CN111025980B - 一种多路分时共同电沉积装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多路分时共同电沉积装置，包括电解槽(1)、电解液(2)、稳压电源(3)、开关(4)、阳极板(5)、阴极板(6)和时间控制系统(7)；所述的阴极板(6)包括绝缘基体、以及形成于绝缘基体表面的若干互相绝缘的导电层；所述时间控制系统(7)通过导线与所述阴极板(6)的若干互相绝缘的导电层分别相连；所述时间控制系统(7)用于控制各个导电层开始进行电沉积和按照设定顺序停止进行电沉积；本发明的多路分时共同电沉积装置，可在保证电沉积参数不变的情况下一次获得不同时刻的沉积层，从而发现电沉积过程中的缺陷，以改进参数提高产品质量。

Description

一种多路分时共同电沉积装置
技术领域
本发明涉及一种电沉积装置，具体涉及一种多路分时共同电沉积装置。
背景技术
材料的磨损、腐蚀、氧化等一般都是从表面开始的，它们带来的破坏和损失是十分惊人的，所以通过电沉积方法对金属材料表面改性以提高其性能是非常有必要的。而又由于电沉积一般是在不透明的溶液中进行，其沉积过程中的变化很难被观测，沉积过程中存在的缺陷很难被发现，对沉积层的检测与表征仅局限于外层。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明解决的技术问题是，提供一种多路分时共同电沉积装置，以期望在保证电沉积参数不变的情况下一次获得不同时刻的沉积层，从而发现沉积过程中的缺陷，提高产品质量；并且该装置可以得到连续的电沉积初始时刻的沉积形貌，可用于观测沉积过程中的变化，对揭示电沉积规律和完善现有的电沉积理论有重要作用。
一种多路分时共同电沉积装置，包括电解槽(1)、电解液(2)、稳压电源(3)、开关(4)、阳极板(5)、阴极板(6)和时间控制系统(7)；所述的阴极板(6)包括绝缘基体、以及形成于绝缘基体表面的若干互相绝缘的导电层；所述时间控制系统(7)通过导线与所述阴极板(6)的若干互相绝缘的导电层分别相连；所述时间控制系统(7)用于控制各个导电层开始进行电沉积和按照设定顺序停止进行电沉积。
所述的多路分时共同电沉积装置，所述绝缘基体为玻璃基体(8)；所述导电层为形成于玻璃基体(8)之上的铟锡氧化物导电层(9)；通过除去铟锡氧化物导电层(9)中的一部分而形成相互绝缘的若干块导电层。
所述的多路分时共同电沉积装置，稳压电源(3)的正极通过导线与阳极板(5)连接，稳压电源(5)的负极通过导线与开关(4)相连；开关(4)通过信号线与时间控制系统(7)的控制单元相连，开关(4)通过导线还与时间控制系统(7)的执行单元相连；时间控制系统(7)通过导线与导电玻璃阴极板(6)相连。
所述的多路分时共同电沉积装置，所述时间控制系统(7)包括上位机、控制单元、执行单元；上位机连接到控制单元，所述控制单元连接执行单元，所述执行单元与若干个导电层分别连接；控制单元设置与导电层数量相同的控制引脚，执行单元中设置与导电层数量相同的MOS管；每个控制引脚分别连接到相应的MOS管的G极，相应的MOS管的D极分别与各个导电层连接；所有MOS管的S极都连接到可调直接稳压电源(3)的负极。
所述的多路分时共同电沉积装置，所述的导电玻璃阴极板(6)的导电层包括第一区域(11)、第二区域(12)、第三区域(13)、第四区域(14)。
所述的多路分时共同电沉积装置，所述的控制单元包括单片机；控制单元可通过上位机下载不同的程序分别控制第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚置高电位或低电位。
所述的多路分时共同电沉积装置，所述的执行单元为四个单独动作的半导体场效应MOS管，分别为第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管，它们均包括栅极G、源极S和漏极D；控制单元的第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚通过导线分别与对应的第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管的栅极G连接；控制单元通过引脚输出高电位时，对应的MOS管闭合，控制单元通过引脚输出低电位时，对应的MOS管断开；第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管的源极S通过导线接入到可调直接稳压电源(3)的负极，第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管的漏极D通过导线分别接入到阴极板(6)的第一区域(11)、第二区域(12)、第三区域(13)、第四区域(14)。
相对于现有技术，本发明有如下技术效果：
本发明的多路分时共同电沉积装置，可在保证电沉积参数不变的情况下一次获得不同时刻的沉积层，从而发现电沉积过程中的缺陷，以改进参数提高产品质量。电沉积过程中总回路的电流变化如图4所示，每关掉一个MOS管，电流便下降一个梯度。一次电沉积得到的不同时刻下的SEM图如图5所示。这对于揭示电沉积初始阶段的微观过程有重要作用，可为电沉积表面改性技术提供理论支持。
附图说明
图1为本发明的装置示意图；
图2为本发明的导电玻璃阴极板结构图；
图3为本发明的时间控制系统电路图；
图4为本发明时间控制系统主回路中MOS管逐渐关闭导致的电流变化曲线图；
图5为本发明得到的电沉积不同时刻下的SEM图片；
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
实施例一：
本发明提供了如附图1所示的一种多路共同电沉积装置，包括电解槽1、电解液2、稳压电源3、开关4、阳极板5、阴极板6和时间控制系统7；电解液2放在电解槽1中；阳极板5与阴极板6平行相对放置，并悬挂浸没在电解液2中；稳压电源3的正极通过导线与阳极板5连接，稳压电源5的负极通过导线与开关4相连；所述时间控制系统7包括上位机、控制单元和执行单元；开关4通过信号线与时间控制系统7的控制单元相连，开关4通过导线还与时间控制系统7的执行单元相连；时间控制系统7通过导线与导电玻璃阴极板6相连。
阴极板6的主视图与俯视图如附图2所示；阴极板6包括绝缘基体，例如玻璃基体8、铟锡氧化物导电层9和被去除的“十字”形铟锡氧化层10；玻璃基体8不具备导电性；铟锡氧化物9具备导电性；被去除的“十字”形铟锡氧化层10将具备导电性的铟锡氧化物层9划分成互不导电的若干区域，包括第一区域11、第二区域12、第三区域13、第四区域14。
