專利名稱：一種微細電鑄層填充程度在線監測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種微細電鑄層填充程度監測裝置，尤其涉及一種微細電鑄層填充程度在線監測裝置。
背景技術：
在精密儀器、生物醫療、航空航天等領域，由于活動空間狹小的原因對操作精度、功能集成度要求很高，因此微小結構與零件具有廣泛的應用前景，與其對應的微細制造技術一直是科學界研究的熱點之一。其中，微細電鑄以復制精度高、工藝柔性好且制作成本低等眾多優點成為微細制造技術中的重要組成部分。微細電鑄過程中，電鑄層厚度是電鑄制造的重要控制參數。然而，受多種復雜因素的影響，微細電鑄層的厚度難以精確控制，經常出現過電鑄(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)的現象。出現過電鑄時，工作人員不得不采用銑削、拋光等后續工藝進行減薄；出現欠電鑄時，則會導致電鑄件失效，既耗費大量人力物力，又嚴重地影響了工作效率。微細電鑄過程中，電鑄層的實時厚度通常只能依據沉積速度與沉積時間進行理論上測算，而微細電鑄過程中實際沉積速度由于受到微結構形狀、流場分布、電流密度分布、溫度等多種因素的復合影響，與理論值相比，往往存在很大的偏差。鑒于此，實際工藝中，通常只得周期性地終止電鑄進程，取出電鑄件，進行離線測量或觀測，費時費力，且易引發電鑄層氧化、分層等缺陷。對特定芯模而言，電鑄層厚度取決于芯模微溝槽的填充程度。若能在微細電鑄過程中在線監測填充程度，則可估計電鑄層的實際厚度，從而對電鑄進程實時調控。但是，微細電鑄層填充程度的在線監測很難實現，其原因在于(I)電鑄大多在透光性很差的深色電解液中進行，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，常規的檢測方法往往難以奏效。美國專利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實時觀測鍍層厚度的方法。但是，這種方法成本高，對視頻設備要求極其苛刻，難以推廣應用。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種微細電鑄層填充程度在線監測裝置，能夠在微細電鑄過程中在線監測電鑄層填充程度，對電鑄進程實時調控。本實用新型采用下述技術方案—種微細電鑄層填充程度在線監測裝置，包括放置于電鑄槽內陽極與陰極芯模之間的檢測滾筒，檢測滾筒連接監測電源的正極，電鑄槽的陰極基板與電流表串聯后連接監測電源的負極。所述的電流表與監測電源負極之間還串聯有可調電阻和熔斷器。所述的監測電源為直流電源。、[0010]所述的檢測滾筒包括由惰性金屬制成的導電滾筒，導電滾筒表面設置有多個貫穿孔，導電滾筒的兩個圓形側面設置有滾筒輻板，滾筒輻板上設置有滾軸。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，孔半徑或邊長為50 lOOMffl，孔間筋寬為50 lOOMm。所述的導電滾筒外徑為10 15mm,長為20 100mm。本實用新型通過將檢測滾筒放置于電鑄槽內陽極與陰極芯模之間，同時將檢測滾筒連接到監測電源的正極，電鑄槽的陰極基板與電流表串聯后連接監測電源的負極，通過檢測滾筒所處位置的電流大小，在線判斷陰極芯模相應位置處微細電鑄層的填充程度，不需中止電鑄過程就可以實時檢測微細電鑄的填充程度，提高了電鑄效率與電鑄質量，操作簡便，經濟實用，可以廣泛應用于基于平面陰極芯模的微細電鑄場合。
圖I為本實用新型所述在線監測裝置的結構示意圖；圖2為本實用新型所述檢測滾筒的結構示意圖。
