подключетш к входным клеммам осциллографов 17 и 20 вычисления азимута. Выходы блоков 18 вычисления зл чипточности под

S

5

0

0

5

0

5

клгочены к первым входам блоков 21 вычисления толщины покрытия в контролируемых точках, а выходы блоков 19 выделения максимумов сигнала - К вторым входам блоков 20 вычисления азимута, соединенных с вторыми входами блоков вычисления толщины покрытия, которые подключены к блокам 22 индикации, последовательно соединенным сравнивающим устройствам 23 .и блокам 24 управления коммутаторами 25, которые расположены в цепях, соединяющих источник 26 питания с анодами.

Устройство работает следующим образом.

Лазер 1 дает излучение на полупрозрачные зеркала 2 и зеркало 3, которые разделяют его на три луча. Каждый луч проходит через поляризатор 4, через прозрачное окно 6 в гальванической ванне 5 (плоскость окна должна быть перпендикулярна . падающим лучам) и освещает одну из трех точек объекта (катода 9 ) для нанесения гальванических покрытий.. Отраженные лучи проходят через прозрачное окно 7.через компенсаторы 10, через вращающиеся анализаторы 1 и попадают на фотоприемники 16. Для синхронизации во вращающихся дисках 12 имеется по два диаметрально, расположенных отверстия 13 (диа- метром 0,i5 -2,0 мм), через которые свет от источников 11 света поступает на фотоприемники 15. Поляризаторы 4 и -компенсаторы -10 размещены в поворотных держателях. На этапе настройки при отключенных анодах 8 путем поворота поляризаторов 4 и компрнсат торов 10 добиваются на осциллографах 17 совмещения максимзт ов сигналов с фотоприамников I6 измеряемого излучения с синхроимпульсами с фотоприемников 15 синхроимпульсов, при поворотах поляризаторов и компенсаторов должно быть также достигнуто нулевое значение нижней части синусоиды с фотоприемников 16 измеряемого излучения (фиг,За), Проведенная настройка указывает, что на анализатор падает линейно поляризованный свет. При подключении анодов 8 к источнику 26 питания начинается процесс нанесения покрытия. Б зависимости от. толщины покрытия линейно поляризованный сват, падающий на вращающиеся анализаторы,, преобразовывается в

эллиптически поляризованный, причем толщина покрытия характеризуется параметрами эллипса: эллиптичностью

-v t arctg() и азимутом х

w а

{фиг.4). Для определения параметра эллиптичности электрические сигналы поступают на блоки 18 вычисления эллиптичности. В указанных блоках эллиптичность вычисляется как

г tarctg (фиг.36). Для

А с(КС

определения азимута х сигналы с фотоприемников 16 измеряемого излу- чения поступают на блоки 19 вьщеле- ния максимума сигнала, а с них (фиг.Зв) импульсы, характеризующие максимумы сигналов, поступают на блоки 20. На последние поступают та же синхроимпульсы с фотоприемников 5 синхроимпульсов. В блоках 20 происходит вычисление азимута эллипса поляризации согласно выражению

«у.

X (фиг. Зг) . С блоков 18 вы синхр.„

числения эллиптичности и блоков 20

вычисления азимутов сигналы поступают на блоки 21 вычисления толщины покрытия и далее на блоки 22 ин- дикации. Одновременно сигналы с выходов блоков 21 вычисления толщины покрытия поступают на соответствующие сравнивающие устройства 23, в которых толщина покрытия в измеряе- мых точках сравнивается с требуемой толщиной гальванического покрытия. При равенстве этих толщин на определенном участке соответствующее сравнивающее устройство выдает сигн на блок 24 управления коммутатором 25. Блок управления размыкает соот- ветствующий коммутатор 25, тем самы отключая источник 26 питания от сооветствующей секции анода 8. На этом участке процесс электролиза заканчивается.

В качест ве -блока 24 управления, например, можно использовать логический элемент И-НЕ, так как при на личии сигнала только на одном входе на выходе элемента будет сигнал, соответствующий логической 1. Это соответствует случаю, когда толщина нанесенного гальванического пок- рытия -отличается от требуемЪй вели- чины. Поэтому сигнал с выхода сравнивающего устройства 23 не поступает на вход блока 24 управления.