时间控制系统7如附图3所示，包括上位机、控制单元和执行单元；控制单元包括单片机、光电耦合器和电阻；控制单元可通过上位机下载不同的程序分别控制第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚置高电位或低电位；执行单元为四个单独动作的半导体场效应MOS管，分别为第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管，它们均包括栅极G、源极S和漏极D；控制单元的第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚通过导线分别与对应的第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管的栅极G连接；控制单元通过引脚输出高电位时，对应的MOS管闭合，控制单元通过引脚输出低电位时，对应的MOS管断开；第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管的源极S通过导线接入到可调直流稳压电源3的负极，第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管的漏极D通过导线分别接入到导电玻璃阴极板6的第一区域11、第二区域12、第三区域13、第四区域14。
将上位机中时间控制程序下载到时间控制系统，第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管的初始状态都是断开的，设定可调直流电源3的输出电压，闭合开关4，时间控制系统7通过信号线收到开关4闭合信号，将控制单元的第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚均置高电位，从而执行单元的第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管同时闭合，导电玻璃阴极板6上的第一区域11、第二区域12、第三区域13、第四区域14在可调直流电源3的输出电压下同时电沉积。经过程序设定的时间后控制单元将第一引脚置低电位，第一MOS管断开，导电玻璃阴极板6中的第一区域11停止电沉积，其他三个区域仍在进行电沉积；经过程序设定的时间后控制单元将第二引脚置低电位，第二MOS管断开，导电玻璃阴极板6中的第二区域12停止电沉积，其他两个区域仍在进行电沉积；经过程序设定的时间后控制单元将第三引脚置低电位，第三MOS管断开，导电玻璃阴极板6中的第三区域13停止电沉积，第四区域14仍在进行电沉积；经过程序设定的时间后控制单元将第四引脚置低电位，第四MOS管断开，导电玻璃阴极板6中的第四区域14停止电沉积，电沉积结束。
本发明的电沉积装置，可在保证电沉积参数不变的情况下一次获得不同时刻的沉积层，从而发现电沉积过程中的缺陷，提高产品质量；对于揭示电沉积初始阶段的微观过程有重要作用，可为电沉积表面改性技术提供理论支持；该装置结构简单，工作安全可靠。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种多路分时共同电沉积装置，其特征在于：包括电解槽(1)、电解液（2）、稳压电源（3）、开关（4）、阳极板（5）、阴极板（6）和时间控制系统（7）；所述的阴极板（6）包括绝缘基体、以及形成于绝缘基体表面的若干互相绝缘的导电层；所述时间控制系统（7）通过导线与所述阴极板（6）的若干互相绝缘的导电层分别相连；所述时间控制系统（7）用于控制各个导电层开始进行电沉积和按照设定顺序停止进行电沉积；所述绝缘基体为玻璃基体（8）；所述导电层为形成于玻璃基体（8）之上的铟锡氧化物导电层（9）；通过除去铟锡氧化物导电层（9）中的一部分而形成相互绝缘的若干块导电层；稳压电源（3）的正极通过导线与阳极板（5）连接，稳压电源（3）的负极通过导线与开关（4）相连；开关（4）通过信号线与时间控制系统（7）的控制单元相连，开关（4）通过导线还与时间控制系统（7）的执行单元相连；时间控制系统（7）通过导线与阴极板（6）相连；所述的一种多路分时共同电沉积装置，能够在保证电沉积参数不变的情况下一次获得不同时刻的沉积层，从而发现电沉积过程中的缺陷，对于揭示电沉积初始阶段的微观过程有重要作用。
2.如权利要求1所述的多路分时共同电沉积装置，其特征在于，所述时间控制系统（7）包括上位机、控制单元、执行单元；上位机连接到控制单元，所述控制单元连接执行单元，所述执行单元与若干个导电层分别连接；控制单元设置与导电层数量相同的控制引脚，执行单元中设置与导电层数量相同的MOS管；每个控制引脚分别连接到相应的MOS管的G极，相应的MOS管的D极分别与各个导电层连接；所有MOS管的S极都连接到稳压电源（3）的负极。
3.如权利要求1所述的多路分时共同电沉积装置，其特征在于，所述的阴极板（6）的导电层包括第一区域（11）、第二区域（12）、第三区域（13）、第四区域（14）。
4.如权利要求2所述的多路分时共同电沉积装置，其特征在于，所述的控制单元包括单片机；控制单元可通过上位机下载不同的程序分别控制第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚置高电位或低电位。
5.如权利要求2所述的多路分时共同电沉积装置，其特征在于，所述的执行单元为四个单独动作的半导体场效应MOS管，分别为第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管，它们均包括栅极G、源极S和漏极D；控制单元的第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚通过导线分别与对应的第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管的栅极G连接；控制单元通过引脚输出高电位时，对应的MOS管闭合，控制单元通过引脚输出低电位时，对应的MOS管断开；第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管的源极S通过导线接入到稳压电源（3）的负极，第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管的漏极D通过导线分别接入到阴极板（6）的第一区域（11）、第二区域（12）、第三区域（13）、第四区域（14）。
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