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型包括監測電源3、熔斷器4、電流表5、可調電阻6和檢測滾筒7。監測電源3采用直流電源，檢測滾筒7置于電鑄槽內陽極I與陰極芯模8之間，檢測滾筒7通過可調電阻6連接監測電源3的正極，電鑄槽的陰極基板10與電流表5、熔斷器4串聯后連接監測電源3的負極。如圖2所示，檢測滾筒7包括由惰性金屬制成的導電滾筒11，導電滾筒11外徑為10 15mm,長為20 100mm,惰性金屬可米用鉬、鈦或金。導電滾筒11表面上設置有多個貫穿孔12，以保證當檢測滾7筒放到陰極芯模8上時，檢測滾筒7不會堵住陰極芯模8微溝槽，從而保證反應離子(金屬陽離子)的進入與反應產物的排出，保證電鑄速度，貫穿孔12為圓形、正六邊形或方形，孔半徑或邊長為50 IOOMm,孔間筋寬為50 lOOMm。導電滾筒11的兩個圓形側面設置有滾筒輻板13,滾筒輻板13上設置有滾軸14，滾軸14的軸心與兩個滾筒輻板13的圓心處于同一水平線上。在使用本實用新型進行電鑄層填充程度在線監測時，首先將檢測滾筒7和熔斷器
4、電流表5、可調電阻6串聯在監測電源3上組成調試回路，接通監測電源3，調節可調電阻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，設定此時的電流值為電流最大值；然后斷開調試回路，將檢測滾筒7通過可調電阻6連接監測電源3的正極，電鑄槽的陰極基板10與電流表5串聯后連接監測電源3的負極，檢測滾筒7置于電鑄槽內陽極I與陰極芯模8之間，并使檢測滾筒7的導電滾筒11外表面與陰極芯模8上表面輕微接觸，檢測滾筒7、可調電阻6、電流表5、熔斷器4、監測電源3與電解液、電鑄層9以及陰極基板10共同組成檢測回路。最后開啟監測電源3，并使檢測滾筒7緊貼陰極芯模8上表面緩慢滾動，觀察電流表5的顯示值變化，并與調試回路測得的電流最大值進行比較。 隨著電鑄過程的進行，電鑄層9越來越厚，陰極芯模8微溝槽內參與組成檢測回路的電解液越來越薄，導致檢測回路中的電阻逐漸減小，從而檢測回路電流隨之逐漸增大，因此檢測回 路的電流值與電鑄層9的填充程度成單調遞增關系。電流表5顯示值與調試回路測得的電流最大值相差越大，表明陰極芯模8微溝槽內電鑄層填充程度越小，電鑄層9越薄；電流表5顯示值與調試回路測得的電流最大值越接近，表明陰極芯模8微溝槽內電鑄層填充的程度越大，電鑄層9越厚。當電流表顯示值與電流最大值相等時，表明電鑄層9與檢測滾筒7直接接觸，即電鑄層9恰好填充完全或者填充過厚。利用本實用新型進行電鑄層填充程度在線監測時，根據檢測滾筒所處位置的電流大小，可以在線判斷陰極芯模8相應位置處微細電鑄層的填充程度。
權利要求1.ー種微細電鑄層填充程度在線監測裝置，其特征在于包括放置于電鑄槽內陽極與陰極芯模之間的檢測滾筒，檢測滾筒連接監測電源的正扱，電鑄槽的陰極基板與電流表串聯后連接監測電源的負極。
2.根據權利要求I所述的微細電鑄層填充程度在線監測裝置，其特征在于所述的電流表與監測電源負極之間還串聯有可調電阻和熔斷器。
3.根據權利要求I或2所述的微細電鑄層填充程度在線監測裝置，其特征在于所述的監測電源為直流電源。
4.根據權利要求3所述的微細電鑄層填充程度在線監測裝置，其特征在于所述的檢測滾筒包括由惰性金屬制成的導電滾筒，導電滾筒表面設置有多個貫穿孔，導電滾筒的兩個圓形側面設置有滾筒輻板，滾筒輻板上設置有滾軸。
5.根據權利要求4所述的微細電鑄層填充程度在線監測裝置，其特征在于所述的惰性 金屬為鉬、鈦或金。
6.根據權利要求4所述的微細電鑄層填充程度在線監測裝置，其特征在于所述的貫穿孔形狀為圓形、正六邊形或方形，孔半徑或邊長為50 lOOMffl，孔間筋寬為50 ΙΟΟμπι。
7.根據權利要求4所述的微細電鑄層填充程度在線監測裝置，其特征在于所述的導電滾筒外徑為10 15_，長為20 100mm。
專利摘要本實用新型公開了一種微細電鑄層填充程度在線監測裝置，包括放置于電鑄槽內陽極與陰極芯模之間的檢測滾筒，檢測滾筒連接監測電源的正極，電鑄槽的陰極基板與電流表串聯后連接監測電源的負極，通過檢測滾筒所處位置的電流大小，在線判斷陰極芯模相應位置處電鑄層的填充程度，不需中止電鑄過程就可以實時檢測微細電鑄的填充程度，提高了電鑄效率與電鑄質量，操作簡便，經濟實用，可以廣泛應用于基于平面陰極芯模的微細電鑄場合。
文檔編號C25D1/08GK202369669SQ201120468419
公開日2012年8月8日 申請日期2011年11月23日 優先權日2011年11月23日
發明者呂文星, 商靜瑜, 明平美, 李廣, 李松昭, 王書卿, 王全才, 田二芳 申請人:河南理工大學