專利名稱：一種微細(xì)電鑄層填充程度在線監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種微細(xì)電鑄層填充程度監(jiān)測(cè)裝置，尤其涉及一種微細(xì)電鑄層填充程度在線監(jiān)測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
在精密儀器、生物醫(yī)療、航空航天等領(lǐng)域，由于活動(dòng)空間狹小的原因?qū)Σ僮骶?、功能集成度要求很高，因此微小結(jié)構(gòu)與零件具有廣泛的應(yīng)用前景，與其對(duì)應(yīng)的微細(xì)制造技術(shù)一直是科學(xué)界研究的熱點(diǎn)之一。其中，微細(xì)電鑄以復(fù)制精度高、工藝柔性好且制作成本低等眾多優(yōu)點(diǎn)成為微細(xì)制造技術(shù)中的重要組成部分。微細(xì)電鑄過程中，電鑄層厚度是電鑄制造的重要控制參數(shù)。然而，受多種復(fù)雜因素的影響，微細(xì)電鑄層的厚度難以精確控制，經(jīng)常出現(xiàn)過電鑄(即電鑄層厚度超過要求厚度)或欠電鑄(電鑄層厚度小于要求厚度)的現(xiàn)象。出現(xiàn)過電鑄時(shí)，工作人員不得不采用銑削、拋光等后續(xù)工藝進(jìn)行減?。怀霈F(xiàn)欠電鑄時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致電鑄件失效，既耗費(fèi)大量人力物力，又嚴(yán)重地影響了工作效率。微細(xì)電鑄過程中，電鑄層的實(shí)時(shí)厚度通常只能依據(jù)沉積速度與沉積時(shí)間進(jìn)行理論上測(cè)算，而微細(xì)電鑄過程中實(shí)際沉積速度由于受到微結(jié)構(gòu)形狀、流場(chǎng)分布、電流密度分布、溫度等多種因素的復(fù)合影響，與理論值相比，往往存在很大的偏差。鑒于此，實(shí)際工藝中，通常只得周期性地終止電鑄進(jìn)程，取出電鑄件，進(jìn)行離線測(cè)量或觀測(cè)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且易引發(fā)電鑄層氧化、分層等缺陷。對(duì)特定芯模而言，電鑄層厚度取決于芯模微溝槽的填充程度。若能在微細(xì)電鑄過程中在線監(jiān)測(cè)填充程度，則可估計(jì)電鑄層的實(shí)際厚度，從而對(duì)電鑄進(jìn)程實(shí)時(shí)調(diào)控。但是，微細(xì)電鑄層填充程度的在線監(jiān)測(cè)很難實(shí)現(xiàn)，其原因在于(I)電鑄大多在透光性很差的深色電解液中進(jìn)行，難以直接觀察；(2)電鑄金屬的沉積空間通常十分狹小(毫米尺度以下)，且浸于電解液中，常規(guī)的檢測(cè)方法往往難以奏效。美國(guó)專利US 6350361 BI" Real timecontrol device for elctroformation, plating and deplating processes〃提出了一種在電鑄過程中采用視頻系統(tǒng)實(shí)時(shí)觀測(cè)鍍層厚度的方法。但是，這種方法成本高，對(duì)視頻設(shè)備要求極其苛刻，難以推廣應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種微細(xì)電鑄層填充程度在線監(jiān)測(cè)裝置，能夠在微細(xì)電鑄過程中在線監(jiān)測(cè)電鑄層填充程度，對(duì)電鑄進(jìn)程實(shí)時(shí)調(diào)控。本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案—種微細(xì)電鑄層填充程度在線監(jiān)測(cè)裝置，包括放置于電鑄槽內(nèi)陽(yáng)極與陰極芯模之間的檢測(cè)滾筒，檢測(cè)滾筒連接監(jiān)測(cè)電源的正極，電鑄槽的陰極基板與電流表串聯(lián)后連接監(jiān)測(cè)電源的負(fù)極。所述的電流表與監(jiān)測(cè)電源負(fù)極之間還串聯(lián)有可調(diào)電阻和熔斷器。所述的監(jiān)測(cè)電源為直流電源。、[0010]所述的檢測(cè)滾筒包括由惰性金屬制成的導(dǎo)電滾筒，導(dǎo)電滾筒表面設(shè)置有多個(gè)貫穿孔，導(dǎo)電滾筒的兩個(gè)圓形側(cè)面設(shè)置有滾筒輻板，滾筒輻板上設(shè)置有滾軸。所述的惰性金屬為鉬、鈦或金。