Устройство для задания толщины гальванических покрытий

Устройство для задания толщины гальванических покрытий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к оборудованию для контроле параметров гальванических покрытий. Цель изобретенияувеличение точности нанесения покрытия и расширение диапазона покрываемых площадей. Это достигается введением новых блоков и функциональных связей, позволяющих непосредственно задавать органами управления код ванны (материал покрытия), выход по току , площадь и толщину покрытия. Устройство содержит гальваническую ванну 1 , источник 2 тока, коммутатор .3, датчик 4 тока, измеритель 5 количества электричества, который состоит из преобразователя 6 напряжения - частота , схемы 7 коррекции выхода по току, блока 8 кода ванны, блок 9 площади, измерительно толщины, схему 11 управления. Блок 9 площади включен между выходом измерителя 5 количества электричества и входом измерителя 10 толщины. Коммутатор 3 включен между источником 2 тока и датчиком 4 тока. Выход схемы 11 управления под- - ключен к входу коммутатора 3. Выход датчика 4 тока соединен с измерителем 5 количества электричества, выход которого соединен с блоком 9 площади . Увеличение точности нанесения покрытия и расширение диапазона покрываемых площадей достигается введением в данное устройство блока площади , коммутатора, схемы управления. 3 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л to CD оо ю О5 а

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ .

РЕСПУБЛИН (5D 4 С.25 D 21/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHA (21) 3958745/22-02 (22) 01,10.85 (46) 23.03.87. Бюл. И- 11 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно"конструкторский и технологический институт источников тока (72) В.Ю.Ермолин, И.Г.Загорский, Е.В.Баринов и Л.В.Иатюхин (53) 621.357.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 836245, кл. С 25 D 21-/12, 1981.

Авторское свидетельство СССР

Ф 9736?5, кл. С 25 D 21/12, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАДАНИЯ ТОЛЩИНЫ

ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ (57) Изобретение относится к оборудованию для контроля параметров гальванических покрытий. Цель изобретения— увеличение точности нанесения покрытия и расширение диапазона покрываемых площадей. Это достигается введением новых блоков и функциональных связей, позволяющих непосредственно задавать органами управления код ван„„5Q„„1298266 А 1 ны (материал покрытия), выход по току, площадь и толщину покрытия. Устройство содержит гальваническую ванну 1, источник 2 тока, коммутатор .3, датчик 4 тока, измеритель 5 количества электричества, который состоит из преобразователя 6 напряжения — частота, схемы 7 коррекции выхода по току, блока 8 кода ванны, блок 9 площади,. измеритель 10 толщины, схему 11 управления. Блок 9 площади включен между выходом измерителя 5 количества электричества и входом измерителя 10 толщины. Коммутатор 3 включен между источником 2 тока и датчиком 4 тока. Выход схемы 11 управления подключен к входу коммутатора 3. Выход Е датчика 4 тока соединен с измерителем 5 количества электричества, выход которого соединен с блоком 9 пло- С, щади. Увеличение точности нанесения покрытия и расширение диапазона покрываемых площадей достигается введением в данное устройство блока площади, коммутатора, схемы управления.

3 зепе ф лыу 1 иле

1 12982

Изобретение относится к оборудованию для контроля параметров гальванических покрытий и может быть использовано для задания толщины гальванопокрытий и расхода драгоценных металлов в процессе их электрохими5 ческого осаждения.

Цель изобретения — увеличение точности нанесения покрытия и расширение диапазона покрываемых площадей.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство для задания толщины гальванических покрытий содержит гальваническую ванну 1, к которой в последовательной цепи подсоединены источник 2 тока, коммутатор 3 и датчик 4 тока ванны, выполненный в виде шунта. Подключенный к выходу датчика 4 тока измеритель 5 количества 20 электричества состоит из последовательно включенных .преобразователя 6 напряжение — частота, схемы 7 коррекции выхода по току и блока 8 кода ванны. К выходу измерителя 5 коли- 25 чества электричества последовательно включены блок 9 площади, измеритель

10 толщины и схема 11 управления, причем измеритель 10 толщины покрытий снабжен блокировочным входом, щ подключенным к выходу схемы управления, синхронизирующий выход которой подключен к установочным входам блока 8 кода ванны и блока 9 площади.