а с выхода блока 24 (И-НЕ) поступает сигнал, соответствующий логической 1. Этот сигнал удерживает коммутатор 25 в состояния Включено В качестве коммутатора 25, например, можно использовать электронный ключ или реле.

При подаче положительных сигналов (соответствующих сигналу логической 1) на оба входа на выходе элемента И-НЕ будет сигнал, соответствующий логическому О. Это соответствует случаю, когда толщина нанесенного гальванического покрытия равняется требуемой толщине. При этом сигнал с выхода сравнивающего устройства 23 поступает на вход блока 24 управления, а с выхода блока 24 (И-НЕ) поступает сигнал, соответствующий логическому О. Этот сигнал при БОДит коммутатор 25 в состояние Выключено. Аналогично при достижении равенства толщины наносимого покрытия и требуемой толщины на всех Участках отключается источник питания от секций анода 8, и процесс электролиза заканчивается.

Технико-экономический эффект применения устройства заключается в улучшении равномерности гальванический покрытий. В предлагаемом устройстве осуществляется управление процессом нанесения гальванических покрытий не косвенным методом, основанным на оценке катодной плотности тока на участках, а путем локального регулирования толщины покрытия на трех участках покрываемого изделия с помощью трех идентичных регуляторов.

Кроме того, сокращается время обработки партии, деталей в гальванической ванне, так как в предлагаемом устройстве нет необходимости получать и химически обрабатывать голограмму первоначального электролита в пространстве анод-катод и отсутствует длительный процесс поиска оптимума критерия равномерности распределения катодного тока путем настройки секций анода. Также повьшается надежность устройства из-за отсутсвия механизма перемещений секций анода и его экономичность из-за отсутствия необходимостк подачи сжатого воздуха Формула изобретени Устройство для нанесения гальванческих покрытий, содержащее источ-

ник питания, гальваническую ванну с прозрачным входным окном, катод, анод в виде изолированных между собой секций с ячейками из диэлектрического материала, коммутатор, лазер поляризаторы и фотоприемники измеряемого излучения, отличающееся тем, что, с целью улучшения равномерности гальванических покрытий путем локального регулирова НИН толщины покрытия на отдельных участках покрываемого изделия, оно снабжено двумя полупрозрачными зер- .калами, зеркалом, тремя компенсаторами, источниками света, дисками с двумя отверстиями и анализатором, установленными с возможностью вращения фотоприемниками синхроимпульсов, осциллографами, блоками вычисления азимута, блоками вычисления эллиптичности, блоками выделения максимумов сигнала,блоками вычисления толщины покрытия, блоками индикации, сравнивающими устройствами и блоками управ ления коммутаторами, ванна выполнена с прозрачным выходным окном, смонтированным симметрично входному, при этом между лазером и прозрачным входным окном ванны последовательно расположены два полупрозрачных зеркала, зеркало и поляризаторы, напротив прозрачного выходного окна ванны последовательно расположены компенсаторы, источники света, дис- g ки с двумя диаметрально расположенными отверстиями и анализаторами, закрепленными в центре дисков, фотоприемники синхроимпульсов, выходы которых соединены с входными клемма10 ми соответствующих осциллографов и блоков вычисления азимута, а выходы фотоприемников измеряемого излучения соединены с вторыми входными клеммами соответствующих осциллогра15 фов и с входами соответствующих блоков вычисления эллиптичности и вьще- ления максимумов сигнала, при этом выходы блоков вычисления эллиптичности соединены с первыми входами со20 ответствующих блоков вычисления тол- щины покрытия, а выходы блоков выделения максимумов сигнала - с вторыми входами соответствующих блоков вычисления азимута, соединенных с вторыми входами соответствующих блоков вычисления толщины покрытия, ко- торые подсоединены к соответствующим блокам индикации и соответствующим последовательно соединенным сравнива30 ющим устройствам, и блокам управле-- ния коммутаторами.

25

Фиг.2

Фи.г.3