专利名称：电沉积工艺控制设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及电镀设备，一种金属电沉积工艺控制设备。
背景技术：
电沉积技术的工艺方法与其它表面处理技术相比，可获得致密度高、孔隙率小且性能优异的镀层，并且有不受零件尺寸和形状限制、投资成本相对较低等诸多优点，因而备受关注。可广泛应用于机械、电子、化工、汽车和航空航天等行业。
在进行金属电沉积加工时存在的主要问题是沉积层的不规律性和电解液的不稳定性以及如何使生产加工产业化。
从理论上讲，如果在两个均匀平面之间存在电势差，并且两平面间的电解液介质包含足够的将要被沉积的材料的离子，则在负电势平面上将形成材料的均匀沉积。沉积量依据于材料的类型和总电荷而变化。
实际上，由于两平面的表面粗糙度以及电解质分布不均匀，上述理想状态不会达到。特别是当希望将金属材料沉积到表面比较复杂的工件上时，电解液中不均匀的电流密度会在阴极的最高峰上集聚。因此，所得到的沉积层出现严重的不均匀。
其次在金属电沉积时，电解液的稳定性也会直接影响到沉积层的性能。沉积过程中会有杂质生成，电解液的PH值会改变，主盐会流失。如果不及时地对电解液进行调整，会极大降低沉积层的性能，使成本增加，成品率下降。
现有用于金属电沉积的设备都比较简单，或是采用电镀设备来进行电沉积的加工。简单的电沉积设备只能局部地实现部分功能控制或采用人工来控制例如只能控制电流、温度及单独的PH仪、酸度仪等设备。而金属电沉积相当于一个电铸的过程，对沉积层的综合性能要求非常高，一般的电镀设备是不适于进行电沉积加工的。同时这样的加工手段只适用于一般的试验和小批量的生产，满足不了产业化生产的要求。因此现在还没有一个全面控制金属电沉积工艺、并能大批量生产的金属电沉积设备。
发明内容
本发明的目的是提供一种电沉积工艺控制设备，可自动控制电沉积加工的全过程。
一种金属电沉积加工设备，包括工作槽和控制台，工作槽与控制台主机电路相连，其特征在于工作槽被框架分隔出多个工作位，每个工作位分别有阳极架和阴极转动装置；一侧框架上挂有加热管；工作槽通过管路与槽外过滤机、计量泵相连；工作槽还装有温度传感器和PH计探头，通过电路与控制台温度控制仪和酸度仪相连，工作槽还有与控制台相连的电路连接。
控制台主机通过通信总线与温度控制仪、酸度控制仪、主盐控制、沉积层厚度控制、阴极转动控制和循环过滤控制部分相连；温度控制仪与工作槽温度传感器通过通信接口电路连接，与加热管电路连接；酸度控制仪与工作槽PH计探头通过通信接口连接，与计量泵a电路相连。
本发明的设备由工作槽、条件处理槽及主机自动化控制三部分组成。工作槽用于波纹管的成型制备；条件处理槽用于维护电沉积过程中的工艺参数以及净化工作介质；主机自动化控制用于监测和控制条件处理槽和工作槽的技术条件和工艺参数。本设备在电沉积加工中可自动控制被加工件沉积层的厚度，自动调节电解液的酸度值、主盐浓度和温度，可以对电解液进行循环过滤；阴极转动设备采用了附加阴极技术改变了电解液内在电场分布，提高了沉积层厚度的均匀性；提高了现有电沉积设备的自动化程度，提高了工作效率，使大规格生产成为可能，以电沉积镍波纹管为例，每年的产量可在50万只。
图1本发明电沉积工艺控制设备结构示意图；图2电沉积工艺控制关系示意图；图3设备内电路连接示意图；图4控制台面板示意图；
图5阴极转动装置3结构示意图；具体实施方式
电沉积工艺控制设备，包括工作槽和控制台两部分，控制台包括工作主机、操作面板和电控箱，其特征在于设备壳体1有可移开顶盖，见图1壳内有工作槽2容纳电解液，槽内由框架分隔出多个工位，每个工位分别设有阳极架8和阴极转动装置3；工作槽2内一侧装有加热管7并有温度传感器，通过管路与槽外循环过滤机4、计量泵6a、6b相连；壳体1内条件处理槽5a位于工作槽一端，容纳PH值调节液，并与计量泵6a相连，条件槽5b位于5a条件槽下方，容纳主盐补加溶液，与计量泵6b管路相连；工作槽2内的PH计探头与酸度控制仪通过数据线连接，酸度控制仪电路连接计量泵6a；安时计AH与计量泵6b电路连接，并同时与厚度控制芯片通过数据线连接，各安分计AM1-n通过数据线与各自的阴极转动装置3连接，并与厚度控制芯片保持通讯。控制台主机与通过面板上的各J1-J5按钮对各工作中阴极转动装置3实施控制。
阴极转动装置3见图5，可用于挂镀和滚镀作业，其特征是支架框9一侧板13上安装一对齿轮，下齿轮18位于电沉积液面下，上齿轮14通过轴与电机12相连，与上齿轮14啮合的下齿轮18圆心处由导电头17的保护套15固定在同一侧板上，导电头17由弹簧16支撑并与直流电源的阴极相通，与工件结构11轴心导电杆接触，在相对侧板13上安装紧丝10顶工件结构11导电杆，使电流导通。下齿轮18圆面中间有容纳挂镀结构或滚镀结构的方孔，与紧丝夹持工件结构11，支架框13端面靠近阳极一侧安装有附加阴极板及专用直流电源。