Третий выход схемы 11 управления подключен к управляющему входу коммутатора 3 ° Блок 8 кода ванны содержит реверсивный счетчик 12 с предварительной установкой емкости счетчика, выход которого соединен с входом од- 1р новибратора 13. Задатчик 14 кода ванны подключен к информационным входам реверсивного счетчика 12. К первому входу логического элемента 2И 15 под" ключен выход одновибратора 13, и который одновременно является выходом измерителя 5 количества электричества. Второй вход логического элемента является установочным входом блока 8 кода ванны. Выход логического элемента 2И 15 подключен к входу пред1варительной записи реверсивного счетчика 12. Блок 9 площади выполнен аналогично блоку 8 кода ванны и содержит реверсивный счетчик 16 с предварительной установкой емкости счетчика, задатчик 17,площади, одновибратор !8 и логический элемент 2И 19., Схема 7 коррекции выхода по току со

66

2 держит декадный счетчик 20 с фазоимпульсным представлением информации, выход которого соединен с входом предварительной установки реверсивного счетчика 21 с предварительной установкой емкости счетчика н с вторым входом логического элемента ЗИ 22, первый вход которого соединен с входом декадного счетчика 20 и с входом схемы выхода по току ° Задатчик 23 выхода по току подключен к информационным входам реверсивного счетчика 21, выход переноса которого подключен к третьему входу логического элемента ЗИ 22. Выхоп схемы 7.коррекции по току подключен к выходу логического элемента 22 и к входу обратного счета реверсивного счетчика 21.

Устройство работает следующим образом, При пуске устройства схема 11 управления на своем синхроннзирующем выходе формирует инверсный импульс, который через логические элементы

2И 15 и 19 поступает на входы предварительной установки реверсивных счетчиков 12 и 16, при этом происходит запись хода ванны и величины площади покрываемых деталей, установленных на соответствующих задатчиках

14 и 17. Кроме того, схемы 11 управления вырабатывает сигнал на включение коммутатора 3 и с задержкой на время, в 2-3 раза большее длительности импульса одновибратора 18, обнуляет счетчики измерителя 10 толщины и снимает блокировку, разрешая проход в него импульсов с блока 9 площади. Через гальваническую ванну и соответственно через датчик 4 тока начинает проходить ток. С датчика 4 аналоговый сигнал поступает на вход преобразователя 6 напряжение — частота, выходная частота которого таким образом пропорциональна току ванны 1.

Импульсы с преобразователя 6 поступают на вход схемы 7 коррекции выхода по току. Принцип ее работы основан на прохождении за один рабочий цикл только той части импульсов, которая соответствует значению выхода по току, установленному на задатчике 23.

В начальный момент времени, соответствующий нулевому состоянию счетчика 20, в счетчике 21 записан код величины выхода по току и íà его выходе переноса, а следовательно, и на третьем входе логического элемента 22 имеется потенциал логической единицы.

3 . 12982

На выходе декадного счетчика 20, а следовательно, на входе предварительной записи счетчика 21 и на втором входе логического элемента 22 имеется также потенциал логической единицы.

Поэтому импульсы с преобразователя 6, . поступающие на первый вход логического элемента 22, проходят через него и поступают на выход схемы 7 и на вход обратного счета реверсивного fð счетчика 21. Когда реверсивный счетчик 21 отсчитает количество импульсов, записанное в него с задатчика 23, на его выходе переноса появляется уровень логического нуля, который

I запрещает прохождение импульсов через логический элемент 22. Следовательно, на выходе схемы прекращается поступление импульсов. В это время декадный счетчик 20 продолжает счет. 2О

Когда он отсчитывает количество импульсов, равное его емкости, на выходе счетчика 20 появляется уровень логического нуля, который, поступив на вход предварительной эаписи25 реверсивного счетчика 21, снова занимает код выхода по току. При этом на выходе переноса счетчика 21 появляется уровень логической единицы, что разрешает прохождение импульсов 30 через логический элемент в реверсивный счетчик 21 и на выход схемы 7 .