所述的貫穿孔形狀為圓形、正六邊形或方形，孔半徑或邊長(zhǎng)為50 lOOMffl，孔間筋寬為50 lOOMm。所述的導(dǎo)電滾筒外徑為10 15mm,長(zhǎng)為20 100mm。本實(shí)用新型通過將檢測(cè)滾筒放置于電鑄槽內(nèi)陽(yáng)極與陰極芯模之間，同時(shí)將檢測(cè)滾筒連接到監(jiān)測(cè)電源的正極，電鑄槽的陰極基板與電流表串聯(lián)后連接監(jiān)測(cè)電源的負(fù)極，通過檢測(cè)滾筒所處位置的電流大小，在線判斷陰極芯模相應(yīng)位置處微細(xì)電鑄層的填充程度，不需中止電鑄過程就可以實(shí)時(shí)檢測(cè)微細(xì)電鑄的填充程度，提高了電鑄效率與電鑄質(zhì)量，操作簡(jiǎn)便，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，可以廣泛應(yīng)用于基于平面陰極芯模的微細(xì)電鑄場(chǎng)合。

圖I為本實(shí)用新型所述在線監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型所述檢測(cè)滾筒的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，本實(shí)用新型包括監(jiān)測(cè)電源3、熔斷器4、電流表5、可調(diào)電阻6和檢測(cè)滾筒7。監(jiān)測(cè)電源3采用直流電源，檢測(cè)滾筒7置于電鑄槽內(nèi)陽(yáng)極I與陰極芯模8之間，檢測(cè)滾筒7通過可調(diào)電阻6連接監(jiān)測(cè)電源3的正極，電鑄槽的陰極基板10與電流表5、熔斷器4串聯(lián)后連接監(jiān)測(cè)電源3的負(fù)極。如圖2所示，檢測(cè)滾筒7包括由惰性金屬制成的導(dǎo)電滾筒11，導(dǎo)電滾筒11外徑為10 15mm,長(zhǎng)為20 100mm,惰性金屬可米用鉬、鈦或金。導(dǎo)電滾筒11表面上設(shè)置有多個(gè)貫穿孔12，以保證當(dāng)檢測(cè)滾7筒放到陰極芯模8上時(shí)，檢測(cè)滾筒7不會(huì)堵住陰極芯模8微溝槽，從而保證反應(yīng)離子(金屬陽(yáng)離子)的進(jìn)入與反應(yīng)產(chǎn)物的排出，保證電鑄速度，貫穿孔12為圓形、正六邊形或方形，孔半徑或邊長(zhǎng)為50 IOOMm,孔間筋寬為50 lOOMm。導(dǎo)電滾筒11的兩個(gè)圓形側(cè)面設(shè)置有滾筒輻板13,滾筒輻板13上設(shè)置有滾軸14，滾軸14的軸心與兩個(gè)滾筒輻板13的圓心處于同一水平線上。在使用本實(shí)用新型進(jìn)行電鑄層填充程度在線監(jiān)測(cè)時(shí)，首先將檢測(cè)滾筒7和熔斷器
4、電流表5、可調(diào)電阻6串聯(lián)在監(jiān)測(cè)電源3上組成調(diào)試回路，接通監(jiān)測(cè)電源3，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻6，使電流表5顯示值在其量程范圍的2/3位置，以保證電流表5具有較好的靈敏度，設(shè)定此時(shí)的電流值為電流最大值；然后斷開調(diào)試回路，將檢測(cè)滾筒7通過可調(diào)電阻6連接監(jiān)測(cè)電源3的正極，電鑄槽的陰極基板10與電流表5串聯(lián)后連接監(jiān)測(cè)電源3的負(fù)極，檢測(cè)滾筒7置于電鑄槽內(nèi)陽(yáng)極I與陰極芯模8之間，并使檢測(cè)滾筒7的導(dǎo)電滾筒11外表面與陰極芯模8上表面輕微接觸，檢測(cè)滾筒7、可調(diào)電阻6、電流表5、熔斷器4、監(jiān)測(cè)電源3與電解液、電鑄層9以及陰極基板10共同組成檢測(cè)回路。最后開啟監(jiān)測(cè)電源3，并使檢測(cè)滾筒7緊貼陰極芯模8上表面緩慢滾動(dòng)，觀察電流表5的顯示值變化，并與調(diào)試回路測(cè)得的電流最大值進(jìn)行比較。 隨著電鑄過程的進(jìn)行，電鑄層9越來越厚，陰極芯模8微溝槽內(nèi)參與組成檢測(cè)回路的電解液越來越薄，導(dǎo)致檢測(cè)回路中的電阻逐漸減小，從而檢測(cè)回路電流隨之逐漸增大，因此檢測(cè)回 路的電流值與電鑄層9的填充程度成單調(diào)遞增關(guān)系。電流表5顯示值與調(diào)試回路測(cè)得的電流最大值相差越大，表明陰極芯模8微溝槽內(nèi)電鑄層填充程度越小，電鑄層9越?。浑娏鞅?顯示值與調(diào)試回路測(cè)得的電流最大值越接近，表明陰極芯模8微溝槽內(nèi)電鑄層填充的程度越大，電鑄層9越厚。當(dāng)電流表顯示值與電流最大值相等時(shí)，表明電鑄層9與檢測(cè)滾筒7直接接觸，即電鑄層9恰好填充完全或者填充過厚。利用本實(shí)用新型進(jìn)行電鑄層填充程度在線監(jiān)測(cè)時(shí)，根據(jù)檢測(cè)滾筒所處位置的電流大小，可以在線判斷陰極芯模8相應(yīng)位置處微細(xì)電鑄層的填充程度。