参见图2控制台主机的单片机通过通信总线对温度控制、酸度控制、主盐控制、沉积层厚度控制、阴极转动控制和循环过滤各部分实施电沉积工艺操作程序的自动化控制。结合图3、图4说明电沉积工艺中的温度控制是利用温度控制仪表W控制工作槽中的加热管7；酸度控制仪S利用PH计探头采集电解液中的PH值来控制计量泵6a，将条件处理槽5a中的PH值调节液注入工作槽电解液中；沉积层厚度控制通过采集各安分计AM1-AM2数据，来控制每个工作位阴极供电量和按分钟计的时间，做到自动控制沉积层厚度；并将数据提供给主盐控制的安时计AH，安时计按电流量和小时计时间，控制计量泵6b将条件处理槽5b中的主盐补加溶液补充到工作槽电解液中。阴极转动控制通过电路控制每个工作位上的阴极转动设备；循环过滤通过面板开关G控制循环过滤机4电路；在使工作槽内各处电解液温度相同，并过滤出杂质，保持电解纯度。
权利要求
1.一种电沉积工艺控制设备，包括工作槽和控制台，工作槽与控制台主机电路相连，其特征在于壳体(1)内有工作槽和条件处理槽(5a)、(5b)，与计量泵(6a)、(6b)管路连通；工作槽(2)通过管路与槽外过滤机(4)、计量泵(6a)、(6b)相连，工作槽(2)被框架分隔出多个工位，每个工位分别有阳极架(8)和可用于挂镀和滚镀作业阴极转动装置(3)，一侧框架上挂有加热管(7)，工作槽还装有温度传感器和PH计探头。
2.根据权利要求1所述的电沉积工艺控制设备，其特征在于阴极转动装置支架框(9)一侧板(13)上安装一对齿轮，下齿轮(18)位于电沉积液面下，上齿轮(14)通过轴与电机(12)相连，与上齿轮(14)啮合的下齿轮(18)圆心处由保护套(15)固定在同一侧板(13)上，在相对侧板(13’)上安装紧丝(10)，下齿轮(18)圆面中间有容纳工件结构(11)的方孔，保护套(15)中的导电头(17)及弹簧(16)与紧丝(10)通过工件结构(11)中的导电杆导通，支架框(9)端面靠近阳极一侧安装有附加阴极。
3.根据权利要求1所述的电沉积工艺控制设备，其特征在于控制台主机通过通信总线与温度控制仪、酸度控制仪、主盐控制、沉积层厚度控制、阴极转动控制和循环过滤控制部分电路相连；温度控制仪与工作槽温度传感器通过通信接口电路连接，与加热管电路连接；酸度控制仪与工作槽PH计探头通过通信接口连接，与计量泵(6a)电路相连。
4.根据权利要求1所述的电沉积工艺控制设备，其特征在于控制台主机通过通信总线与沉积层厚度控制及多个安分计通信接口相连，每个安分计与一个工作槽阴极转动装置通过各自的通信接口电路连接；主盐控制通过安时计与厚度控制数据接口连接，安时计与计量泵(6b)电路连接；循环过滤控制与循环过滤机电路相连；阴极转动控制与每个工位阴极转动装置电路相连。
5.根据权利要求1所述的电沉积工艺控制设备，其特征在于控制台与主控机电路相连的设备操作台面板，面板上有开关、显示灯、电流表、电压表，面板上电源开关(C1)连接工作槽(2)的电源电路，循环控制(G)连接工作槽(2)中的循环过滤机(4)、酸度控制仪(S)连接PH计探头和计量泵(5a)；温度控制仪(W)电路连接工作槽(2)中温度传感器、加热管(7)的(C2)及温度指示灯；安时计(A)与计量泵(5b)及补加指示灯电路相连；面板上电流/分钟表(AM1-AMn)与各工位设置的安分计通过厚度控制电路与主机电路连接，与开关(J1-Jn)相连的各工位阴极转动装置通过与主控电路相连执行阴极转动控制；面板上还有电流表(A)、电压表(V)分别与安分计(AM1-AMn)电路相连。
全文摘要
电沉积工艺控制设备，壳体内有工作槽和条件槽，与控制台主机电路连接，其特征在于工作槽被框架分隔出多个工位，每个工位分别有阳极架和阴极转动装置，工作槽通过管路与槽外过滤机、计量泵相连，条件槽与计量泵相连；控制台主机通过通信总线与温度控制仪、酸度控制仪、主盐控制、沉积层厚度控制、阴极转动控制和循环过滤控制部分电路相连。阴极转动装置采用了附加阴极技术改变了电解液内在电场分布，提高了沉积层厚度的均匀性；提高了现有电沉积设备的自动化程度，提高了工作效率，使大规格生产成为可能，以电沉积镍波纹管为例，每年的产量可在50万只。
文档编号C25D21/12GK101016647SQ20061015582
公开日2007年8月15日 申请日期2006年12月30日 优先权日2006年12月30日
发明者肖跃军, 林国栋, 刘谦, 隋捷 申请人:沈阳仪表科学研究院, 沈阳汇博热能设备有限公司