Далее весь цикл, равный емкости декадного счетчика 20, повторяется.

Таким образом, если емкость декад-35 ного счетчика 20 составляет 1000 импульсов, а в счетчик 21 записано число 900, что соответствут выходу по току 90,07, за один цикл работы в

1000 импульсов через схему 7 коррек- 40 ции выхода по току в блок 8 кода ванны проходит только 900 импульсов.

Промежуток времени, в течение которого происходит блокировка логического элемента 22, компенсирует выход по 45 току процесса электрохимического осаждения металла в ванне. Далее импульсы со схемы 7 коррекции выхода по току поступают на вход реверсивного счетчика 12 блока 8 кода ванны. В на-50 чальный момент времени (при пуске устройства) в реверсивный счетчик 12 записан код ванны, который определяет коэффициент пересчета счетчика в зависимости от параметров наносимого металла, преобразователя 6 и датчика 4 тока.

Коэффициент пересчета счетчика 12 определяется тем, что период следова66 4 ния импульсов на выходе блока 8 кода ванны пропорционален кванту количест1 ва электричества, проходящего через ванну и необходимого для нанесения

1 мкм данного вида покрытия на О, 1 дм площади. Коэффициент пересчета счетчика 12 (для шунта 75 мВ) определяется из выражения

3 6 d и

K= †L ††â€, cI где К вЂ” коэффициент пересчета;

d — плотность металла покрытия, г/

Š— номинальный ток шунта, А.

Когда реверсивный счетчик 12 отсчитает заданное количество .импульсов, на его выходе переноса появляется уровень логического нуля. На одновибраторе 13 начинается формирование импульса с уровнем логического нуля, который через логический элемент 2И

15 появляется на входе предварительной записи реверсивного счетчика 12.

Таким образом, в счетчик 12 снова записывается код ванны и на его выхо- . де появляется уровень логической единицы. Далее весь цикл повторяется.

Следовательно, на выходе блока 8 кода ванны формируются импульсы, период следования которых равен времени прохождения кванта количества электричества, необходимого для нанесения

1 мкм данного вида покрытия на 0,1 дм, площади деталей. Импульсы с блока 8 кода поступают на блок 9 площади.

Принцип работы обоих блоков одинаков, с той лишь разницей, что в реверсивный счетчик 16 записывается код площади, который устанавливается на задатчике .17 площади перед началом работы.

Таким образом, на выходе блока 9 появляются импульсы, период следования которых равен времени прохождения кванта количества электричества через ванну, необходимого для нанесения 1 мкм покрытия на всю площадь покрываемых деталей. Измеритель 10 толщины, просчитав импульсы, поступившие с блока 9 площади и соответствующие заданной толщине покрытия, выдает сигнал на схему 11 управления, которая блокирует прохождение импульсов в измеритель 10 толщины. Одновре129826

5 менно с этим схема 11 управления выдает сигнал на управляющий вход коммутатора 3, который разрывает цепь тока ванны 1. На.этом процесс нанесения гальванического покрытия заканчивается.

Использование предлагаемого устройства позволяет задавать и контролировать толщину любых гальванических покрытий с достаточно большой fO точностью при работе с нестабилизированным источником тока ванны и получать партии деталей с одинаковой толщиной покрытия.

Точность задания толщины покрытия f5 для известного устройства составляет от (-5) — (2,2)X. Уменьшение заряда электрохимического элемента в течение недели составляет 5,6Х, что вызывает необходимость ежедневной коррек-2О тировки его заряда на специальной контрольно-измерительной аппаратуре.

Вероятностное среднее значение точности задания толщины покрытия для предлагаемого устройства, определен- 25 ное по распределению Стьюдента для вероятности 0,99, находится в пределах от ("1,28) — (0,2)X.