權(quán)利要求1.ー種微細(xì)電鑄層填充程度在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于包括放置于電鑄槽內(nèi)陽(yáng)極與陰極芯模之間的檢測(cè)滾筒，檢測(cè)滾筒連接監(jiān)測(cè)電源的正扱，電鑄槽的陰極基板與電流表串聯(lián)后連接監(jiān)測(cè)電源的負(fù)極。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微細(xì)電鑄層填充程度在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述的電流表與監(jiān)測(cè)電源負(fù)極之間還串聯(lián)有可調(diào)電阻和熔斷器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的微細(xì)電鑄層填充程度在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述的監(jiān)測(cè)電源為直流電源。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微細(xì)電鑄層填充程度在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述的檢測(cè)滾筒包括由惰性金屬制成的導(dǎo)電滾筒，導(dǎo)電滾筒表面設(shè)置有多個(gè)貫穿孔，導(dǎo)電滾筒的兩個(gè)圓形側(cè)面設(shè)置有滾筒輻板，滾筒輻板上設(shè)置有滾軸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微細(xì)電鑄層填充程度在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述的惰性 金屬為鉬、鈦或金。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微細(xì)電鑄層填充程度在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述的貫穿孔形狀為圓形、正六邊形或方形，孔半徑或邊長(zhǎng)為50 lOOMffl，孔間筋寬為50 ΙΟΟμπι。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微細(xì)電鑄層填充程度在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述的導(dǎo)電滾筒外徑為10 15_，長(zhǎng)為20 100mm。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種微細(xì)電鑄層填充程度在線監(jiān)測(cè)裝置，包括放置于電鑄槽內(nèi)陽(yáng)極與陰極芯模之間的檢測(cè)滾筒，檢測(cè)滾筒連接監(jiān)測(cè)電源的正極，電鑄槽的陰極基板與電流表串聯(lián)后連接監(jiān)測(cè)電源的負(fù)極，通過檢測(cè)滾筒所處位置的電流大小，在線判斷陰極芯模相應(yīng)位置處電鑄層的填充程度，不需中止電鑄過程就可以實(shí)時(shí)檢測(cè)微細(xì)電鑄的填充程度，提高了電鑄效率與電鑄質(zhì)量，操作簡(jiǎn)便，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，可以廣泛應(yīng)用于基于平面陰極芯模的微細(xì)電鑄場(chǎng)合。
文檔編號(hào)C25D1/08GK202369669SQ201120468419
公開日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者呂文星, 商靜瑜, 明平美, 李廣, 李松昭, 王書卿, 王全才, 田二芳 申請(qǐng)人:河南理工大學(xué)