Таким образом, применение предлагаемого устройства позволяет повысить точность задания толщины гальванопокрытия, минимальная площадь покрываемых изделий составляет О, 1 дм

2 а верхний предел определяется емкостью счетчика блока площади. В известном устройстве возможно изменение площади только на 36Х от номинального значения, определяемого зарядом интегратора нестабильного во 40 времени. Кроме того, предлагаемое устройство обеспечивает задание величины выхода по току с дискретностью, О, 1Х в пределах О, 1 — 99,9Х, в то время как у известного предел коррек- 4g ции до 4,5Х дискретностью 0,5Х. Расширенный диапазон коррекции выхода

Во току значительно расширяет функциональные воэможности предлагаемого устройства, так как позволяет применять его при различных электрохимических процессах, в которых коэффициент выхода по току достигает ЗОХ.

Следует отметить также надежность, простоту и удобство при работе с предлагаемым устройством, так как оно позволяет непосредственно задавать органами управления код ванны (материал покрытия), выход по току, площадь и толщину гальванического покрытия.

Формула и з о б р е т е н и я

1.- Устройство для задания толщины гальванических покрытий, содержащее гальваническую ванну, измеритель количества электричества, измеритель толщины покрытия, источник тока и датчик гальванической ванны, соединенный с входом измерителя количества электричества, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью увеличения точности нанесения покрытия и расширения диапазона покрываемых площадей, оно снабжено блоком площади, включенным между выходом измерителя количества электричества и входом из мерителя толщины, коммутатором, включенным между источником тока и датчиком тока ванны, и схемой управления, выход которой подключен к управляющему входу коммутатора, а вход — к выходу измерителя толщины покрытия, при этом измеритель количества электричества содержит последовательно соединенные преобразователь напряжение— частота, схему коррекции выхода по току и блок кода ванны, установочный вход которого совместно с установочным входом блока площади подключен к синхронизирующему выходу схемы управления, а измеритель толщины покрытия снабжен блокировочным входом, подключенным к выходу блокировки схемы управления.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ -е е с я тем,.что, блок площади содержит задатчик площади, логический элемент 2И, одновибратор и реверсивный счетчик с предварительной установкой емкости счетчика, вход предварительной записи которого соединен с выходом логического элемента 2И, а информационный вход — с выходом задатчика площади и выход переноса — с входом одновибратора, инверсный выход которого соединен с первым входом логического элемента

2И и выходом блока площади, при этом второй вход логического элемента 2И соединен с установочным входом блока площади.

3, Устройство по п. 1, о т л.ич а ю щ е е с я тем, что, блок кода ванны содержит задатчик кола ванны, логический элемент 2И, одновибратор

1298266

Составитель В.Пономарев

Редактор Н.Рогулич ТехредМ.Ходанич . Корректор Т.Колб

Заказ 863/27 Тирах 613 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.ужгород, ул.Проектная, 4 и реверсивный счетчик с предварительной установкой емкости счетчика, вход обратного счета которого соединен с входом блока кода, вход предварительНОЙ записи с Выходом логического элемента 2И, информационный вход соединен с выходом задатчика кода ванны, а выход переноса — с входом одновибратора, инверсный выход которого соединен с первым входом логического,fg элемента 2И и выходом блока кода, при этом второй вход логического элемента 2И соединен с установочным входом блока кода.

4. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что схема коррекции выхода по току содержит декадный счетчик, реверсивный счетчик с предварительной установкой емкости счетчика, задатчик выхода по току H логический элемент ЗИ, первый вход которого соединен с входом схемы коррекции и с входом декадного счетчика, второй вход — с входом предварительной записи реверсивного счетчика и с выходом декадного счетчика, третий вход — с выходом переноса реверсивного счетчика, а выход . — с входом обратного счета реверсивного счетчика и с выходом схемы коррекции, при этом эадатчик выхода по Tofcy соединен с информационными входами реверсивного счетчика..